في البداية أود أن أذكر الطرق الحالية لتحويل الطاقة الشمسية إلى حرارية ومن ثم إلى كهربائية وقدرة كل من هذه الطرق:
أولاً: طريقة عاكسات فرزنل (Fresnel Reflector)
صورة رقم (1)
في الصورة رقم (1) أعلاه نرى طريقة فرزنل للطاقة الشمسية حيث نجد مجموعة مرايا مصفوفة في الأسفل ولها حركة تعقبية ذات محور واحد حيث تتحرك حول محورها متتبعة حركة الشمس عاكسةً بذلك أشعة الشمس على الأنبوب المثبت بالأعلى . الأنبوب العلوي يحتوي على سائل ناقل للحرارة أو زيت خصوصي ترتفع درجة حرارته من أثر انعكاس وتركيز أشعة الشمس عليه. هذا الزيت الحار يستعمل لتوليد البخار ومن ثم الكهرباء. هذه الطريقة تعتبر رخيصة نسبياً وألى حدٍ ما مقارنةً بالطرق التى سيأتي ذكرها لاحقاً وذلك بسبب اشتراك المرايا بعكس أشعة الشمس على أنبوب واحد ثابت وكذلك بسبب رخص هذه المرايا لسهولة صنعها حيث أنها طويلة ومسطحة عادية أو قد تكون مقعرة قليلاً. لفهم هذه الطريقة يرجى مشاهدة الفيديو الآتي:
Concentrating Solar Power Plants - Fresnel technology
والآن لنرى ملخص أداء طريقة فرزنل:
- نسبة التركيز 8-80
- الحرارة الناتجة 260-400 درجة مئوية
- عدد المحاور التعقبية للشمس: واحد
- أعلى كفاءة تحويل (كارنوت) 56%
ثانياً: طريقة المرايا المقعرة (Parabolic Trough)
صورة رقم (2)
في الصورة رقم (2) أعلاه نرى طريقة المرايا المقعرة مصفوفة أفقياً وهي تعكس أشعة الشمس على أنبوب طويل يقع أعلى منتصفها في مركز بؤرتها ويوجد داخل هذا الأنبوب سائل ناقل للحرارة سواء كان نوعاً من الزيت أو غيره والذي يستخدم لإنتاج البخار ومن ثم الكهرباء. هذه المرايا المقعرة تتحرك حول محورها فإذن هي تعتبر ذات حركة تعقبية من محور واحد. تعتبر هذه الطريقة من أشهر طرق الطاقة الشمسية وهي مستخدمة على نطاق صحراوي واسع في الولايات المتحدة الأمريكية وبشكل تجاري مربح. لفهم هذه الطريقة يرجى مشاهدة الفيديو الآتي:
Concentrated Solar Power - Parabolic Trough
والآن لنرى ملخص أداء طريقة المرايا المقعرة:
- نسبة التركيز 8-80
- الحرارة الناتجة 260-400 درجة مئوية
- عدد المحاور التعقبية للشمس: واحد
- أعلى كفاءة تحويل (كارنوت) 56%
ثالثاً: طريقة برج الطاقة الشمسية (Solar Power Tower)
صورة رقم (3)
تم شرح هذه الطريقة بشكل تفصيلي في أحد مواضيعي السابقة وهو "هل تمتلك الكويت ثروة غير الثروة النفطية" وهذه الطريقة مستخدمة فعلياً في إنتاج الكهرباء كما في الولايات المتحدة و أسبانيا والفيديو الآتي يبين عمل هذه الطريقة:
Concentrated Solar Plant - Tower System
وما يهمني أكثر هو أداء هذه الطريقة إذ أنه أكثر كفاءة والملاحظ هنا في ملخص الأداء:
- نسبة التركيز 600-1000
- الحرارة الناتجة 500-800 درجة مئوية
- عدد المحاور التعقبية للشمس: اثنان (أفقي ورأسي)
- أعلى كفاءة تحويل (كارنوت) 73%
رابعاً: طريقة الصحن الشمسي (Solar Dish)
صورة رقم (4)
في الصورة رقم (4) أعلاه نرى الصحن الشمسي وهو مصنوع من مجموعة من المرايا العاكسة على شكل صحن وهو يعمل تماماً كما يعمل صحن الساتلايت حيث يتعقب الصحن الشمسي قرص الشمس ويعكس أشعتها على محرك حراري (Stirling Engine ) حيث يولد هذا المحرك الحراري الكهرباء مباشرة. يعتبر الصحن الشمسي أكثر طرق الطاقة الشمسية كفاءة وأعلاها حرارة ولكنه أيضاً أعلاها كلفة بشكل كبير وأكثرها حاجة للصيانة.
