الثلاثاء، 1 مارس، 2011

الطاقة الشمسية



بسم الله الرحمن الرحيم



الطاقات المتجددة : هي الطاقات التي نحصل عليها من خلال تيارات الطاقة التي يتكرر وجودها في الطبيعة على نحو تلقائي ودوري، وهي بذلك على عكس الطاقات غير المتجددة الموجودة غالباً في مخزون جامد في الأرض لا يمكن الإفادة منها إلا بعد تدخل الإنسان لإخراجها منه. 
تتمثل الطاقات المتجددة بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة المياه وطاقة الكتلة الحيوية وطاقة الأمواج وطاقة الحرارة الجوفية


أصبح معروفاً لدى الجميع (على ماأعتقد ) أن مصادر الطاقة التقليدية (النفط الغاز الفحم ..... ) هي ليست الطاقة التي يمكننا الاعتماد عليها في المستقبل ( فهي في تناقص مستمر ) , وهناك تقديرات عدة لوقت انتهاء النفط ( ومهما كان الوقت فإنه سيزول عاجلاً أم آجلاً ) , لذلك تم التوجه إلى طاقات سمتها الأساسية أنها دائمة لاتنضب ( الطاقات المتجددة ) , وقد يشكك البعض بالقدرة على الاعتماد عليها وذلك لارتفاع تكاليفها , إلا أنه بفضل الأبحاث الكثيرة وجهود العلماء فإن تكاليفها بتناقص مستمر .



الطاقة الشمسية



صورة


كيف يعمل السيليكون كخلية شمسية :

صورة



يمتلك السيلكون بعض الخواص الكيميائية في تركيبه البلوري. فذرة السيليكون
تحتوي على 14 الكترون موزعة على ثلاث مستويات طاقة. مستويي الطاقة الاول
والثاني الاقرب للنواة يكونان ممتلأن تماماً بالالكترونات والمستوى الثالث أو
المستوى الخارجي يحتوي على 4 الكتورنات فقط اي يكون نصفه ممتلئ والنصف
الاخر فارغ حيث إن المدار يكتمل ب 8 الكترونات. وتسعى ذرة السيليكون لان
تكمل النقص في عدد الالكترونات في المستوى الخارجي ولتفعل ذلك فإنها تشارك
اربع الكترونات من ذرات سيليكون مجاورة وبهذا ترتبط ذرات السيليكون بعضها
البعض في شكل تركيب بلوري وهذا التركيب البلوري له فائدة كبيرة في خلية
الفوتوفولتيك كما سنوضح ذلك في الشرح.
وإن ذرات السليكون ترتبط مع بعضها البعض مشكلة تركيب بلوري منتظم لا يوجد
فيه الكترونات حرة
لقد قمنا بوصف بلورة سيلكون نقية وللعلم بلورة السليكون النقية لا توصل التيار
الكهربائي بكفاءة لأنه لا يوجد الكترونات حرة لتنقل التيار الكهربي حيث ان كل
الالكترونات قد قيدت في التركيب البلوري. ولهذا ولكي يتم استخدام السليكون في
الخلية الشمسية فإننا بحاجة إلى إجراء تعديل بسيط في التركيب البلوري
.


صورة



حيث يتم اضافة ذرات الفوسفور بنسبة بسيطة جداً تصل إلى 1:1,000,000
وذرة الفسفور تحتوي على 5 الكترونات في مدارها الخارجي ولهذا عندما تدخل
الشبكة البلورية بين ذرات السليكون ستشارك ب 4 الكترونات ويبقى الكترون حر.



صورة



الان تتضح فكرة عمل الشوائب في ذرات السليكون فلو تم تزويد السليكون النقي
بالطاقة ولتكن طاقة حرارية مثلاً لوجدنا ان بعض الالكترونات تتحرر وتترك مكانها
تعمل هذه الفجوة على السماح لإلكترون في الجوار بالانتقال اليها تاركاً فجوة اخرى وهكذا تستمر حركة الالكترونات في اتجاه وحركة الفجوات في الاتجاه المعاكس وهذه الحركة هي تيار كهربائي. ولكن في حالة ذرات السليكون المطعمة بذرات الفسفور يصبح الامر مختلف من ناحية أن الطاقة اللازمة لبدأ تحريك الالكترونات اقل بكثير من حالة السليكون النقي. وتسمى اشباه الموصلات التي تطعم بذرات تحتوي على الكترونات اضافية بالنوع النوع السالب N-type لأنه اضاف الكترون للتركيب البلوري للذرات. ولهذا يعتبر السيلكون المطعم بالفسفور موصل افضل من السيلكون النقي.
كما انه يوجد تطعيم بذرات توفر الكترونات اضافية هناك تطعيم آخر بذرات لها عدد
اي اقل من الالكترونات وتسمى المواد الناتجة عن هذا التطعيم بالنوع النوع الموجبP-type.
وفي الحقيقة الخلية الشمسية تحتوي على كلا النوعين النوع الموجب والنوع السالب. والامر الاهم هو ما يحدث عن توصيل النوعين معاً حيث تنتقل الالكترونات الحرة في النوع السالب إلى الفجوات في النوع الموجب
.


