أنواع السخانات الشمسية في مصر وكيفية اختيار الأفضل

تشهد السخانات الشمسية في مصر إقبالًا من المواطنين بدلًا من سخانات الكهرباء والغاز التقليدية، في تصاعد لافت عقب انتشار الوعي بأهمية التوسع في مصادر الطاقة المتجددة.

وتتسم السخانات الشمسية بعدد من المزايا، في مقدمتها الأمان التام وطول العمر والجدوى الاقتصادية، على الرغم من ارتفاع أسعارها نسبيًا مقارنةً بالسخانات التقليدية.

ويُقَدّر إجمالي المساحات المركبة من السخانات الشمسية في مصر بأكثر من 3 آلاف و900 متر مربع، ويبلغ عدد الشركات العاملة في مجال تصنيعها واستيرادها وتوزيعها وتركيبها بأكثر من 20 شركة، وفقًا لهيئة الطاقة الجديدة والمتجددة التابعة لوزارة الكهرباء المصرية.

وأكد متخصص الطاقة الشمسية في شركة صن باور للطاقة المتجددة المهندس بسام ممدوح، أن السخانات الشمسية تُعَد من أكثر التطبيقات نجاحًا بالنسبة إلى توفير الكهرباء، وتحقيق عائد اقتصادي، نظرًا إلى أن سعرها يُسترد خلال 3 أو 4 أعوام، بالإضافة إلى أنها تتميز بأعلى معدلات السلامة والأمان، بحسب متخصص الطاقة الشمسية.

مكونات السخان الشمسي

أوضح المهندس بسام ممدوح -في تصريحات إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن السخان الشمسي عبارة عن 4 مكونات رئيسة هي:

1- المجمع الشمسي:

هو الذي يمتص أشعة الشمس ويحولها إلى حرارة على عكس الألواح الشمسية التي تمتص الأشعة نفسها وتحولها إلى كهرباء.

أي أنه لا بد من توافر أشعة الشمس لعمل السخان؛ فإذا وُضع سخان في منطقة جبال الهيمالايا عند 60 درجة مئوية، سيؤدي وظيفته في تسخين المياه، نظرًا إلى توافر أشعة الشمس بصرف النظر عن درجة الحرارة.

أما إذا وُضع السخان في مكان مغلق في منطقة حارة فلن يكون قادرًا على تسخين المياه، نظرًا إلى غياب أشعة الشمس، لأن آلية عمله تقوم على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة حرارية.

2- هيكل التثبيت:

هو شبيه بالهياكل المُستعملة في تركيب المحطات الشمسية، ويعمل على توجيه المجمع الشمسي بزاوية مناسبة لالتقاط أشعة الشمس وفقًا للموقع الجغرافي.

ولا بد من تثبيته في زاوية توفر أفضل إنتاجية في فصل الشتاء، وهناك برنامج متخصص لحساب هذه الزوايا، إذ تقل هذه الزاوية كلما اقتربنا من خط الاستواء، ففي مدينة القاهرة تكون 45 درجة، وفي أسوان 40 درجة.

ويُصنع هيكل التثبيت من الحديد المجلفن، وهو يُثبت المجمع الشمسي على الزاوية المطلوبة نحو الجنوب بالآلية نفسها التي تعمل بها الألواح الشمسية.

3- الخزان:

تُحفظ فيه المياه، فبعد أن يُسخّن المجمع الشمسي المياه تصعد إلى الخزان للاحتفاظ بها، وتبلغ سعته للاستعمالات المنزلية بين 100 و500 لتر.

وعلى الرغم من أن سعة السخان الكهربائي التقليدي تتراوح بين 50 و200 لتر؛ فإن سعة السخان الشمسي للاستعمالات المنزلية تتراوح بين 100 و500 لتر، نظرًا إلى أن هذا السخان يحتفظ بقدر من المياه الساخنة تكفي للاستعمال على مدار اليوم بأكمله.

4- ملف تسخين مساعد heater:

عندما تكون أشعة الشمس غير كافية في الشتاء -على سبيل المثال- ويعجز المجمع الشمسي عن تسخين المياه إلى 60 درجة مئوية (الدرجة المناسبة للمنازل) يتدخل الملف المساعد لتسخين المياه.

وتُصمم السخانات الشمسية، إذ توفر نسبة تتراوح بين 60 و70% من الطاقة اللازمة في فصل الشتاء، على أن يتدخل الملف المساعد عند الحاجة، في حين يوفر السخان 100% من الطاقة المطلوبة في فصل الصيف.

