الطاقة الشمسية

يقع الوطن العربى بصفة عامة ومصر بصفة خاصة فى منظة تتمتع بالشمس فى أغلب فصول السنة وعندما ننظر إلى جمهورية مصر العربية نجدها  وسط الحزام الشمسى الذى تتركز فيه أكبر ساعات سطوع الشمس وشدتها . ويبلغ متوسط طاقة الإشعاع الشمسى حوالى 6 كيلو وات ساعة / م2 فى اليوم ويعتبر هذا المعدل من أعلى المعدلات فى العالم والذى يؤكد ضرورة الاستفادة من الطاقة الشمسية المتاحة طبقاً للتكنولوجيا المتوفرة محلياً وعالمياً .

تكنولوجيا إستخدام الطاقة الشمسية :

أ- التسخين الشمسى :

يعتبر التسخين الشمسى من أهم التكنولوجيا التى يجب الدخول فيها فوراً وعلى نطاق واسع لتسخين المياه للوحدات السكنية أو إستخدامها لتسخين المياه للمطابخ والمغاسل الموجودة بالقرى السياحية والتى تحتاج كمية كبيرة من الطاقة بالوسائل التقليدية . كما زاد نطاق إستخدام هذه التكنولوجيا كلما إخفضت تكاليف إنتاجها على المدى الطويل .

ب- توليد الكهرباء عن طريق محطات حرارية شمسية :

تتفاوت سمات المحطات الصغيرة من أقل من 1 كيلو وات إلى 200 كيلو وات بإستخدام القطع المكافئ الطبقى بينما تصل سعات المحطات التى يستخدم فيها نظام المركزات ذات القطع المكافئ الأسوانى إلى عشرات الميجا وات فى المحطات المتوسطة القدرة , ويمكن ان تصل إلى أكثر من مائة ميجاوات فى المحطات الكبرى . وتتكون المحطة من مجمع شمس واحد أو مجموعة من المجمعات الشمسية لتركيز أشعة الشمس على المستقبل الذى يمر بداخله مائع لتسخينه ثم يستخدم هذا المائع فى توليد البخار فى دورة حرارية عادية .

- وتتلخص الأنواع الرئيسية من المركزات المستخدمة فى هذه المحطات كما يلى :

1) مركز إسطوانى ذى القطع المكافئ وهو عبارة عن جهاز إستقبال أشعة الشمس على شكل انبوبة طويلة تقع فى الخط البؤرى للمركز وتبلغ درجة الحرارة من 150 درجة مئوية إلى ما يزيد عن 300 درجة .

2) مركز طبقى القطع المكافئ ويكون موضع المستقبل الشمسى فى هذه الحالة بالمنطقة البؤرية لطبق التركيز , وتبلغ درجة الحرارة بين 600 درجة مئوية إلى 1200 درجة .

3) إستخدام المرايا فى التركيز على مساحة بؤرية يوضع عندها المستقبل الشمسى فوق برج مرتفع , وتصل الحرارة فى مستقبلات هذا النظام من التوليد الحرارى حوالى 600 درجة مئوية ومن الممكن أن ترتفع إلى 2000 درجة فى حالة الأفران الشمسية لصهر المعادن .

مزايا إستخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء :

1- التقدم المستمر للتكنولجيا الخاصة بها وما سيتتبعه ذلك من غنخفاض مطرد فى التكاليف الابتدائية لنظامها .

2- شائعة الاستعمال على المستوى العالمى , وتعتبر من أولى الطاقات التى تم عمل الدراسات والأبحاث العلمية لإستغلالها الأستغلال الأمثل .

3- لا ينتج عن الطاقة الشمسية أى عوادم اثناء التشغيل شأنها شان بقية انظمة الطاقة الجديدة والمتجددة , وبالتالى لا تسبب أى إنبعاثات غازية ضارة بالبيئة .

4- تعتبر فى الحالات انسب الأساليب لتوليد الطاقة الكهربائية فى المناطق النائية التى تتمتع بمستويات عالية من الإشعاع الشمسى ( هذا بجانب الاستخدمات الأخرى الأخرى للطاقة الشمسية).

محددات تنفيذ مشروعات توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية :

أ- الاحتياج إلى نظام لتخزين الطاقة , أو نظم توليد تقليدية مساعدة بالنسبة للمناطق النائية غير المرتبطة بالشبكات الكهربائية .

