تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هو نظام الطاقة الشمسية التركيزية؟

هو نوعٌ من أنظمة الطاقة الشمسية التي تستخدم لتوليد الكهرباء من الشمس، ويعتمد هذا النظام على تركيز أشعة الشمس باستخدام عدساتٍ أو مرايا مركزة لتوليد حرارةٍ عالية، يستخدم تقنية التركيز لجمع ضوء الشمس، وتجميعه في نقطة مركزية.

حيث تعمل المرايا على تتبُّع حركة الشمس طوال النهار، وتعكس ضوءها نحو النقطة المركزية، وذلك باستخدام تقنيات التحكم والتتبُّع الدقيقة، مما يؤدي إلى توليد حرارة عالية تستخدم في تحويل الماء إلى بخار، وتشغيل المحرك البخاري لتوليد الكهرباء.

أي إن هذه الأنظمة تقوم بتسخين الماء من خلال تجميع حرارة الشمس، للحصول على بخار الماء ثم استخدام البخار في توليد الطاقة الكهربائية، وذلك عن طريق استخدام البخار الناتج في تدوير عنفاتٍ بخارية مربوطة مع مولدات كهربائية. ^{[1] [2]}

ما هي مزايا نظام الطاقة الشمسية التركيزية؟

يتميز نظام الطاقة الشمسية التركيزية (الحرارية) بالقدرة على توليد حرارة عالية، وبالتالي تحقيق كفاءةٍ أعلى في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. يمكن استخدام هذه الأنظمة في توليد الكهرباء على نطاقٍ كبير، وتزويد المناطق بالكهرباء، بما في ذلك تلبية الاحتياجات الكهربائية في المدن والصناعات، ومن بين الميزات الأخرى لنظام الطاقة الشمسية التركيزية تخزين الحرارة للاستفادة منها في فتراتٍ غير مشمسة، وإمكانية توليد الكهرباء على مدار الساعة، وتوفير الطاقة النظيفة والمستدامة.

ما هي عيوب نظام الطاقة الشمسية التركيزية؟

يتطلب نظام الطاقة الشمسية التركيزية تكاليف عالية للبناء والصيانة، ويحتاج إلى مساحةٍ كبيرة لتركيب المرايا أو العدسات، وكذلك يحتاج إلى أنظمة تحكم خاصة، كما أنه يعتمد بشكلٍ كبير على سطوع الشمس، وظروف الطقس، وقد يكون غير مناسبٍ للمناطق ذات الشتاء الطويل أو الغيوم الكثيفة.

ما هي أهمّ أنواع محطات الطاقة الشمسية التركيزية؟

1- المحطات الشمسية التركيزية بالمرايا الخطية المتوازية

تستخدم مرايا عاكسة طويلة وضيقة تعكس ضوء الشمس، وتجمعه في أنابيب حرارية، ويتمُّ تمرير وسيطٍ حراري، مثل: الزيت، أو الماء عبر الأنابيب لتسخينه، وتحويله إلى بخار لتشغيل توربينة بخارية، وتوليد الكهرباء.

2- المحطات الشمسية التركيزية بالمرايا البؤرية

تستخدم مرايا مكافئة أو مرايا بؤرية لتجميع ضوء الشمس، وتوجيهه نحو مستقبلاتٍ تحتوي على وسيطٍ حراري، مثل: الماء، أو الزيت. يتمُّ تسخين الوسيط الحراري لتوليد البخار، وتشغيل توربينة بخارية لتوليد الكهرباء.

3- المحطات الشمسية التركيزية بالقدرات الطاقية

تستخدم برجاً مركزياً يحتوي على مجموعةٍ من المرايا العاكسة التي تركز ضوء الشمس على قمة البرج، ويوجد في قمة البرج مستقبلاتٍ تحتوي على وسيطٍ حراري، مثل: الملح المنصهر، أو الزيت، ويتمُّ تسخين الوسيط الحراري لتوليد البخار، وتشغيل توربينة بخارية لتوليد الكهرباء.

4- المحطات الشمسية التركيزية بالدوامة الهوائية

تستخدم برجاً مركزياً محاطاً بمجموعة من المرايا العاكسة المتحركة التي تعكس ضوء الشمس نحو قمة البرج، ويتمُّ تسخين وسيطٍ حراري، مثل: الماء، أو الزيت في قمة البرج لتوليد البخار، وتشغيل توربينة بخارية لتوليد الكهرباء.