لفهم هذه الطريقة يرجى مشاهدة الفيديو الآتي:
Solar Power Plant - Solar Dish
لنرى الأن الأداء الرائع للصحن الشمسي والذى بمقدوره إسالة الحديد والذي يجسد قدرة الطاقة الشمسية كما يوضح الفيديو المذكور في موضوعي السابق:
- نسبة التركيز 800-8000
- الحرارة الناتجة 500-1200 درجة مئوية
- عدد المحاور التعقبية للشمس: اثنان (أفقي و رأسي)
- أعلى كفاءة تحويل (كارنوت) 80%
أود الآن أن ألخص موضوع الطاقة الشمسية في عدة نقاط استراتيجية مهمة جداً وهي:
أن الطاقة الشمسية طاقة هائلة متجددة لا تنضب والتكنولوجيا الحالية تتيح لنا البدء باستغلالها ولكن هناك نقاط تعتبرسلبية يجب الإنتباه لها:
إن مثل هذه النقاط قد يعيق المضي قدماً بإنشاء محطات الطاقة الشمسية. إذن كيف نستطيع التغلب على كل ذلك؟
لقد فكرت في كل طرق إنتاج الطاقة الشمسية المذكورة أعلاه فوجدت نقطة مهمة جداً يجب الإنتباه إليها ألا وهي أن كفاءة الصحن الشمسي أعلى بكثير من كفاءة الطرق الأخرى وهذا يعني المساحة التى يشغلها الصحن الشمسي أصغر بنسبة ليست بقليلة من المساحة التى تشغلها الطرق الأخرى. إمكانية وضع الصحن الشمسي داخل المدينة ولكن قدرة هذا الصحن الشمسي صغيرة فهل أحتاج إلى الآلاف من هذه الصحون الشمسية وهل سنضعها كلها داخل المدينة؟ لا أظن بأننا نستطيع عمل ذلك، فما هو الحل؟
الحل هو كالآتي:
"مشروع ابن الهيثم الشمس-عقاري"
ملاحظة: "حقوق الملكية الفكرية لمشروع ابن الهيثم الشمس-عقاري محفوظة لطارق فهد العدساني بجميع أشكالها ولا يجوز اقتباسها أو إعادة نشرها بدون أخذ الموافقة كتابياً منه"
لقد سميت هذه الفكرة بهذا الإسم نسبة إلى العالم المسلم العربي أبو علي الحسن بن الحسن بن الهيثم (354 - 430 هجري / 965 -1040 ميلادي) وهو عالم في الرياضيات والهندسة والبصريات والفلك والفيزياء والطب والتشريح والعلوم .
إن قدرة الصحن الشمسي وما يستطيع إنتاجه من طاقة حرارية هائلة والتى باستطاعتها إسالة الحديد تتيح لنا مدارك وطرق أخرى لاستغلاله في انتاج الطاقة الكهربائية. فلو أخذنا هذا الصحن الشمسي وكبرناه بدرجة تصل إلى أضعاف حجمه الموجود بالصورة رقم (4) أعلاه أو حتى يتم تكبيره مئات أو آلاف الأضعاف فإننا سنحصل على طاقة حرارية وكهربائية تكفى ضواحي سكنية مثل ضواحى الكويت بأكملها. لعمل صحن شمسي بهذا الحجم فإننا سنحتاج إلى بناء قاعدة شبه داائرية ضخمة جداً تشابه استاد كرة قدم من الحجم الكبير وتحل المرايات العاكسة محل كراسي ومقاعد الاستاد. هذه القاعدة قد تصل تكاليفها إلى عشرات الملايين من الدولارات ويقتصر عملها على حمل مكونات الصحن الشمسي الكبير والأجهزة المساندة له. إذن هذه القاعدة وهذا البنيان الضخم ليس له عائد استثماري سوى عائد الكهرباء المنتجة من الصحن الشمسي. ولكن ماذا لو صممنا هذا البنيان الضخم بطريقة تحقق عائد مالي مجدي حتى بدون العائد الكهربائي ويغري هذا العائد كبار المستثمرين ربما لبناء هذا المجمع الشمسي بأكمله ... كيف؟
بما أن هذا المشروع يعتبر مصدر طاقة نظيفة 100% ويمكن تصميمه كمباني خضراء إذن لنحضر هذه المنشأة إلي وسط الضاحية أو المدينة حيث لا ضرر منها ولا خوف من تلوث على الإطلاق ولنجعل لهذا المشروع واجهتين. الواجهة الأولى تواجه الشمس وههي شبه دائرية كما تم وصفها أعلاه حيث تحتوي على المرايا العاكسة على شكل صحن شمسي وهي ذات 3 محاور تعقبية للشمس (الأولى من نوعها) حيث تتحرك أفقياً يميناً ويساراً و تتحرك رأسياً إلى الأعلى والأسفل وتتحرك إلى الأمام و إلى الخلف لجعل مجموعة وتشكيلة من هذه المرايا تتشكل كصحن شمسي متناسق تماماً يعكس أشعة الشمس بأعلى كفاءة وتكون حركة المرايا العاكسة متناسقة كأنها صحن شمسي متحرك يتبع الشمس. وأستطيع أن أشبه ذلك بالإحتفالات التى تقام في الملاعب مثل الأولمبياد حيث يتم تشكيل لوحات فنية بواسطة لوحات صغيرة يحملها المستعرضون بينما في مشروعنا هذا تقوم أجهزة تحريك المرايا العاكسة بتشكيل شكل الصحن الشمسي و تحريكه بطريقة كأنه يتحرك متعقباً الشمس. بعد عمل ذلك يمكننا أن نجعل بؤرة إنعكاس أشعة الشمس لهذا الصحن الشمسي ثابتة ونبني فيها غلاية ضخمة ثابتة قادرة على استغلال إنعكاس أشعة الشمس من جميع الزوايا الممكنة لتحويل الماء بداخل هذه الغلاية إلى بخار بأعلى كفاءة ممكنة ومن ثم تحويل البخار إلى كهرباء كما شرحت في مواضيعي السابقة.