تركيب الخلية الشمسية :
كما ذكرنا منذ قليل ان الالكترونات تنتقل الى الفجوات وتتحد معها ولكن لا تستمر
عملية الانتقال هذه إلى ان تتحد كل الالكترونات مع كل الفجوات وتتوقف العملية لان ما يحدث هو ان بعد ان تنتقل المجموعة الأولى من الالكترونات وتتحد مع الفجوات يتشكل حاجز عند المنطقة التي تفصل النوع الموجب عن النوع السالب ويمنع هذا الحاجز المزيد من الالكترونات الاخرى في النوع السالب من الاتحاد مع فجوات في النوع الموجب ويتكون عن المنطقة بين النوعين مجال كهربائي.
المجال الكهربي المتولد في كل خلية فوتوفولتيك :


صورة



عندما يسقط الضوء المكون من فوتونات عند طاقة معينة على الخلية الفوتوفولتيك
فإنه يعمل على تحرير الكترون وفجوة بالقرب من الحاجز حيث المجال الكهربائي فيتم
تمرير هذا الالكترون في اتجاه الجزء السالب تحت تأثير المجال في حين تنتقل
الفجوة إلى الجزء الموجب تحت تأثير المجال. وعندما يتم توصيل طرفي الخلية
(النوع السالب طرف والنوع الموجب طرف) بدائرة خارجية فإن هذه الالكترونات
سوف تتحرك لتعود إلى موضعها الاصلي وكذلك الفجوات وهذه الحركة هي التيار
الكهربي الذي نريده.
فكرة عمل الخلية فوتوفولتيك عند سقوط فوتون الضوء على الخلية تتحرر
الكترونات وفجوات تنتقل الالكترونات تحت تأثير قوة المجال الكهربي في الخلية
إلى الجزء السالب وتنتقل الفجوات إلى الجزء الموجب ولكن تعود مرة أخرى الى
موضعها الاساسي عند توصيلها بدائرة خارجية.
ملاحظة: يتم طلي الخلية الشمسية بمواد تمنع انعكاس الفوتونات الضوئية عند
سقوطها على الخلية لان السليكون يشكل طبقة لامعة تعكس الضوء وهذا ما لا نريده
أن يحدث.
يتم توضع طبقة رقيقة جداً على سطح شريحة السليكون لتمنع انعكاس الضوء وبعدها
يتم وضع شريحة زجاجية لحماية الخلية. وعمليا يتم دمج ما يقارب 36 خلية
فوتوفولتيك على التوالي والتوازي لنحصل على مستوى فرق الجهد والتيار الكهربائي
المطلوب وتوضع هذه الخلايا في اطار من الزجاج لحمايته مع وضع نقطتي توصيل
موجبة على السطح الامامي وسالبة على السطح الخلفي.



صورة


مكونات النظم الكهروشمسية :

يتكون النظام الكهروشمسي من :
-1اللـواقط : وهى الخلايا الكهروشمسية التي تقوم بالتقاط الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية . 
-2المدخرات : وهى تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية المولدة من الخلايا للاستفادة منها ليلاً وفي أوقات انخفاض السطوع الشمسي . 
-3دارة التحكم : وهـى دارة الكتـرونيـة مبرمـجة لتحقيق التوازن في النظام وبالتحكم بشحن المدخرات وتغذية الحمل بالإضافة إلى منظمات ومعرجات لتغذية أحمال AC حيث يتم تحويل الجهد المستمر إلى متناوب عن طريق معرجات (انفيرترات).
والشكل التالي يوضح ذلك:



