عرض عام لتكنولوجيا توليد الطاقة الكهربية من الطاقة الشمسية

عرض عام لتكنولوجيا توليد الطاقة الكهربية من الطاقة الشمسية

يفتقر العالم العربى الى مصدرا دائما ومتجددا للطاقة يعتمد عليه فى توفير الطاقة الكهربية التى أصبحت شئ اساسى لنشاط الصناعة والزراعة وغيرها من النشاطات المهمة للدول. لذا فان توفير مصدرا متجددا للطاقة مثل الطاقة الشمسية او حتى طاقة الرياح او طاقة المد والجزر شئ يجدر الاهتمام به. الا ان استخدام الطاقة الشمسية فى توليد الكهرباء مجال له تحديات كبيرة جدا منها تكلفة انشاء المحطات الشمسية التى تعتمد علي تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية لا تزال باهظة جدا اذا ما قورنت بالطرق التقليدية لتوليد الكهرباء
كما أن هذه التكنولوجيا تعتمد على استخدام الألواح الشمسية فى توليد الكهرباء والتى تصنع من مواد اشباه الموصلات ذات نقاوة عالية جدا حيث تكمن التكلفة فى طبيعة التكنولوجيا المستخدمة للحصول على هذه النقاوة العالية بالاضافة الى انخفاض الكفاءة لهذه المنظومات فى امتصاص و تحويل الضوء (الفوتونات) الى كهرباء حيث لا تتعدى الكفاءة الكلية عن 20% . اى انها تحول فقط 20 % من الطاقة الشمسية الساقطة الى كهرباء والباقى ينقسم الى طاقة منعكسة عند السطح وطاقة اقل من الطاقة اللازمة لتحرير الالكترونيات فتتحول الى مفاقيد حرارية تعمل على ارتفاع درجة حرارة الخلية وبالتالى تقليل الكفاءة.
والجدير بالذكر أن خواص الخلية تسوء مع زيادة الحرارة كما بالشكل التالى

تغير خواص خلايا الطاقة الشمسية مع زيادة الحرارة

إلا ان الخلايا الشمسية تمتاز عن غيرها من تكينولوجيا توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية فى أنها هادئة لا يصدر عنها أى ضوضاء بسيطة فى استخدامها يمكن التحكم فيها بسهولة سهلة التركيب.
وهناك تكنولوجيا اخرها لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية وهى تكنولوجيا تركيز الأشعة او ما يعرف باسم الطاقة الشمسية الحرارية وهى تعتمد على تجميع وتركيز أشعة الشمس فى بؤرة للوصول بدرجة الحرارة الى درجة عالية يمكن الاستفادة منها وهى ليست بالتكنولوجيا الحديثة بل استخدمت قديما فى الحروب كما تم استخدامها فى طهى الطعام وفى طباعة الورق وهى أقل تكلفة من الخلايا الشمسية وأعلى كفاءة
كما ارتبط استخدام الطاقة الشمسية الحرارية بالمجمعات الشمسية ولها انواع كثيرة

أحواض القطع المكافئ (Parabolic troughs)  

أحواض الطاقة الشمسية ذات القطع المكافئ

ومجمع حوض القطع المكافئ يعمل على تركيز أشعة الشمس عبر قطع مكافئ عاكس بحيث أن تتجمع الأشعة الشمسية على عضو امتصاص الحرارة (receiver) والذي يقع في الخط البؤرى للمجمع. لتحقيق أعلى كفاءة لنظام تجميع الطاقة الشمسية يجب تتبع الشمس بشكل مستمر عن طريق التحكم بزاوية المجمع تبعا لزاوية سقوط أشعة الشمس. والمكونات الرئيسية لمحطة الكهرباء من نوع الحوض ذات القطع المكافئ هى المرايا، وأجهزة الاستقبال والتوربينات. وأجهزة الاستقبال (عضو الامتصاص) تتكون من أنبوب مغلفة بغلاف زجاجى مفرغ حتي تضمن أعلى امتصاص. الاشعاع الشمسي الممتص يعمل على انتقال الحرارة الى السوائل التي تتدفق داخل أنبوب امتصاص حيث تصل درجة حراراتها إلى حوالى 400 درجة مئوية تقريبا ويجري هذا على طول مبادل حراري حتى ينتج البخار، الذي يندفع بقوة ليولد الطاقة الحركية في التوربينات. وتقدر ناتج مثل هذه المحطات ما بين 25 ميغاواط و 200 ميغاواط من الكهرباء في ذروتها.

مجمعات الطاقة الشمسية المرتبطة بمحرك سترلينج

 ( Dish-Stirling ‏)

مجمعات الطاقة الشمسية المرتبطة بمحرك سترلينج

وهى عبارة عن أطباق تشبه اطباق الارسال الا انها عاكسة للضوء بحيث تجمع الطاقة الشمسية فى نقطة تمركز يتم وضع محرك يسمى ستيرلينج فىها لتحويل الطاقة الحرارية المتكونة بسبب تركيز الأشعة الى طاقة حركية ثم الى طاقة كهربية عن طريق مولد كهربى.