هل محركات الطاقة الشمسية الحرارية تحمل مستقبل توليد الكهرباء؟؟

Kareem Roshdy (CEO)

منذ 21 يوم 9 ساعة
2475
1
0

محركات الطاقة الشمسية الحرارية


لو نظرنا في أيامنا هذه سنجد أن الأعتماد الرئيسي في توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية يعتمد بالطبع علي الواح الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء و التي تعتمد في فكرة عملها علي تأثير الضوء الساقط علي اشباه الموصلات كما شرحنا في مواضيع سابقة.

وأيضا كلنا يعلم مولدات الكهرباء اللتي تعمل بمحركات الديزل والتي تعتمد في فكرة عملها علي محرك ديزل يعمل بالسولار لتوليد حركة دورانية لتدوير ما يعرف بالموبينة او ( مولد الكهرباء ) والذي بدوره ينتج الكهرباء نتيجة لحركته الدورانية ومنها ما هو صغير قد يوجد في العديد من المنازل والمحلات ومنها ما هو كبير ويوجد في المصانع والشركات.
ولكن في هذا الموضوع سنتحدث عن طريقة أخري قد لا يعرفها الكثيرون وهو محرك الطاقة الشمسية او ما يعرف بمحركات الهواء الساخن والذي يعتمد في عمله علي الطاقة الحرارية للشمس كمصدر هائل للطاقة لتدوير محرك الطاقة الشمسية والذي له تصميم خاص ولا يعتمد نهائيا علي اي مصدر خارجي للطاقة من سولار او بنزين او غاز طبيعي او غيرها - هو فقط يعتمد في فكرة عمله علي حرارة الشمس . وبالطبع يمكن توصيله علي مولد كهرباء او ما يعرف بالموبينة لتوليد الكهرباء من دوران هذا المحرك. وقد وجد أن هذا النظام يعمل بكفاءة عالية تتفوق كثيرا علي الواح الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء. وهذا هو ما نتحدث عنه في موضوعنا هذا بشيء من التفصيل. 



فكرة عمل محركات الطاقة الشمسية وتطورها :

محركات الطاقة الشمسية الحراريةالفكرة المبدأية لمحركات الطاقة الشمسية ظهرت في الحقيقة في عام 1816 علي يد العالم روبيرت ستيرلنج حينما قام بعمل تصميم لمحرك يعمل بالحرارة ويحتوي علي غاز قد يكون هيليوم او هيدروجين او نيتروجين وتعتمد الفكرة علي تسخين الغاز الموجود بأحد النهايات وتبريد الغاز الداخل للنهاية الأخري سواء بالماء او الهواء كما هو موضح بالصورة بالأعلي وتبدأ الحركة أعتمادا علي تمدد الغاز عند تسخينه وانكماشه عند تبريده. وثم تصميم هذا المحرك ليعمل بالتسخين الخارجي من اي مصدر تسخين قد يكون بحرق وقود او حتي شمعة تحترق. وتستطيع اجراء المزيد من البحث عن هذا النوع من المحركات فله أشكال عدة لا يتسع الموضوع لذكرها كلها فنحن فقط نتكلم عن الفكرة. ويمكنك البحث عنه تحت عنوان Striling Engine .

لم تأخد هذه الفكرة أهتمام الكثيرين منذ عام 1816 ولا يدري احد لماذا ؟؟ قد يكون السبب سياسي او اقتصادي او رغبة الشركات العاملة في مجال محركات الديزل في السيطرة علي السوق أو غيرها فنحن جميعنا يعلم أنه حتي التجارب والأبحاث العلمية يحركها رأس المال العالمي ليصب في مصالح بعض الشخصيات والشركات وعلي أي حال ويعد مدة طويلة وفي عام 1987 قام رولف ميجر بأختراع محرك الطاقة الشمسية والذي أعتمد نفس فكرة روبيرت ستيرلنج ولكن كان مصدر الحرارة هذه المرة هو تركيز أشعة الشمس بدقة في نقطة واحدة للحصول علي كمية حرارة هائلة .

