التغير المناخي التقارير تقارير التغير المناخي تقارير الطاقة المتجددة سلايدر الرئيسية طاقة متجددة

الطاقة الشمسية العائمة في السدود المصرية.. دراسة تؤكد دورها بزيادة توليد الكهرباء

داليا الهمشري

2024-02-03

0 1٬022

الأستاذ المساعد في هندسة القوى الكهربائية بجامعة هليوبوليس الدكتور هادي حبيب فايق

تُعد الطاقة الشمسية العائمة من أفضل الحلول لتحقيق الاستفادة القصوى من السدود، بوساطة استغلال الطاقة النظيفة لخفض الانبعاثات الكربونية الصادرة عنها مع زيادة إنتاج الكهرباء.

وفي هذا الإطار، أجرى باحث مصري دراسة حالة لإنشاء محطة طاقة شمسية عائمة جديدة في السدود المصرية، اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

وأوضح الأستاذ المساعد في هندسة القوى الكهربائية بجامعة هليوبوليس، رئيس الفرع المصري للإلكترونيات الصناعية التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الدكتور هادي حبيب فايق، أنه أجرى الدراسة على السد العالي وسد أسوان.

وأشار إلى أن السدين المصريين يقعان في جنوب مصر بقدرة 2.65 غيغاواط.

زيادة إنتاج الطاقة

أوضح حبيب -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن الدراسة أجرت محاكاة لإضافة 5 ميغاواط من الخلايا الفوتوفولتية لكل سد باستعمال تطبيق برمجيات التلسكوب.

وأجرت الدراسة مقارنة بين أداء السدين من حيث معدل التبخر وإجمالي الطاقة المُنتجة، كما عرضت مقارنة بين أنواع مختلفة من الخلايا الفوتوفولتية، وهي: الأحادية البلورة والمتعددة البلورات والرقيقة.

وأكدت نتائج الدراسة أن تركيب الخلايا الفوتوفولتية العائمة في السدود المصرية سيثمر عدة فوائد، من بينها زيادة توليد الطاقة الكهرومائية والحد من تبخر المياه وخفض الانبعاثات الكربونية.

صورة توضح تصورًا لخلايا الطاقة الشمسية العائمة في السد العالي

خفض معدل التبخر

قال الباحث المصري، إن الدراسة تحلل أداء نظام الطاقة الشمسية العائمة في تقليل التبخر وتوليد الطاقة الهجينة عند تنفيذه في خزان محطة توليد الطاقة الكهرومائية.

وأضاف قائلًا: "بما أنها أول دراسة تحلل نظام الطاقة العائمة في مصر، فإن القدرة المثبتة للنظام تقتصر على 5 ميغاواط، لجعلها قابلة للتحليل على نطاق واسع والتنفيذ في الوقت الفعلي".

وتابع، أن مشروعات الطاقة العائمة التي تغطي مساحات كاملة من الخزان في اليابان وإسبانيا والهند والولايات المتحدة الأميركية قد نتج عنها خفض في معدل التبخر بنسبة 90%.

ومع ذلك، لفت حبيب إلى أنه لا يُفضل تغطية الخزان بالكامل للقضاء تمامًا على معدل التبخر، مشيرًا إلى أن هذا التظليل الكامل لسطح الماء بنظام غطاء الطاقة العائمة قد يؤثر في جودة الماء والتنوع البيولوجي.

واستطرد قائلًا: "للتعويض عن نظام التغطية الكاملة، وبناءً على الطلب من الطاقة والمياه، يُفضل تغطية أقل من 40% من السطح الكلي للجسم المائي".

تثبيت نظام الطاقة العائمة

في التحليل الحالي، أوضح الباحث المصري -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن نظام الطاقة العائمة بقدرة 5 ميغاواط يتطلب تثبيتًا متوسطًا مساحة 5 آلاف متر مربع.

وأشار إلى أنه في مثل هذه الحالة، تميل تغطية 4% من مساحة خزان (5 آلاف و250 كيلومترًا مربعًا) بنظام الطاقة العائمة إلى أن تكون لديها قدرة متساوية مع محطة توليد الطاقة الكهرومائية (السد العالي) بقوة 2.1 غيغاواط، ويمكنها توفير تشغيل متقطع.