طريقة ثانية أخرى لتصميم هذا الصحن الشمسي هي بأن نوصل المرايا العاكسة جميعها مع بعض على شكل الصحن الشمسي ويتحرك هذا الصحن بكل مراياه متعقباً الشمس وهو على معدات رافعة متحركة ويكون المبنى هو القاعدة التى يتحرك عليها الصحن.
إذن نلخص هذه العملية الحركية بغلاية ثابتة وصحن شمسي كبير يتحرك حولها متعقباً و عاكساً أشعة الشمس عليها.
بذلك تكون الواجهة الأولى للمبنى عبارة عن محطة توليد كهربائية بواسطة الطاقة الشمسية.
الواجهة الثانية وهي الواجهة الخلفية والتى يمكن إطلاق الخيال في كيفية استغلالها عن طريق رجال الأعمال الماهرين لتحويلها مثلاً إلى مركز تسوق ضخم و سوبرماركت ومكاتب شركات ومراكز حكومية أو حتى شقق سكنية. سأترك كل هذه الأفكار لفطاحلة التجارة والذين يمكن إعطاؤهم فرص استثمارية مقابل مساهماتهم في تمويل المبنى وإعطاء صفة الخصخصة من بداية المشروع.
الصورة رقم (5) عبارة عن رسمة تصورية لمشروع ابن الهيثم الشمس-عقاري
صورة رقم (5)
والآن لنرجع إلى النقاط السلبية التى ذكرتها أعلاه في بداية هذا الموضوع ونرى إن كان
بإمكاننا تفاديها في مشروع ابن الهيثم:
- يمكن جذب معظم الإستثمارات إن لم يكن كلها من القطاع الخاص إذ أن هذا المشروع يوفر فرص استثمارية أخرى بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية التجارية.
- لا يحتاج هذا المشروع إلى أراضي شاسعة بل يقام في وسط المدينة ونظراً لكفائته وقدرته الهائلة فإنه قادر على إنتاج طاقة كهربائية عالية.
- لا نحتاج إلى استثمار كبير في بناء شبكة توزيع كهربائية مساندة لجلب ناتج الطاقة الشمسية الكهربائي حيث أن محطة الطاقة في مشروع ابن الهيثم مقامة في وسط المدينة أو الضاحية حيث يمكن توصيلها مباشرة مع محطة توزيع الكهرباء الرئيسية الموجودة أصلاً في المدينة أو الضاحية.
- يمكن عمل مرشات لغسل المرايا في مشروع ابن الهيثم ويمكن تحصيل مياه الغسل بعد إتمام عملية الغسل في خزانات خاصة لتنقية هذه المياه من الشوائب ومن ثم إعادة استعمالها تكراراً في عمليات الغسل لتقليل الهدر في المياه بنسبة كبيرة.
نلاحظ مما ذكرناه سابقاً النواحي الإيجابية العديدة لهذا المشروع والآن أود أن أبين كيفية وصل هذا المشروع بشبكة التوزيع المحلية في المدن والضواحي.
صورة رقم (6)
في الصورة رقم (6) أعلاه نرى عدة مشاريع ابن الهيثم وكل واحد منها يغذي قسماً من المدينة وكلها موصلة كهربائياً مع بعضها البعض حتى لو عطل في إحداها تتحمل المشاريع الأخرى حمله الكهربائي حيث أن كل مشروع من هذه المشاريع يستطيع أن يغذي ضعفي حمله الكهربائي أثناء النهار والليل وإن ساء الطقس لمدة طويلة تدخل الكهرباء التقليدية العادية الحالية أوتوماتيكياً لتغذية الأحمال الكهربائية بدون انقطاع ويتم كل ذلك عن طريق مركز تحكم كهربائي مزود بمحطة أرصاد جوية حديثة. وهكذا نأتي بالطاقة الشمسية النظيفة المتجددة إلى قلب المدينة مخففين من انبعاث الكربون الناتج من محطات الطاقة التقليدية بدرجة كبيرة بالإضافة إلى توفير مئات بل بلايين الدولارات سنوياً من فاتورة وقود محطات الطاقة التقليدية وتصديره للخارج بدلاً من حرقه.
Ibn Alhaytham Solar-Realestate Project
يتبع...