محركات الطاقة الشمسية الحرارية
وكما هو واضح بالصورة بالأعلي استخدم مجموعة من المرايا بتصميم خاص لكي تعمل علي تركيز الأشعة المنعكسة عن الشمس في نقطة واحدة  لتوليد درجة حرارة هائلة يمكنها بسهولة ادارة محرك حراري كما ذكرنا وبالتالي توليد الكهرباء عن طريق دوران مولد مرتبط بالمحرك.
ويرتبط التصميم ايضا بنظام تتبع لقرص الشمس حتي يتحرك مع حركة قرص الشمس علي مدار اليوم والسنة للحصول علي اكبر كمية طاقة حرارية ممكنة من الشمس .
وأخذت هذه الفكرة في التطور ولكن بشكل بسيط من بعد ذلك .


توليد الكهرباء بمحركات الطاقة الشمسية في الوقت الحالي:

محركات الطاقة الشمسية الحرارية

بدأت محركات الطاقة الشمسية تظهر مجددا في السنوات الاخيرة حيث بدأت تظهر العديد من الشركات المنتجة لها وتم تنفيذ العديد من المشاريع حول العالم لتوليد الكهرباء عن طريق استخدام فكرة محركات الطاقة الشمسية وتعتبر أعلي طرق توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية كفاءة حتي الآن حيث أن كفاءتها تصل الي 35 % وقد تزيد وعمرها الأفتراضي يصل الي 90 عاما  في حين ان افضل انواع الواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية لا تزيد كفاءتها في افضل الظروف القياسية عن 21% وعمر افتراضي حوالي 25 سنة.
فهي تنافسية جدا وذات كفاءة عالية وتتفوق في كفائتها علي كافة مصادر الطاقة المتجددة المعروفة



مكونات انظمة توليد الكهرباء بمحركات الطاقة الشمسية

محركات الطاقة الشمسية الحرارية

هي ايضا تعرف باسم CPS (Concentrated Power Systems)  وتتكون بكل بساطة من المجمع الشمسي او concentrator وهو عبارة عن شكل شبه دائري يشبه الي حد كبير شكل اطباق التقاط القنوات الفضائية ويكون مغطي من الداخل بسطح عاكس (مرايا ) مثبتة بزوايا معينة تسمح بتجميع اشعة الشمس الساقطة عليها في نقطة واحدة في المنتصف وهذا النظام ايضا يكون مثبت علي موتور قابل للحركة علي مدار اليوم والسنة ليتتبع حركة الشمس حتي يستطيع الحصول علي اكبر كمية من الطاقة علي مدار اليوم والعام.
تنعكس اشعة الشمس بعد ذلك الي المستقبل والذي قد يتكون من منظومة مرايا وعدسات لتركيز الأشعة في نقطة واحدة وهي النقطة التي يبدأ عندها عمل وحدة ال pcu -Power Conversion Unit والتي تتكون من :
-محرك الطاقة الشمسية والذي تحدثنا عنه من قبل  stirling engine والذي بدوره يحول الطاقة الحرارية الي حركة دورانية
-المولد الكهربي generator والذي يقوم بتحويل هذه الحركة الدورانية الي كهرباء
- وحدة تحكم كهربية لتقوم بتنضيم الجهد الخارج

وفي بعض الأنظمة قد تحتوي ايضا علي وحدة تحزين للطاقة الحرارية حتي يتثني لها العمل في ظروف غياب الشمس نتيجة وجود غيوم او ما شابه.

 

وفي النهاية نحن نتمني ان يقدم هذا النظام حل لأزمات الطاقة المتكررة في عصرنا هذا وأن تقدم حلول اقتصادية كما نتمني ان نقوم بتطبيق هذه الأنظمة في بلادنا العربية وتوسيع البحث فيها حتي يتثني لنا مواكبة الأحتياجات المتزايدة من الطاقة مع تقدم الأنسان المستمر. وقد حاولنا هنا العبور بشيء من التفصيل علي فكرة محركات الطاقة الشمسية ونسعد بأسئلتكم في التعليقات لنتمكن من عرض المزيد من التفاصيل والأستفادة من خبرات الآحرين ايضا.
أعاننا الله واياكم علي نشر العلم النافع


أحدث وظائف الطاقة الشمسية