ب- توليد الطاقة الكهربائية بهذه التكنولوجيا ما زال خارجاً عن نطاق الجدوى الاقتصادية فى بعض مناطق العالم ذات الإشعاع الشمسى المنخفض.

ج- الاحتياج إلى مساحات كبيرة لتنفيذ المشروعات .

د- إرتفاع إستثمارات المشروعات , مما يحتاج معه الأمر إلى دعم تمويلى ( إما حكومى فى الدول الغنية أو عن طريق منح من المؤسسات الدولية بالنسبة للدول النامية).

ج- توليد الكهرباء والماء العذب من البرك الشمسية :

1- يمكن تعريف البرك الشمسية أنها عبارة عن مسطحات من المياه المالحة ذات عمق حوالى 3 امتار وتتكون من ثلاث طبقات , العلوية بها ماء بحر عادى والمتوسطة يزداد تركيز الملوحة بها إلى درجة التشبع من العمق وتسمى بالطبقة المناعة لإنتقال الحرارة , ثم طبقة القاع وتتكون من محلول ملحى شديد الملوحة وبها تخزن الطاقة الشمسية التى تسقط على مسطح البحيرة فى درجات حرارة تصل إلى 90 درجة مئوية .

2- تتميز البرك الشمسية بأن الحرارة المخزنة فى قاعها يمكن إستغلالها سواء للتسخين أو لتوليد الكهرباء فى اى وقت من اليوم , وعلى هذا فهى لا تحتاج لأجهزة تخزين الطاقة حيث إنها تعمل فعلياً كمجموعة تخزين للطاقة الشمسية الساقطة على سطح البركة الشمسية .

3- توصلت البحوث التطبيقية للطاقة إلى إبتكار دورة حرارية جديدة تعمل على درجات الحرارة أقل من 90 درجة مئوية مثل درجات الحرارة المختزنة فى البركة الشمسية والتى يمكن عن طريقها إنتاج الماء العذب والقدرة على الكهرابائية .

4- تقتصر التطبيقات التى تمت عالمياً حتى الآن على مشروعات تجريبي محدودة القدرة ومرتفعة التكلفة وتعتبر جدولتها الفنية والاقتصادية محل مراجعة .

د- تقطير وتحليل المياه بالطاقة الشمسية :

1- الحصول على كميات صغيرة من المياه العذبة من البحر مباشرة , وذلك بغستخدام الصوب الشمسية.

2-إستخدام الطرق المختلفة لتحلية المياه , مثل البخر الوميضى المتعدد المراحل أو التحليل بواسطة خاصية الإنتشار الأسموزى العكس مع إستخدام الطاقة الشمسية كمصدر للحرارة أو التيار الكهربائى اللازم لإدارة الأجهزة المعاونة فى المجموعة .

3- كما يمكن التوسع فى عمليات تحلية المياه على السواحل بإستخدام الطاقة الشمسية , وذلك بتصنيع جهاز نمطى ذو قدرة مناسبة , ونشره على السواحل والبحيرات المالحة .

ﻫ - تجفيف الحاصلات الزراعية :

1- يتم تجفيف الحاصلات الزراعية عادة عن طريق تيار من الهواء الساخن فى سخانات شمسية أفقية بدون تركيز للإشعاع . كما أن بعض هذه السخانات بسيطة للغاية ويتكون من وسائد من البلاستيك يعرض سطحها لأشعة ويمرر بداخلها الهواء لتسخينه ثم يمرر بعد ذلك على الحاصلات الزراعية المراد تجفيفها .

2- وجدير بالذكر أنه يلزم إجراء دراسات جدوى فنية وإقتصادية لهذا النوع من تطبيقات الطاقة الشمسية لتقدير مدى إمكان إستخدامها فى مصر والدول العربية .

و- التوليد المباشر للكهرباء عن طريق الخلايا الضوئية :

1- الخلايا الضوئية عبارة عن رقائق من مادة السليكون مصنعة بطريقة معينة لتوليد تيار مستمر عند سقوط أشعة الشمس عليها .

2- ويمكن غستخدامها الخلايا الضوئية حالياً فى المناطق النائية لضخ المياه الجوفية عن طريق مضخات كهربائية مثل ما هو مستخدم فى منطقة شرق العوينات فى مصر .

3- ويعتبر إرتفاع تكلفة الكيلووات من الخلايا الضوئية مانعاً من إنتشار إستخدامها كبديل للطاقة التقليدية.