ولفت المهندس بسام ممدوح أن السخان الشمسي لديه القدرة على الاحتفاظ بالمياه الساخنة لمدة 3 أيام، ولكن إذا استمرت الغيوم أكثر من ذلك يقوم ملف التسخين المساعد heater بدوره.

ويمكن أن يعمل ملف التسخين المساعد لمدة 30 دقيقة للحفاظ على درجة الحرارة فقط، ولكن لا يمكن الاعتماد عليه بصورة كلية مثل السخان الكهربائي التقليدي، ولكن يقتصر استعماله على حالات الطوارئ وفي أضيق الحدود، وفقًا لممدوح.

أنواع السخانات الشمسية

أوضح متخصص الطاقة الشمسية في شركة صن باور للطاقة المتجددة المهندس بسام ممدوح، أن فكرة تسخين المياه في أنواع السخانات الشمسية كافّة تتلخص في الاعتماد على فرق الكثافة بين درجتي الحرارة بين المياه الساخنة والباردة.

وسلّط المهندس ممدوح -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- الضوء على وجود 3 أنواع من السخانات الشمسية وهي:

1- سخان الأنابيب المُفرغة Vacuum Tubes

يتكون من أنبوبة من الزجاج بداخلها أنبوبة أخرى، بينهما فراغ مطلق vacuum، وهذه أفضل مادة تحقق العزل الحراري، وفقًا لمتخصص الطاقة الشمسية.

وبمجرد سقوط أشعة الشمس على الأنبوبة الخارجية، تمر من خلال الفراغ إلى الأنبوبة الداخلية المطلية بمادة زرقاء أو سوداء تمتص أشعة الشمس، ويكون بداخلها المياه المراد تسخينها.

وتقوم فكرة عمل هذا السخان على أن المياه الباردة تهبط إلى أسفل، وبعد تسخينها في المجمع الشمسي تصعد مرة أخرى.

وسخان الأنابيب المفرغة يتسم بعدد من المميزات، في مقدمتها أن وضع الأنبوبة يسمح بسقوط الشمس عليها بزاوية 90% طوال ساعات النهار، ما يجعلها تمتص كمية كبيرة من أشعة الشمس، وهذا يرفع كفاءة هذا النظام.

كما يتسم هذا النوع من السخانات بنظام عزل الفراغ المطلق vaccum، وهذا أفضل نظام للعزل على الإطلاق.

إلا أن هذا النوع من السخانات لديه عدد من العيوب، أهمها أن عمره الافتراضي قصير، ما يجعله أرخص ثمنًا من غيره.

ومن العيوب -كذلك- أن المياه تهبط من السخان إلى الوحدة السكنية بقوة الجاذبية، ولا يمكن ضغطها داخل الشبكة، لأنه عند محاولة الضغط على الأنابيب الزجاجية التي لا يتعدى سمكها 1.6 مللي يمكن أن تنفجر، ومن ثَم يكون ضغط المياه ضعيفًا في الأدوار العليا.

2- السخانات الشمسية المُسطحة Flat plate

يكون المجمع الشمسي في هذا النوع من السخانات عبارة عن لوح امتصاص رقيق للغاية من الألومنيوم أو النحاس مدهون بطلاء قاتم اللون أسود أو أزرق، لامتصاص قدر أكبر من الحرارة.

ويتدفق الماء المراد تسخينه في أنابيب نحاسية داخل هذا اللوح، فيحدث التبادل الحراري من المجمع الشمسي إلى المياه داخل المواسير.

ويُوضع اللوح والأنابيب النحاسية داخل هيكل زجاجي لمنع خروج الحرارة مرة أخرى.

ويتلافى السخان الشمسي المُسطح عيوب النوع الأول، إذ إنه يتسم بطول العمر الافتراضي، كما أنه يوفر ضغطًا جيدًا للمياه.

ومن عيوب هذا النوع أن كفاءته في امتصاص الحرارة أقل من النوع الأول، نظرًا إلى غياب مكون الفراغ المطلق، واستعمال مواد عزل غير قوية مثل الفوم والبولي إيثيلين وغيرهما.

كما أنه غير مُعرّض لسقوط الشمس بزاوية 90 درجة مثل النوع الأول، ومن ثم فالزاوية المتغيرة تجعله يمتص قدرًا أقل من الأشعة.

3- سخان الأنابيب الحرارية المفرغة Heat Pipes

يجمع سخان الأنابيب الحرارية المُفرغة بين مميزات النوعين السابقين، وهو قريب الشبه بالنوع الأول، إذ يتكوّن من أنبوبتين من الزجاج لتمتص الأنبوبة الخارجية أشعة الشمس.

