اقترحت مجموعة دولية من الباحثين تقنية جديدة لتخزين الطاقة الشمسية باستخدام بئر تخزين الطاقة الحرارية، عبر نظام طاقة هجين منخفض الحرارة، يُمكن أن يغطي ما بين 38% و58% من الطلب الإجمالي على التدفئة.
وقدّم الأكاديميون من جامعة آلتو في فنلندا وجامعة تونغجي في الصين، النظام في "نمذجة النظام وتحسين نظام طاقة هجين محلي منخفض الحرارة يعتمد على الطاقة الشمسية لمنطقة سكنية".
وقالوا: "على الرغم من أن التكلفة الأولية للنظام المدروس أعلى من تكلفة تدفئة المناطق، فإن نظام الطاقة الهجين المحلي يستحق مزيدًا من التطوير مع الأخذ في الحسبان اللامركزية في إنتاج الطاقة الحرارية وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون"، وفق ما نقلته منصة "بي في ماغازين" (PV Magazine).
تكوين نظام الطاقة الهجين
يُعدّ تكوين النظام المقترح قابلًا للتطبيق على المواقع التي بها تفاوت موسمي مرتفع بين الإشعاع الشمسي والطلب على التدفئة.
وقد جرت محاكاة النظام باستخدام البرنامج ذاته المخصص لمحاكاة سلوك أنظمة الطاقة المتجددة العابرة، بحسب المعلومات التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
ويعتمد النظام على استخدام أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ومضخات حرارية من الهواء إلى الماء، ومضخات حرارية من الماء إلى الماء، وخزان عازل لتخزين الحرارة لمدّة قصيرة، وبئر تخزين الطاقة الحرارية لتخزين الحرارة الموسمية.
وقد يجري استيراد طاقة حرارية إضافية من شبكة تدفئة المنطقة -عند الحاجة- لأن النظام لا يتمتع بالاكتفاء الذاتي الكامل.
طريقة تخزين الطاقة الشمسية
أوضح العلماء أنه "بمجرد وصول درجة الحرارة في الخزان إلى الحد الأعلى، يجري تفريغ الطاقة الحرارية من الخزان العازل إلى بئر تخزين الطاقة الحرارية"، مشيرين إلى أن وضع التفريغ يعمل في فصل الشتاء.
وتابعوا: "أخيرًا، تعمل المضخات الحرارية من الماء إلى الماء، التي تربط بئر تخزين الطاقة الحرارية والخزان العازل، خلال مدّة التفريغ لتسخين الماء في الخزان العازل، إذ يمكن تلبية درجة الحرارة المطلوبة لشبكة تدفئة المبنى".
ويبدأ الخزان العازل في تفريغ الحرارة إلى بئر تخزين الطاقة الحرارية للتخزين الموسمي، عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 45 درجة مئوية، ويتوقف عندما تنخفض درجة حرارة الخزان إلى 30 درجة مئوية.
وأكدت مجموعة البحث أنه "نظرًا إلى أن النظام مصمم فقط لتغطية جزء من إجمالي الطلب السنوي على التدفئة، فمن المنطقي استخدام الطاقة الحرارية في الموقع خلال مدّة الطلب المرتفع على التدفئة".
قدرة توليد الكهرباء وتكلفتها
بالنسبة إلى حالتهم، اختار العلماء حيًا سكنيًا في إسبو بفنلندا؛ يضم 14 مبنى سكنيًا من 8 طوابق على مساحة إجمالية تُقدر بـ31 ألفًا و100 متر مربع.
وافترضوا أن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المنطقة ستبلغ طاقتها الإجمالية 340 كيلوواط، تغطي نصف مساحة الأسطح المتاحة البالغة نحو 4 آلاف و100 متر مربع.
وأضافوا أن المضخات الحرارية من الهواء إلى الماء، والمضخات الحرارية من الماء إلى الماء، تتمتع بقدرات 20 كيلوواط و60 كيلوواط على التوالي.
ووفقًا للباحثين، فإن تكوين النظام هذا قادر على إنتاج طاقة حرارية، دون استخدام كهرباء الشبكة، بتكلفة مستوية للطاقة تتراوح من 110 يورو (115 دولارًا) إلى 184 يورو (192.6 دولارًا)/ميغاواط ساعة.
وعند استخدام كهرباء الشبكة، وجدوا أن تكلفة مستوية للطاقة قد تتراوح بين 108 يورو (113 دولارًا) و201 يورو (210 دولارات)/ميغاواط ساعة.
موضوعات متعلقة..
- الفرق بين الطاقة الشمسية المركزة والطاقة الكهروضوئية.. والأفضل في توليد الكهرباء
- تحويل أطول خط أنابيب معزول في العالم إلى الطاقة الشمسية
- 5 معلومات عن مشروع الطاقة الشمسية العملاق المفكك في الصين (إنفوغرافيك)
اقرأ أيضًا..
- حصص إنتاج النفط لدول أوبك+ في أغسطس 2022
- بايدن يكشف حقيقة الضغط على السعودية لزيادة إنتاج النفط
- تحركات لرفع أسعار الغاز الجزائري إلى أوروبا.. و3 خيارات أمام سوناطراك
- هل سيارات خلايا الوقود الهيدروجينية أفضل وأوفر من الأنواع الأخرى؟