صورة



تطبيقات الخلايا الشمسية :



1- تأمين الطاقة الكهربائية لقوارب الملاحة واليخوت البحرية .
2- تغذي بعض الاحتياجات المنزلية كمضخة الماء والنيون والتلفزيون .
3- الإمداد بالقدرة لإنارة المنازل .
4- إضاءة الأرصفة على سواحل الميناء والمنشآت البحرية على الشاطئ وداخل البحر .
5- في عملية التكييف والتدفئة باستخدام مباشر لهذه الخلايا من الطاقة الحرارية المطرودة منها .
6- في الاتصالات ( الراديو ومستقبلات الراديو ) .
7- تشغيل مضخات الري و ماء الشرب .
8- علامات الطرق السريعة والسكك الحديدية في الطرق الصحراوية ، وغيرها من الاستخدامات الأخرى . وفيما يلي صور توضح مسطحات الخلايا الشمسية :


صورة


صورة



وقد تم مؤخراً صنع خلايا شمسية بقاعدة متحركة تدعى التابعات الشمسية ، حيث أنه خلال فترة النهار تمر الشمس عبر الخلايا الشمسية في مسار شبه دائري متجهة من الشرق إلى الغرب عبر الأفق ، لذلك فإن الزاوية بين الشمس والخلايا تختلف بشكل كبير علماً أن أفضل زاوية موجودة هي عندما تسقط أشعة الشمس عمودية على الخلايا .



بعض تطبيقات الخلايا الشمسية :

1-مشروع سكني وطني بأسلوب جديد مبتكر صديق للبيئة والفقراء في سورية:


لقد قمت بوضعه سابقاً في المنتدى وهذا هو الرابط :


[u]مشروع سكنى الغد[/u]

2-سخانات المياه بالطاقة الشمسية:

تتكون المجمعات الشمسية المتطورة و المخصصة لتسخين الماء من ألواح إطارية تتوزع داخلها أنابيب نحاسية سوداء و مغطاة بالزجاج لأجل حبس الحرارة داخل اللوح و بالتالي زيادة كفاءتها التسخينية



صورة



تتركب السخانات الشمسية بصفة عامة من سطح امتصاص الأشعة الشمسية وقنوات سريان وسيط التسخين وعوازل حرارية لمنع تسرب الحرارة المكتسبة في وسيط التسخين إلى الوسط المحيط . وسوف نتحدث عن هذه المكونات باختصار شديد فيما يلي : 
1- سطح الامتصاص :
يصنع سطح الامتصاص في الغالب من معدن مطلي بألوان داكنة وذلك لزيادة معدل امتصاص حيث تتميز الألوان الداكنة بمعدل عال الامتصاص الأشعة الشمسية يصل إلى 98% ولكن يعاب على الألوان الداكنة قابليتها الشديدة لفقد الحرارة بطريقة الإشعاع حيث يصل ذلك المعدل إلى 90% بعبارة أخرى فإن السطح الماص الداكن قادر على امتصاص ما نسبته 98% من الطاقة الساقطة عليه ولكنه سيعيد إشعاع ما نسبته 90% من الطاقة المكتسبة لتصبح الاستفادة من جزء صغير فقط من الطاقة الشمسية الساقطة على السخان وستضيع النسبة الكبرى سدى من أجل ذلك تستخدم أنواع خاصة من الطلاء ذات معدل امتصاص عالي ومعدل إشعاع منخفض وتسمي مثل هذه الطلاءات بالطلاءات الانتقائية (Selective Coatings ) ومن أمثلة هذه الطلاءات أكاسيد الكروم والكوبالت . 
2- قنوات سريان وسيط التسخين :
تصنع هذه القنوات عادة من معادن مثل النحاس والفولاذ أو من المطاط وهي تختلف من تطبيق إلى آخر باختلاف نوع الوسيط وكذلك باختلاف مادة سطح الامتصاص ، فهناك قنوات مستطيلة ذات مساحات كبيرة ( 10x 15 سنتيمترات ) لتسخين الهواء . وهناك قنوات دائرية ذات أقطار صغيرة ( أنابيب أقطار بحدود 1 سنتيمتر) لتسخين السوائل .
3- العازل الحراري :
عندما ترتفع درجة الحرارة داخل السخانات بالمقارنة بالجو المحيط بها يصبح هناك إمكانية لفقد هذه الحرارة بالتوصيل وذلك عن طريق جوانب السخان والجهة السفلية منه ، وبالحمل ، والإشعاع عن طريق الغلاف الزجاجي ، وعليه يمكن الاستعانة بمواد وأساليب خاصة للحد من هذه الفواقد حسب نوعية الفقد وذلك على النحو التالي : 
الفقد بالتوصيل : ويمكن الحد منه بإحاطة جوانب وأسفل الماص وأنابيب التسخين بمواد خاصة ذات توصيلية حرارية متدنية مثل الصوف الزجاجي الألياف الزجاجية والبولي ستيرين . 
الفقد بالحمل : ويمكن الحد منه بسحب الهواء الموجود بين الأغطية الزجاجية أو بوضع أنابيب التسخين مع السطح الماص دخل أنابيب زجاجية مفرغة من الهواء . الفقد بالإشعاع : ويمكن الحد منه باستخدام أغلفة زجاجية منفذة للأشعة القصيرة من الشمس وفي نفس الوقت معتمة بحيث تمنع انعكاس الأشعة ذات الموجات الطويلة الصادرة من السطح الماص .