كما أنه يحتوي على فراغ مطلق vaccum، إلا أن المياه لا تصل إلى الأنبوبة الداخلية، وإنما تمر خلال أنابيب نحاسية داخل الأنبوبة الداخلية لتسخينها، وفي هذه الحالة يمكن ضغط المياه الساخنة.

وهذا النوع يجمع بين مميزات النوعيْن الأول والثاني، ما يجعله الأغلى ثمنًا.

ويتطلب تركيب السخانات الشمسية مساحات واسعة فوق أسطح الوحدات السكنية، تتوقف حسب السعة اللترية للسخان، أي أن السخان ذا السعة المتوسطة 250 لترًا يتطلب مساحة 2.5 مترًا مربعًا، وفقًا للمهندس بسام ممدوح.

مقارنة الأنواع

أوضح متخصص الطاقة الشمسية في شركة سولار باور المهندس حازم منصور، أنه عند مقارنة أسعار أنواع السخانات الشمسية في مصر نجد النوع الأول الأرخص -حاليًا- يليه النوع الثاني، في حين يُعد النوع الثالث الأغلى على الإطلاق.

كما أن النوع الثالث غير منتشر في مصر والدول العربية كافّة، لأنه يُفضل استغلال كفاءته العالية جدًا في الأماكن الباردة -مثل شمال أوروبا- التي تتطلب الحفاظ على درجة حرارة المياه مهما ارتفعت التكلفة.

ويرى منصور أن النوع الثاني مناسب للاستعمالات المنزلية، لأن له قدرة كبيرة على ضغط المياه، ويتسم بطول عمره الافتراضي، كما أن سعره مناسب.

بينما لم ينصح متخصص الطاقة الشمسية باستعمال النوع الأول في المنازل.

اختيار السخان الشمسي

قدّم خبراء الطاقة الشمسية عددًا من النصائح إلى المقبلين على شراء سخان شمسي لاختيار المُنتج المناسب، مشيرًا إلى ضرورة معرفة حجم المجمع الشمسي الذي يمتص الأشعة.

وأوضح المهندس حازم منصور أن هناك بعض الشركات تتحايل -أحيانًا- على العملاء، كأن يكون السخان 300 لتر، ولكن المجمع الشمسي صغير، مؤكدًا ضرورة أن يكون هناك تناسب بين سعة السخان وحجم المجمع الشمسي.

وقال منصور إنه في الدول العربية يحتاج كل 100 لتر سعة في السخان إلى متر ونصف مجمع شمسي في السخان المسطح، أو 10 أنابيب في النوعيْن الآخرين، في حين يحتاج السخان بسعة 300 لتر إلى 4.5 مترًا في حالة السخان المسطح و30 أنبوبة في النوعيْن الآخرين.

كما سلّط الضوء على أهمية مراعاة مادة تصنيع الخزان عند اختيار السخان الشمسي، موضحًا وجود 3 أنواع، هي الإستانلس ستيل والحديد المطلي بالمينا والحديد المجلفن.

وأوصى بشراء السخانات التي تتكوّن من خزانات من الإستانلس ستيل، مؤكدًا أنها الأفضل، لأنها مقاومة للصدأ ويمكنها الاستمرار حتى 100 عام.

وأفاد بأن الخزان المصنوع من الحديد المطلي بالمينا قد يعيش نحو 15 عامًا، في حين وصف النوع الثالث المصنوع من الحديد المجلفن بأنه "رديء"، مشيرًا إلى أنه يكون مطليًا بمادة الزنك التي تفقد ميزتها في مقاومة الصدأ عند 75 درجة مئوية.

كما نبّه إلى أنه لا بد ألا يقل سمك مادة العزل في النوعيْن الأول والثالث عن 5 سنتيمترات حتى لا يسمح بتسرب الحرارة من السخان.

موضوعات متعلقة..

• إجراءات جديدة لتبسيط تركيب سخانات الطاقة الشمسية في الأردن
• أنظمة خلايا شمسية وسخانات بالتقسيط لمواطني الأردن.. طريقة التسجيل والرابط
• ألواح طاقة شمسية جديدة تحول نوافذ المباني الشاهقة إلى محطات كهرباء

اقرأ أيضًا..

• بالأرقام.. حصة مصر في اكتشاف الغاز الضخم بحقل النرجس (خاص)
• بريطانيا تستورد النفط الروسي من الهند بعد تكريره.. و5 شركات عالمية متورطة
  
• 4 بدائل عربية لتعويض المشتقات النفطية الروسية في أوروبا.. السعودية والجزائر بالقائمة
• بالأرقام.. وزن السيارات الكهربائية خطأ مميت يهدد سلامة الطرق