تقارير الطاقة المتجددة تقارير الكهرباء رئيسية طاقة متجددة كهرباء

تحلية المياه بالطاقة الشمسية.. تقنية مصرية جديدة بالتعاون مع جامعة أميركية

داليا الهمشري

2024-01-13

0 716

المدرس بقسم هندسة القوى الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة المنصورة الدكتور محمد المرغني يتحدث عن تحلية المياه بالطاقة الشمسية

تركز الجهود المصرية على التوسع في تحلية المياه بالطاقة الشمسية لمحاولة حل مشكلة ندرة المياه وملوحتها في الأماكن النائية والصحراوية، مع استغلال موارد البلاد الهائلة من الطاقة النظيفة.

وفي هذا الإطار، توصّل فريق بحثي متخصص في الهندسة الميكانيكية والكيميائية وعلوم المواد من جامعتي المنصورة وأسوان، بالتعاون مع نظيره في جامعة ولاية أريزونا الأميركية، إلى دراسة -اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة- لتصميم جهاز جديد لاستغلال الطاقة الشمسية في تحلية المياه، مع تحقيق جدوى اقتصادية جيدة.

ويأتي هذا المشروع ضمن المشروعات التي يموّلها مركز التميز في الطاقة المدعوم من قبل الوكالة الأميركية للتنمية الدولية؛ بهدف تعزيز عملية تحول الطاقة في مصر، وتبلغ التكلفة الإجمالية لتمويل هذه الدراسة 160 ألف دولار أميركي.

استغلال الموارد الشمسية

أوضح المدرس بقسم هندسة القوى الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة المنصورة الدكتور محمد المرغني أن هناك ترابطًا قويًا بين الطاقة والمياه، مشيرًا إلى أن الطاقة مطلوبة لإنتاج المياه، وغالبًا ما تكون هناك حاجة للمياه لإنتاج الطاقة كذلك.

وقال المرغني -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة-، إن نقص الطاقة والمياه العذبة قد أدى إلى عدم استغلال ما يقرب من 93% من الأراضي في المناطق النائية بمصر، التي يقطنها نحو مليوني مواطن (2% من إجمالي السكان).

وأضاف أنه على الرغم من وجود الآبار الجوفية بمثابة مصدر رئيس للمياه في هذه المناطق، فإن وقوع هذه المناطق بالقرب من البحر الأبيض المتوسط والبحر الأحمر قد تسبَّب في تسرب المياه المالحة، وأوجدَ مياهًا جوفية عالية الملوحة؛ ما أدى إلى الحدّ من الاستعمال المباشر لمياه هذه الآبار.

ونظرًا لوفرة الموارد الشمسية في هذه المناطق، أكد المرغني أنها تُعدّ أحد الحلول الواعدة لإنتاج الكهرباء وتحلية المياه بالطاقة النظيفة.

وتابع أنه طوّر -بالتعاون مع الفريقين المصري والأميركي- جهازًا متكاملًا قائمًا بذاته يتكون من خلايا كهروضوئية منخفضة التركيز (LCPV) مدمجة بنظام تحلية حراري لتوفير الكهرباء والمياه العذبة لتلك المناطق المعزولة.

واستطرد قائلًا، إن الخلايا منخفضة التركيز هي خلايا كهروضوئية تقليدية مع مرآة أو عدسة لتركيز الطاقة الشمسية على السطح العلوي للخلايا.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي، من إعداد منصة الطاقة المتخصصة، آلية عمل جهاز تحلية المياه بالطاقة الشمسية:

تصميم لجهاز جديد لتحلية المياه بالطاقة الشمسية

محاكاة أنظمة الطاقة

أوضح الدكتور محمد المرغني أن مشروع تحلية المياه بالطاقة الشمسية مبني على العديد من خبرات الفريق العملية، والقدرة على محاكاة أنظمة الطاقة، وتطوير أغشية جديدة عالية الأداء، جنبًا إلى جنب مع خبرة الشريك الصناعي.

وقال: "سيكون أحد الابتكارات الرئيسة لعملنا هو استبدال الجزء الخلفي من الألواح الكهروضوئية منخفضة التركيز بقناة تغذية عالية التوصيل الحراري".

وأشار إلى أن استبدال هذه الطبقة سيؤدي إلى وحدة جديدة يُطلق عليها LCPV/T.

وسيؤدي الاتصال الحراري المباشر إلى تمكين الحرارة الزائدة المتولدة في LCPV من تسخين المياه المغذية لعملية التحلية الحرارية.

ولفت المرغني إلى أنه للتأكد من كفاءة النظام، ستُنَفَّذ محاكاة لانتقال الحرارة داخل النظام المقترح لتحديد العوامل المثلى المُستعمَلة في بناء النظام التجريبي، وذلك بالتعاون مع الشركاء الصناعيين.

التحلية الحرارية للمياه

قال المرغني -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة-، إن الفريق البحثي سيعمل -كذلك- على تطوير وإنتاج أغشية جديدة عالية التدفق لتحلية المياه الحرارية، بالتعاون مع الشريك الصناعي.

وفي النهاية، ستُحدَّد تكلفة الكهرباء المُنتجة من النظام المقترح، ومقارنة النظام الجديد مع الأنظمة التقليدية القائمة على الخلايا الكهروضوئية.

وأضاف الباحث المصري أن النظام المُقترح يتمتع بإمكانات كبيرة لمواجهة التحديات المُرتبطة بالطاقة والمياه التي تواجه مصر، إذ سيُنتج المياه العذبة بجانب الطاقة الإضافية.

وتابع أن نسبة الملوحة بالمياه الجوفية في المناطق الريفية القريبة من البحر الأبيض والبحر الأحمر تتراوح ما بين (1000-4000 جزء في المليون)؛ ما يجعلها غير صالحة للاستعمال المباشر.

كما تفتقر هذه المناطق إلى البنية التحتية للطاقة اللازمة لتحلية المياه بالطرق التقليدية (من خلال التناضح العكسي والتقطير السريع متعدد المراحل).

بينما تتجاوز التكلفة المالية لتوسيع البنية التحتية لهذه المناطق مترامية الأطراف القدرة الاقتصادية لمصر.

مشروع لتحلية المياه بالطاقة الشمسية - الصورة من بي في ماغازين

جدوى مشروع تحلية المياه بالطاقة الشمسية

يضع مشروع تحلية المياه بالطاقة الشمسية نظامًا تجريبيًا لإنتاج الكهرباء والماء بشكل مستقل، كما يمكن أن يكون بمثابة الأساس لحلول تجارية قابلة للتطوير في المستقبل لهذه التحديات.

وأوضح الدكتور المرغني أن التنفيذ الواسع للنظام المُقترح سينعكس إيجابيًا على أصعدة عدّة، من بينها: تقليل الضغط على شبكة الكهرباء المحدودة، والتوسع في إنتاج الكهرباء والمياه إلى المناطق النائية، وتقليل الانبعاثات الكربونية الضارة بالبيئة.

وأكد أن المشروع يدعم الخطة المصرية التي تهدف إلى إنتاج 3.3 مليون متر مكعب من المياه من خلال التحلية، لتصل إلى 8.8 مليون متر مكعب.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..