تختلف أنواع محطات الطاقة الشمسية التركيزية في تصميمها وتكنولوجيا التركيز المستخدمة، ويعتمد الاختيار بين هذه الأنواع على عوامل، مثل: ظروف الطقس، والتوفر المحلي للموارد الشمسية، وتكلفة التشييد، والمساحة المتاحة، والكفاءة المطلوبة. ^{[1] [2]}

ما هي المكونات الأساسية لنظام الطاقة الشمسية التركيزية؟

1- المرايا أو العدسات المركزة

تستخدم لتجميع أشعة الشمس وتركيزها في نقطةٍ واحدة، ويمكن أن تكون هذه المرايا مجموعةً من المرايا المنفردة أو مرايا متصلة ببعضها لتشكيل مرآةٍ كبيرة.

2- وسيط الحرارة

يستخدم لنقل الحرارة المركزة من نقطة التركيز إلى محركٍ حراري أو مبادلٍ حراري، وقد يكون الوسيط المستخدم الماء، أو الزيت، أو الأملاح المنصهرة.

3- محرك حراري

يستخدم الحرارة المولدة من التركيز الشمسي لتسخين الماء أو الوسيط الحراري، وتحويله إلى بخار، ويتمُّ استخدام البخار لتشغيل محركٍ حراري.

4- مولد الكهرباء

يستخدم لتحويل الحركة الميكانيكية من المحرك الحراري إلى طاقةٍ كهربائية، يمكن أن يكون المولد مولد بخاري تقليدي أو مولد توربيني. ^{[1] [2]}

ما هي طرق تخزين الطاقة في محطات الطاقة الشمسية التركيزية؟

يلعب تخزين الطاقة في أوقات الذروة دوراً مهماً في توفير الكهرباء المتواصلة عند غياب الشمس، وهناك عدة طرقٍ لتخزين الطاقة في هذه المحطات، وفيما يلي بعض الطرق الشائعة: ^{[1] [2]}

1- تخزين الحرارة باستخدام وسيطٍ حراري

يتمُّ استخدام وسيطٍ حراري، مثل: الماء، أو الزيت، أو الأملاح المنصهرة، لتخزين الحرارة المولدة من تركيز ضوء الشمس، ويتمُّ تسخين الوسيط الحراري بواسطة الضوء المركز، وتخزينه في وعاءٍ أو نظام تخزين حراري.

2- تخزين الحرارة في وعاءٍ حراري

يتمُّ تخزين الحرارة المولدة في وعاءٍ حراري عازل يمكنه الاحتفاظ بالحرارة لفترةٍ طويلة، ويمكن استخدام مواد، مثل: الصخور الحرارية، أو الألواح الحرارية العازلة لتخزين الحرارة.

3- تخزين الحرارة في أنظمة ملحٍ مذاب

تستخدم هذه الأنظمة الملح المنصهر كوسيطٍ حراري لتخزين الحرارة، ويتمُّ تسخين الملح المذاب باستخدام الضوء المركز وتخزينه في وعاء حراري، ويمكن استخدام هذا النوع من أنظمة التخزين لتحقيق تخزينٍ طويل الأمد، وتوفير الحرارة عند الحاجة.

4- تخزين الحرارة في صومعة حرارية

تستخدم صوامع حرارية كبيرة لتخزين الحرارة المولدة، ويتمُّ تسخين وسيطٍ حراري، مثل: الزيت، أو الصخور، أو الأملاح بواسطة الضوء المركز، وتخزينه في الصومعة الحرارية، ويمكن استخدام هذا النوع من التخزين لتحقيق قدرة تخزينٍ عالية، وإطالة فترة توفر الحرارة.

بعض المحطات الضخمة للطاقة الشمسية التركيزية حول العالم

1- محطة أينتا في إسبانيا: تعتبر أحد أكبر المحطات الضخمة في العالم، وتمتدُّ على مساحةٍ تزيد عن 3,000 هكتار، وتستخدم تكنولوجيا أنابيب الاستقبال المركزي لتوليد البخار، وتشغيل توربينات البخار لتوليد الكهرباء بقدرةٍ تبلغ حوالي 150 ميجاواط.

2- محطة أينتشونا في الولايات المتحدة: تقع في ولاية نيفادا، وتعتبر أحد أكبر المحطات في العالم، وتستخدم تكنولوجيا القدرات الطاقية لتجميع، وتركيز أشعة الشمس، وتوليد البخار لتشغيل توربينات البخار. تبلغ قدرتها الإجمالية حوالي 377 ميجاواط.

3- محطة سولار إنيرجي في إيطاليا: تستخدم تكنولوجيا المرايا البؤرية لتركيز ضوء الشمس، وتبلغ قدرة المحطة حوالي 80 ميجاواط.

4- محطة نور ورزازات في المملكة المغربية: تعتبر أحد أكبر المحطات في أفريقيا، وتستخدم تكنولوجيا القدرات الطاقية لتجميع، وتركيز أشعة الشمس على برجٍ مركزي، وتبلغ قدرتها الإجمالية حوالي 580 ميجاواط.