تطبيقات السخانات الشمسية: 

يمكن صناعة السخانات الشمسية في عدة أحجام لتلبية الإحتياجات من الطاقة الشمسية حسب درجات الحرارة المطلوبة للمياه ، سواء أكانت دافئة (أقل من 50 درجة مئوية ) لحمامات السباحة أو ساخنة (من 60 –80 درجة مئوية ) للإستعمال المنزلي أو مغلية للحصول علي بخار لتوليد الكهرباء .وهذا يعتمد علي قدرة السخان الشمسي وتصميمه. 


وأبسط هذه السخانات السخان الشمسي المسطح flat-plate solar heater collector وهو عبارة عن صندوق معزول معدني له غطاء من الزجاج العادي أو البلاستيك الشفاف وبداخله لوح ماص للحرارة ملون وغامق. وغالبا باللون الأسود لامتصاص حرارة أشعة الشمس وبداخله أنابيب يمر فيها الماء لتسخينه , أو الهواء المراد تسخينه للتدفئة . 
واللوح الماص من معدن النحاس أو الألمونيوم أو من سبيكة منهما . لأنهما لهما قدرة كبيرة علي توصيل الحرارة وبسرعة وكفاءة عالية . والنحاس مقاوم للتآكل رغم أنه أكثر تكلفة. والصندوق معزول لمنع تسرب الحرارة منه .والماء الساخن يخزن في خزانات عازلة للحرارة بداخلها . وقد يكون من الزجاج أو الفيبر جلاس للاحتفاظ بحرارة الماء ولاسيما للاستعمال أثناء الليل .



3-استخدام الطاقة الشمسية في انارة الشوارع و إشارات المرور:

صورة



نـسوق هنـا مثال على مجالات استخدام الطاقة الشمسية في الأماكن العامة ، مثل
تشـغيل إشـارات المرور الضـوئية وإمدادها بالطـاقة الكهربائية اللازمة كما
يمكن استخدامها في مجال إنارة الشوارع والطرقات العامة داخل المدن و خارجها
حيث يعـتمد كل عمود إنـارة على لوح الخـلايا المـثبت فوقه ، وهنـاك خـلية 
استشعارية للضـوء عندما يظهر ضوء النهار تقوم بفصل التيار عن مصـباح الإنارة بطريقة 
ذاتية ، ومن جديد عندما يحـل الظلام، تقوم الخلية الاستشعارية للضـوء بغلق الدائرة
الكهربائـية ذاتياً، و يستمد عمود الإنارة الطـاقة من البطارية التي تخزن الكهرباء 
خلال النهار.
و إن الضمان التي تعطيها الشركة على جميع المعدات هي 25 سنة، واللوح الشمسي قادر على العمل لمدة 30 سنة بدون أي صيانة، أي إنارة دائمة ليلاً وتخزين كامل صباحاً. 
إن من مزايا خلايا الطاقة الشمسية ومصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية استخدامها في شوارع عبور المشاة كما يمكن استخدامها عند محطات الأتوبيس وأماكن انتظار السيارات كما يمكن استخدامها في الأماكن البعيدة عن خطوط الكهرباء.