في الدراسة الحالية، يُحدَّد موقع نظام الطاقة العائمة بناءً على القضاء على الظلال القريبة والبعيدة واختيار المنطقة التي لا تكون فيها الظروف جافة تمامًا، ومع ذلك، أوضح الباحث المصري أن التحليل السليم للتثبيت لا بد أن يراعي عمق المياه ونوع التربة، لضمان استقرار النظام.

ورأت الدراسة أن يكون هيكل نظام الطاقة العائمة بمثابة هيكل كبير واحد، وتُحسب تكلفة نظام التثبيت وفقًا لذلك، ومع هذا، ولأسباب السلامة التشغيلية والصيانة، فقد قسمت الدراسة النظام الحالي إلى قدرات صغيرة.

وحللت الدراسة النظام وفقًا لآلية التتبع على محور واحد للحصول على إنتاج طاقة عالٍ، نظرًا إلى أن التتبع على محورين في نظام الطاقة العائمة ما يزال تحديًا في التنفيذ بسبب الحركة المستمرة للأمواج الخفيفة.

وكشفت الدراسة عن أن تثبيت الطاقة الشمسية العائمة سيؤدي إلى زيادة سنوية تصل إلى 11.9 غيغاواط/ساعة في قدرة السد العالي، و11.3 غيغاواط/ساعة لخزان أسوان.

كما سيؤدي النظام الهجين إلى توفير المياه بمقدار 0.1 مليون متر مكعب لكل من السدين.

سيناريوهات مقترحة

قدمت الدراسة 3 بدائل لاختيار نوع الخلايا الطاقة الشمسية العائمة من حيث أحادية البلورة ومتعددة البلورات والرقيقة، إذ أظهرت النتائج أن متعددة البلورات هي الأفضل في مصر لتركيب محطات الطاقة الشمسية العائمة.

كما اقترحت الدراسة سيناريوهين مختلفين لتركيب الطاقة الشمسية العائمة من حيث التركيب الثابت وتتبع محور واحد، وتُظهر النتائج أن تتبع محور واحد حقق معدل طاقة أعلى بنسبة 4.96% باستعمال الطاقة الشمسية العائمة ونظام الهجين المائي.

ولتقييم الفوائد البيئية لنظام الطاقة الشمسية العائمة، حللت الدراسة الانبعاثات المكافئة لثاني أكسيد الكربون الصادرة بصورة مباشرة وغير مباشرة في تصنيع نظام الطاقة الشمسية العائمة وتركيبه وتوصيله بأكمله أولًا.

وأجرت الدراسة حسابًا لكمية الخفض في الانبعاثات الكربونية الصادرة عن توليد الكهرباء من السدود، نتيجة استعمال نظام الطاقة الشمسية العائمة الثابت، ونظام تتبع محور واحد في الاتجاه الرأسي في جميع أنواع الألواح الشمسية لمدة خدمة تبلغ 20 عامًا.

كما راعت في ذلك معدل الانبعاثات الكربونية الصادرة عن كل وحدة للطاقة الكهرومائية في السد العالي وخزان أسوان مع قدرة توليد تراكمية للطاقة الكهرومائية تبلغ 2.1 غيغاواط.

وكشفت الدراسة عن أن نظام الطاقة الشمسية العائمة لديه -أيضًا- ميزة إضافية بجانب خفض الانبعاثات الكربونية، تتمثل في الحد من فقدان المياه بسبب التبخر.

بالإضافة إلى ذلك، أكدت الدراسة أن تقليل تبخر المياه قد أسهم في خفض الانبعاثات الكربونية.

وأوضح الدكتور هادي حبيب، أن كمية المياه الموفرة من خلال تغطية السد العالي وخزان أسوان بالخلايا الشمسية العائمة هي 42,731.56 مترًا مكعبًا سنويًا، ما يجعل الوفر في الطاقة من تقليل تبخر المياه على مدى حياة النظام الشمسي البالغة 20 عامًا هو 427315.6 كيلوواط/الساعة، مع تقليل بمقدار 410.61 طنًا من الانبعاثات الكربونية.

ولفت إلى أن إجمالي الخفض في الانبعاثات الكربونية بوساطة أنظمة الطاقة الشمسية العائمة مع التتبع يبلغ نحو 44,270.61 طنًا، موضحًا أنه بذلك أعلى بنسبة 11.70% من نظام الطاقة الشمسية العائمة ذي الأساس الثابت.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..