هل يمكن استخدام الطاقة الشمسية على مدار ال24 ساعة؟

إذا كنت من المتشائمين بأن الحرارة تأثر على كفاءة الألواح الشمسية في المناطق الحارة وتتسأل ماهو أفضل استخدامات الطاقة الشمسية في الأجواء العربية الصحراوية الحارة ؟ لابد لك أن تتعرف على محطة أبراج الطاقة الشمسية في هذا المقالة.

أهم مكونات المحطة الحرارية الشمسية هي -حقل المرايا -البرج -المستقبل (الغلاية) -الخزان الحراري (تيرموس) -مولد البخار(المبادل الحراري) -التوربين والمولد الكهربائي.

 طريقة العمل

تعكس المرايا الأشعة الشمسية الساقطه عليها إلى أعلى نقطة في البرج حيث يوجد المستقبل الحراري حيث ينتيج عن هذه الأشعة المنعكسة من المرايا حرارة عالية تصل إلى 700 درجة مئوية. لون المستقبل الحراري عادة أسود ولكن مع شدة أشعة الشمس يظهر باللون الأبيض

تستخدم هذه الطاقة الحرارية لتسخين الملح المصهور الموجود في سلسلة من الأنابيب في المستقبل. عادة تستخدم الأملاح السائلة المكونة من 60٪ نترات الصوديوم و 40٪ نترات البوتاسيوم لأنها تتمتع بسعة تخزين حرارية عالية، يمكنها من تخزين الطاقة الحراريةلفترات طويلة تمكن المحطة من العمل ليلا

بعدها يتدفق الملح الساخن إلى خزان حراري مصنوع من الفولاذ المقاوم لصدأ.حيث يتم تخزينه بكميات كافية تسمح لتشغيل المولد لمدة 10 ساعات في الليل. يعمل الخزان الحراري شبيه بالترموس الحراري الذي نستخدمة في المنازل. ولكنها هنا نحن نحتفظ بالحرارة في سائل لتوليد البخار بالليل.

يكمن سر كفاءة هذه المحطة في الخزانات الحرارية وفي سعة المادة الخازنة للحرارة. وتجرى كثير من الأبحاث لإيجاد مواد تحتفظ بالحرارة لوقت أطول وعند درجات حرارة أعلى لرفع كفاءة المحطة. ومؤخرا أعلنت جامعة الملك سعود تقنية جديدة لتخزين الحرارة في الرمال وهي واعدة وقيد التجربة والتطوير.

يتدفق السائل الحراري الساخن (570-700 ^oC ) عبر مبادل حراري ليكتسب الماء حرارته ليولد لنا البخار لتدوير توربين المولد كما هو الحال في المحطة البخارية المركزية. بعد التبادل الحراري يتم إعادة السائل الحراري (الملح المصهور) إلى الخزان البارد (280 ^oC ) لبدأ الدورة من جديد.

هذه العملية تمكن المحطة من العمل بشكل متواصل حيث يتم استخدام الحرارة الموجودة في الملح المصهور في الليل لتوليد البخار وهذا يمكن المحطة العمل على مدى ال24 ساعة. وتعد نوع من انواع تخزين الطاقة وتستخدم كذلك في محطات المرايا المقعرة التي يتم فيها تركيز أشعة الشمس على أنبوب مركزي.

قد تتسائل وفي حالة إذا كان الجو غائم لعدة أيام ولايوجد شمس فهل ستتوقف المحطة ؟ الجواب لا بالطبع يتم تزويد هذا النوع من المحطات بتوربينات غازية لتحريك االمولد أو لتسخين السائل في حالة انتهت الحرارة الموجودة في الخزانات وذلك لضمان عمل المحطة على مدر ال24 ساعة وأثناء موسم الأمطار.

هذه التقنية تجعل هذا النوع من المحطات يمتلك قدرات عالية تترواح 150-260 ميجاوات وكفاءة عالية تصل إلى60%. بسعر يترواح مابين 5 – 8 سنت للكيلو وات ساعة حسب موقع المحطة. وهذا يجعلها أكثر تكلفة بنسبة بسيطة من محطات الخلايا الشمسية المركزية لكنها تمتلك كفاءة وقدرة أعلى و بلا انقطاع.

ويرجح الكثير من المختصين أن هذا النوع من المحطات مناسب جدا و واعد في البلاد العربية. وهناك الكثير من الدراسات والأبحاث لدراسة الجدوى من إنشاء هذه المحطات في دول عربية مختلفة. حيث تبين فعاليتها وكفاءتها العالية مقارنة بالمحطات الموجودة في بقية دول العالم. وهذا يرجع لسبب أن العالم العربي يقع في منطقة الحزام الشمسي الذي يجمع بين الحرارة العالية و الإشعاع العالي المباشر وهو أمر مهم لكفاءة هذه المحطات.

الجدير بالذكر أن المغرب تعد من الدول الرائدة على مستوى العالم في استخدام هذا النوع من المحطات. كما يوجد أيضا بعض الدول العربية بدأت باستحدام هذه التقنية كالأمارات العربية ومصر والسعودية والجزائر. ولكن مازالت القدرات الموجودة تتطلب إلى مزيد من الجهود لتوسع استخدام هذا النوع من التقنية ولخفض التكلفة كونه يمكن تصنيع نسبة كبيره من مكوناتها محليا.

ختاما شاهد هذا الفيديو  الذي سيبسط لك فهم مبدأ عمل المحطة.

لمعرفة المزيد والتوسع يمكنك مطالعة الكتاب حول هذا النوع من المحطات

Concentrating Solar Power Technology

🎯 لأول مرة على مستوى الوطن العربي – فرصة تدريبية في مجال البحث والتطوير لتقنيات الطاقة المتجددة