4-إنارة بعض العلامات المرورية الإرشادية بالطرق الصحراوية السريعة بنظم الخلايا الشمسية :

توجد العديد من الطرق الصحراوية النائية التي تربط المدن الرئيسية و الفرعية وهذه الطرق السريعة تعاني من ارتـفاع نسبة الحوادث مقارنة بالمعدلات العالمية ، ويعد عدم إنارة الأجزاء الحرجة من هذه الطرق من أهم أسباب هذه الحوادث، مما يتطلب ضـرورة إنارة الأجـزاء الحـرجة من الطرق الصـحراوية الرئيـسية لـتوفير ظروف مواتية في المساء تؤدى إلى الرؤية المناسبة والمريحة للمركبات مما يؤدى إلى تحسين مستوى الأمان وكفاءة الحركة على الطريق تحت مختلف الظروف الجوية، كما تسمح نظم الإنارة المقترحة برؤية حدود الطريق بمستوى مناسب من الوضوح، مع توافر زمن يسمح للمركبات باتخاذ إجراءات الدوران في حالة الحاجة لذلك وبطريقة غير مفاجئة.



صورة


5-المصباح الشمسي للحدائق:

المصباح الشمسي المخصص استخدامه في الحدائق العـامة أو الخاصـة مجهز بثلاث شرائح شمسية قادرة على استقطاب الأشعة الشمسـية من ثـلاث اتجـاهات تم تـقوم بتحويلها إلى طاقة كهربائية، وهذا المصباح قادر على العمل لمدة 10 ساعات ويعـمل بطـريقة ذاتية أي يفصل الدارة الكهربائية أثناء النهار فترة تجميع الـطاقة ويغلقها أثنـاء اللـيل فترة استخدام الطـاقة كي يـضئ المـصباح



صورة


6-استخدام الخلايا الشمسية في مجال الفضاء

صورة



استخدمت الخلايا الكهروضوئية في مجال الفضاء منذ فترة طويلة جداً وذلك في ( 17 ) آذار عام 1958 حين أطلق ( القمر الصناعي van gard 1 ) وكان على سطحه ( 6 ) خلايا كهر وضوئية ، ولقد أثبتت الخلايا فعاليتها في هذا المجال فهي ما زالت تعمل على إرسال الإشارات دون توقف في حين أن البطاريات الأخرى توقفت عن العمل بعد فترة وجيزة من انطلاق السفينة ، ومنذ ذلك الحين والخلايا الكهروضوئية ( الشمسية ) تستعمل على نطاق واسع في مجال الفضاء حيث ساعد استعمالها على زيادة طول الرحلات الفضائية ، فلقد أثبتت قدرتها على تأمين التغذية الكهربائية بشكل مستمر ودائم لرحلات السفن الفضائية وبوثوقية عالية ومردود عالٍ نسبياً .



7- شمسون" سيارة شمسية مصرية:

صورة



نجح فريق من علماء جامعة جنوب الوادي في صناعة نموذج لسيارة تعمل بالطاقة الشمسية تشحن ذاتيا ولا تتأثر بالماء ولا بالحرارة أو الرطوبة، وتعمل لمدة 20 ساعة متواصلة بالطاقة التي يتم تخزينها.
والسيارة الشمسية الجديدة من طراز "سيدان" أطلق عليها اسم "شمسون" تعمل وتسير بالطاقة الشمسية وتبلغ سرعتها أكثر من خمسين كيلومتراً في الساعة ومن المنتظر أن تزيد هذه السرعة لتقارب المئة كيلو متر/ساعة، وقد تم عرض هذه السيارة المصنعة يدوياً بخامات مصرية على جمهور الزائرين في أحد معارض فورميولا للسيارات ونال اهتماما بالغا من المختصين، والسيارة المصرية التي تسير بالطاقة الشمسية ، كما يقول الباحث الدكتور عادل الدنقلاوي المشرف المنفذ للمشروع وأستاذ الفيزياء بكلية العلوم بقنا، تعتبر التطبيق الأول عالمياً ضمن طراز السيدان، ويبلغ طولها حوالي340 سنتيمتراً وعرضها 180 سنتيمتراً، وهي بذلك ليست اكبر بكثير من أبعاد السيارات العادية الصغيرة وتتسع السيارة الشمسية المصرية لخمسة ركاب.
وتعتبر سيارة عملية للغاية في الطرق المزدحمة لكون مساحتها صغيرة مقارنة بالسيارات الشمسية التي ظهرت من قبل في بعض دول العالم. وهي مزودة بثماني بطاريات للشحن والتخزين الذاتي أثناء السير أو التوقف ولا تتأثر بالماء أو الحرارة أو الرطوبة، ولها أربعة أبواب، ومزودة بثماني خلايا شمسية تم توزيعها على جميع أسطح السيارة مما يمكن السيارة من العمل لفترة تبلغ عشرين ساعة متصلة بموتورها الكهربائي الذي يستمد طاقته من الخلايا الشمسية.



