استخدامات الطاقة الشمسية: توليد القوى الكهربائية من الحرارة الشمسية

المؤلف:  الدكتور محمد رأفت اسماعيل والدكتور علي الجمعان

المصدر:  الطاقة المتجددة

الجزء والصفحة:  62

7-7-2021

2220

يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية بواسطة المجمعات أو المركزات الشمسية . وتستطيع الطاقة الحرارية أن تدير محرك حراري وبالتالي نتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة ميكانيكية، ولقد بدأت المحاولات العملية لتحوبل الطاقة الشمسية إلى طاقة ميكانيكية عام ١٩٥٥ عندما أجرى العالم «هوتيل» تحليله الشهير على توليد القوى باستخدام المجمعات الشمسية والمحركات الحرارية التي تعمل بين ٣٨ درجة مئوية و ١٥٠ درجة مئوية . وقام «ماسون وجيراديير» عام ١٩٦٦ بإجراء التجارب على المحركات الحرارية بإستخدام المجمعات الشمسية  وفي عام ١٩٧٣ أشرف جيراديير والكساندروف على إقامة المنشآت التنفيذية لهذه النظم في إفريقيا .

وفي إيطاليا أنشى مشروع لتوليد القوى الكهربائية بطاقة خمسين كيلووات من الطاقة الحرارية الشمسية بإستخدام المرايا . وفي عام ١٩٧٩ بدأ إنتاج ثمانين كيلووات في مدينة ديري على شاطىء نهر النيجر على مسافة مائتين كيلو متر جنوب تيمبوكتو ، ولقد أستخدمت هذه الطاقة الكهربائية في الإنارة والري وضخ الماء والتبريد.

ويوجد تطبيقان أساسيان في هذا المجال وهما :

١ - الأفران الشمسية وتعتمد على انعكاس أشعة الشمس من مواقع كثيرة ومركزه على مبادل حراري واحد .

٢- تجميع وتركيزالطاقة الشمسية بواسطة عاكسات مستوية تعكس الأشعة الشمسية على أنايب طويلة لتجميع الحرارة .

ويوضح الشكل (1) فكرة البرج لتوليد القوى الكهربائية بما يشبه الفرن الشمسي ، فتركز أشعة الشمس على غلاية موضوعة على قمة البرج التي تحتل موقع البؤرة لمجموعة كبيرة من المرايا فتنتج درجة حرارة عالية تدير توربين بخاري. وتعتمد محطة إنتاج القوى الكهرباثية في أدرانو بايطاليا على هذه الفكرة .

ومشروع آخر يعتمد على نفس النظرية ولكن بإستخدام مصفوفات من المرايا الموجهة - الهيلوستات (المرايا الدوارة) لتركيزأشعة الشمس على غلاية ذات فجوة بالقرب من الأرض لإنتاج بخار يدير توربين لتوليد القوى الكهربية كما يتضح من شكل (2).

فتسقط أشعة الشسس على نماذج الهليوستات فتنعكس وتتركز على فجوة المبادل الحراري . وفي هذا الفرن الشمسي توجه أشعة الشمس فى المركز بواسطة ٦٣ هليوستائا مرتبة على سفح جبل ويتكون الهليوستات ذو الأبعاد (6 × 1/2 7 متر) من ١٨٠ مرآة مفضضة أبعادها ( ٠ ٠,٥× ٠ ٠,٥ متر) . ويتغير اتجاه الهليوستات تبعا لإتجاه سقوط أشعة الشمس بطريقة آلية مبرمجة باستخدام الخلايا الضوئية , أما المركز المكافىء الدوراني (٤٠×٤٥متر) فيتكون من٩٥٠٠ مرآة مستوية مفضضة أبعادها (٠,٤٥ × ه ٠٤ متر) . والمساحة الفعلية للمركز تكون حوالي ١٩٠٠ مترمربع . وتبلغ قدرة الإشعاع المركز ألفكيلووات مع أخذ فاقد الإنعكاس في الحسبان . ويبلغ البعد البؤرى ١٨ مترا في حين تبلغ درجة الحرارة الجمعة ٤٠٠٠ درجة حرارة مطلقة . وتسمى هذه النظم والمركزات بجقول الشمس Solar Farms.