8-طائرة بالطاقة الشمسية يخترعها طلبة ألمانيون:

صورة



صمم طلبة من جامعة العلوم التطبيقيه بألمانيا تصميماً لطائرة صديقة للبيئة بمحرك شراعي وقد فاز التصميم بالجائزة الأولى في مسابقة اختراعات طالبي الجامعات التي أقيمت في ألمانيا . 
تعمل الطائرة بالطاقة الشمسية وهي بذلك تحافظ على البيئة وتوفر استهلاك الوقود، ويتم صناعة الطائرة من مواد مستدامة تكون كافية لتخزين الطاقة الشمسية وجعل الطائرة تحلق بدون وقود، غير أن أجنحتها شراعية، ولضمان السلامة يتم تركيب محرك وقود في الطائرة وذلك في حالة انتهاء الطاقة الشمسية من الطائرة أو الطائرة لم تستطع من توفير الكثير من الطاقة، و تم تصميم كابينة القيادة من مواد شفافة للإحساس والشعور بالطيران، ومازال التصميم تحت الدراسة.



9- استخدام المنظومات الكهروضوئية للربط مع الشبكات الكهربائية :

تم تشييد عدد من المنظومات الكبيرة السعة في عدد من دول العالم .
نجد في أوربا إحدى أكبر المحطات التي نصبت ، وكان ذلك في عام 1988 من قِبل أكبر شركة توزيع كهربائية ألمانية (RWF) بالقرب من مدينة كويلنز على إحدى التلال القريبة من نهر موسيلي ، وبلغت سعة المحطة 340 كيلو وات وبطاقة سنوية مقدارها 250000 كيلو وات / ساعة ، وخضعت المحطة لمراقبة مستمرة وتم تقييم أدائها ، وعلى ضوء ذلك تم تصميم الجزء الثاني من المشروع البالــغ 300 كيلــو وات علــى ضفــاف بحيـرة تيورات وبدأ في العمل عام 1991 .
كما شاركت شركة (RWF) أيضاً في تشييد محطة بقدرة 1 ميغاوات بالقرب من طليطلة في إسبانيا .



صورة



وفـي سويســرا تــم إنشـاء محطة بقدرة 500 كيلووات ربطت بالشبكة,وبلغت تكاليف المحطة 3.8 مليون جنيه ، وتتكون من 110 مجموعات من الألواح الشمسية الأحادية البلورية ، سعة كل منها 5 كيلو وات وبمساحة 4574 متراً مربعاً من الخلايا لكل مجموعة، وتبلغ الطاقة السنوية للمحطة 700 ميغاوات / ساعة.



صورة



ومن البلدان الأخرى التي اهتمت باستغلال الخلايا الشمسية في إنتاج الكهرباء إيطاليا ، فقد تم نصب محطة بقدرة 300 كيلووات بالقرب من مدينة فوجيا في جنوب إيطاليا ، وقد تم توسيع المحطة إلى 600 كيلووات عام 1991 .



صورة



كما تم بناء محطة أخرى أكبر بسعة 3.3 ميغاوات بالقرب من مدينة نابولي الإيطالية أيضاً .
وفي الولايات المتحدة تم نصب عدد كبير من المحطات ذات السعة العالية منها منظومتان رائدتان نصبتا في كاليفورنيا في بداية الثمانينات سعة الأولى 1 ميغاوات والثانية 6.5 ميغاوات ، وقد استخدمت كلا المحطتين منظومة تعقيب على محورين لتركيز الطاقة على الخلايا ، ونتيجة لدرجة الحرارة العالية على الخلايا فقد تناقصت كفاءة قسم منها ، وقد تم تفكيك المحطتين وبيعت أجزاؤها للاستخدام في منظومات صغيرة لمناطق نائية .
وهنالك بعض المحطات الكبيرة الأخرى التي تم نصبها في مناطق متعددة منها محطة بسعة 1 ميغاوات . ونصبت أيضاً محطات عديدة في أنحاء مختلفة من الولايات المتحدة بسعات تتراوح بين 200 إلى 400 كيلووات كل منها يستخدم تقنية مختلفة من تقنيات الخلايا الكهروضوئية . وقد تم تقديم مقترح لبناء محطة بسعة 100 ميغاوات تنصب في صحراء نيفادا وتستخدم المحطة خلايا شمسية من نوع السليكون العشوائي .
وقد تم تقدير كلفة المحطة بـ 150 مليون دولار ، ويمكنها أن تنتج طاقة كهربائية بكلفة 5.5 سنت لكل كيلووات / ساعة .



10-إنشاء مزارع أوروبية لإنتاج الطاقة الشمسية في المملكة العربية السعودية :

صورة



باشر الاتحاد الأوروبي خطوات جادة لإنشاء مزارع للطاقة الشمسية في عدد من مناطق المملكة بهدف توليد الطاقة، على أن تتولى شركة سيمنس الألمانية مهمة نقل الطاقة باستخدام كابلات كهربائية حديثة، وهي الكابلات التي تقل فيها نسبة الفقد إلى 3 في المائة.
وكشفت مصادر في قطاع إنتاج الطاقة الشمسية السعودي ، أن المشروع الأوروبي خضع لدراسة مستفيضة، وهو حاليا قيد التنفيذ خلال السنوات الثلاث المقبلة، بعد أن أثبتت الدراسات أن المملكة ستكون أكبر مصدر للطاقة الشمسية في العالم، وهي أهم الدول في الحزام الشمسي.
وسجلت ألمانيا طلبات لتوليد الطاقة الشمسية تتجاوز 5000 ميجا وات، فضلا عن تسجيل طلبات أخرى في كل من اليابان، الولايات المتحدة الأمريكية، الصين، إسبانيا، إيطاليا، وعدد آخر من الدول العربية.




صورة



وأثبتت الدراسة أن المملكة ستكون أكبر منتج للطاقة الشمسية على مستوى العالم، وأن إيرادات إنتاج هذا النوع من الطاقة ستتجاوز إيرادات النفط الذي تعتبر المملكة أكبر مصدر له أيضا. وحسب الدراسة فإن الطاقة الشمسية التي تمتلكها المملكة «أكبر من الطاقة الناتجة من النفط المتوافرة حاليا في المملكة، وذلك لاتساع مساحات المملكة واستمرار تعرض المملكة لكميات عالية من موجات الإشعاع الضوئي والكهرومغناطيسي الصادرة من الشمس.
واعتبرت الدراسة التي نفذتها جهتان في الإتحاد الأوروبي أن المملكة من أكثر البلدان التي تتعرض للإشعاعات الشمسية، إذ تبين أن متوسط وحدات الطاقة الضوئية الساقطة على المملكة يساوي 2200 وحدة (كيلو واط لكل متر مربع) في السنة.
وخلصت الدراسة إلى أن أغلب أنظمة الطاقة الشمسية تعتمد على عمل الإلكترونيات، وبالتالي فإن عمر هذه الأنظمة سيكون طويلا، «وبعضها عليه ضمان من 25 إلى 30 سنة»، فيما ثبت من تجربة استخدام الطاقة الشمسية في الفضاء والأقمار الصناعية أن عمر الأنظمة المستخدمة في هذا المجال تجاوز 40 سنة.
ومن المرجح أن تكون أسعار الطاقة الشمسية منافسة للطاقة الناتجة عن النفط والمصادر الأخرى، وذلك خلال ثلاث سنوات، فيما لن يطول الوقت قبل أن تصبح أرخص من الطاقة النفطية أو طاقة المصادر الأخرى.
والمعروف أن تكاليف تصنيع الخلايا الشمسية يتسارع في الانخفاض، إذ تمكنت إحدى الشركات من تخفيض تكلفة وحدة القدرة وهي الواط إلى أقل من 89 سنتا أمريكيا، بعد أن كانت تتجاوز السبعة دولارات للواط الواحد.
ويدعم التوجه الأوروبي نحو إنشاء مزارع لإنتاج الطاقة الشمسية في المملكة لتخفيض الانبعاثات الملوثة مثل ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى التي تسبب الاحتباس الحراري واتساع ثقب الأوزون وتغير المناخ، فيما الطاقة الشمسية طاقة صديقة للبيئة ونظيفة.

_

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق