دعوة للنقاش << أجهزة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء>>

[فرد حمزة]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

كلنا يعرف مشاكل توليد الكهرباء في البر أو المناطق التي لا تصل لها الكهرباء العمومي ...

لطالما سمعنا عن الطاقة الشمسية أو شاهدنها عبر التلفاز ، لكن كلها تتكلم عن ألية عملها ونظرية مبتكرها

وقد نشاهدها في الطرق السريعة وبين المدن لهواتف الطواري والإبلاغ عن الحوادث

وقد سمعت من أشخاص أن هناك من أهل الهجر قامو بتركيبها في منطقة حرة الشمال ...!

ومن هنا ومن خلال منتدى مكشات أو أن نستفيد ونفيد ،

وحقيقه .. خطر ببالي عدة أفكار ... طبعاً هي أفكار ربما لا تكون عمليه أو واعية ... لكن لابأس من نتجاذب أطراف الحديث حولها

ومن تلك الأفكار :-

كيفية عملها ؟

مدى كفائة عملها في كافة الأجواء ؟ صحو ، غائم ، الشمس ملبده ، ممطر

وهل لكبر الشريحة زيادة في الكهرباء ؟

ما مدى سعة الكهرباء لكل متر مربع؟

هل لها ملحقات أخرى خير الشريحة والبطارية الخاصة ؟

ما أسعارها ؟ وما أنوعها؟ وأماكن بيعها

ماذا لو قمت بوضع شريحه فوق السيارة تكون بطول ينتاسب مع سقف السيارة لتوليد الكهرباء عن طريها في البر؟

كم ساعة تعمل في الليل ؟ وهل العمل متواصل ؟ كم تستغرق من القوت للشحن ؟

هل لها صيانة دوريه وتتطلب فلاتر وقطع ؟
وهل من الممكن بها الإستغناء عن الكهرباء العمومي في المنزل لفداحة فواتير الكهرباء ؟



http://www1.fao.org/ar-cp/news/1998/IMG/solar.jpg
بدوية تقوم بتركيب الوحدة الكهربائية الضوئية الخاصة بأسرتها


تحياتي لكم

أخوكم

فرد حمزة

[فرد حمزة]

مصادر الطاقة :
لابد من وجود مصادر تستمد منها الطاقة وأهم هذه المصادر :
1- الطاقة الشمسية : ويمكن استخدام الطاقة الشمسية بطريقتين :
أ- الطريقة الأولى : النباتات تصنع غذاءها باستخدام ضوء الشمس ويحصل الانسان على الطاقة بأكله النباتات والحيوانات التي أكلت النباتات . وبذلك تكون الطاقة في أجسادنا من الشمس .
WIDTH=500 HEIGHT=300

ب- الطريقة الثانية : باستخدام الخلايا الشمسية حيث تستخدم بعض البيوت " السخان الشمسي " في تسخين الماء للأغراض المختلفة . كما وتستخدم الخلايا الشمسية لتزويد الطائرة بالطاقة حيث تتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية تُستغل في تشغيل الطائرة .

WIDTH=500 HEIGHT=300


WIDTH=500 HEIGHT=300


كيف تتحول أشعة الشمس لكهرباء؟


كيف يعمل نظام التحويل
http://www.islamonline.net/Arabic/Science/2002/08/images/pic09.gif
عن آلية عمل المشروع تشرح "آمال النيرب" إحدى مصممات المشروع أنه عند سقوط أشعة الشمس على الألواح الشمسية تقوم بتحويلها إلى تيار كهربي، يتم إيصاله عبر أسلاك كهربية وموصلات ذات مواصفات خاصة لنقل التيار الكهربي، يتم وصلها بعد ذلك مع أجهزة منظمات الشحن التي تقوم بتنظيم زيادة أو نقص التيار الكهربي الذي يتجه بعد ذلك إلى البطاريات، وتقوم البطاريات بالمهمة الرئيسية في الاحتفاظ بالطاقة الكهربية، وبعد ذلك ينتقل التيار الكهربي إلى محولات خاصة بتحويل التيار المستمر القادم من بطاريات الشحن إلى تيار متردد حيث تعمل غالبية الأجهزة الكهربية على التيار المتردد، ويفضل استخدم أجهزة موحدات الاتجاه التي تقوم بتوحيد التيار الكهربي

[فرد حمزة]

المشاريع البحثية

المشاريع المنجزة :

1. تحلية المياه بالطاقة الشمسية الحرارية في ينبع .

2. المركزات ( الأطباق ) الحرارية الشمسية (2 × 50 كيلووات) .

3. تجفيف التمور بالطاقة الشمسية في منطقة الأحساء .

4. اختبار نظم الخلايا الكهروضوئية ( 3 كيلووات ) تحت الظروف الجوية بمنطقة الرياض .

5. تأمين الكهرباء للمناطق النائية بالطاقة الشمسية بقدرة 350 كيلووات(مشروع القرية الشمسية-سوليراس).

6. الربط الكهروضوئي مع شبكة الكهرباء بقدرة 6 كيلووات

7. دراسة تأمين الكهرباء بالطاقة الشمسية لدوائر الكترونية تستخدم في تطبيقات الإنارة والإشارات

لتحذيرية والمرورية في الطرق السريعة بالمملكة (بقدرة إجمالية تصل إلى 40 كيلووات )

8.دراسة إضاءة الأنفاق بالطاقة الشمسية بأبها ( بقدرة إجمالية110 كيلووات)

9.إنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية (350 كيلووات) .

10. مشروع استخدامات الهيدروجين في تطبيقات الاحتراق الداخلي والإنارة والطهي والتبريد .

11.دراسة تشغيل العدادات وأجهزة قياس السرعة في السيارات (بقدرة إجمالية 10 كيلووات )

12.دراسة استغلال الطاقة الشمسية في الاتصالات الهاتفية والمرئيةوالألياف البصرية (بقدرة إجمالية 400 كيلووات) .

13.دراسة حماية أنابيب نقل النفط من الصدأ باستخدام الطاقة الشمسية ( بقدرة إجمالية 75

كيلووات ).

14.دراسة جدوى تصنيع الخلايا الكهروضوئية في المملكة العربية السعودية

15. دراسة فنية في استخدام الطاقة الشمسية لإنارة مدارس تابعة لوزارة المعارف في بعض المناطق النائية.

16.دراسة فنية حول استخدام الطاقة الشمسية في تأمين المياه الساخنة والإنارة لبعض المساجد التابعة لوزارة الشؤون الإسلامية والأوقاف والدعوة والإرشاد.

17. دراسة فنية في استخدام الطاقة الشمسية في المباني التابعة لمحمية الوعول في حوطة بني تميم منطقة الرياض وذلك بالتعاون مع الهيئة الوطنية لحماية الحياة الفطرية وإنمائها .


المشاريع القائمة :



1. الأداء الحراري للفناء الداخلي للمساكن ودور ذلك في ترشيد استهلاك الكهرباء .

2. تقليل التوافقيات وتحسين نوعية الطاقة في شبكات الكهرباء .

3. تحسين كفاءة توليد الطاقة الكهربائية في المحطات الحرارية .

4. إدارة الأحمال الكهربائية في جهة المستهلك .

5. تخزين الطاقة لغرض إدارة الأحمال الكهربائية .

6. دراسة تصنيع السخانات الشمسية محلياً .

7. دراسة استخدام المجففات الشمسية لتجفيف التمور والمحاصيل .

8. تقويم أداء السخانات الشمسية لسكن مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية

9. مسح مصادر الطاقة المتجددة ( الشمسية والرياح ) : يتم حالياً تشغيل 12 محطة للإشعاع الشمسي و 5 محطات لرصد الرياح تم بناؤها في الفترة1994-1997م .

10.ضخ وتحلية المياه بالطاقة الشمسية .

11.توليد الهيدروجين بالطاقة الشمسية .

12.تطويرخلايا الوقود .

13.دراسة الجدوى الاقتصادية لاستخدام مصادر الطاقة المتجددة في المملكة .

14.تحديث أطلس طاقة الرياح في المملكة .

15.تحديث الأطلس الشمسي للمملكة .



المشاريع المستقبلية :

1. ترشيد الطاقة الكهربائية ورفع كفاءة استخدامها .

2. أساليب تخزين الطاقة .

3. تحلية المياه بالطاقة الشمسية .

4. مسح مصادر طاقة حرارة جوف الأرض .

5. التقنية الكهروضوئية وتطبيقاتها .

6. حسابات الجدوى الإقتصادية لنظم الطاقة المختلفة.

من موقع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم
http://www.kacst.edu.sa/ar/institutes/eri/projects.asp

[فرد حمزة]

الطاقة الشمسية
بحث مقدم من الإخ: أسامة ابراهيم الزعلوك
جامعة ناصر الأممية قسم الهندسة الميكانيكية


مقدمة :

إن القلق من تلوث هواء المدن ومن المطر الحمضي وتسرب النفط والمخاطر النووية وارتفاع حرارة الأرض يحث على إعادة تفحص بدائل الفحم والنفط والطاقة النووية ، وعلى الرغم من أن مصادر الطاقة البديلة ليست خالية من التلويث عموماً ، فإنه يوجد مجال واسع من الخيارات التي يكون ضررها البيئي أقل بكثير من مصادر الطاقة التقليدية .

إن أفضل التقنيات الواعدة هي التي تسخر طاقة الشمس حيث يعتبر التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلي طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية تقنية جديدة ومتطورة وهو صناعة إستراتيجية باعتبارها مصدراً طاقوياً مستقبلياً سيكون له الأثر الأكبر في المحافظة على مصادر الطاقة التقليدية ولأغراض أهم واستغلال أثمن علاوة على أن مصدر طاقته مجاني ولا ينضب ونظيف ودون مخلفات أو أخطار .

تعريف الخلايا الشمسية :

إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلي كهرباء ، وهي نبائظ شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء .

لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية ، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة من أشبــاه الموصلات لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكربيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات .

ميكانيكية تيار الخلايا الشمسية :

الخلية الشمسية للتطبيقات الأرضية هي رقاقة رفيعة من السيليكون مشابة بمقادير صغيرة من الشوائب لإعطاء جانب واحد شحنة موجبة والجانب الآخر شحنة سالبة مكونة ثنائياً ذا مساحة كبيرة .

تولد الخلايا الشمسية قدرة كهربائية عندما تتعرض لضوء الشمس حيث الضوئيات ( الفوتونات ) والتي يحمل كل منها كماً طاقوياً محدداً يكسب الإلكترونات الحرة طاقة تجعلها تهتز حرارياً وتكسر الرابط الذري بالشبكة بالمادة الشبه موصلة ويتم تحرير الشحنات وإنتاج أزواج من الإلكترون في الفراغ . تنطلق بعد ذلك حاملات الشحنة هذه متجهة نحو وصلة الثنائي متنقلة بين نطاقي التوصيل والتكافؤ عبر الفجوة الطاقوية وتتجمع عند السطح الأمامي والخلفي للخلية محدثة سريان تيار كهربي مستمر عند توصيل الخلية بمحمل كهربي وتبلغ القدرة الكهربية المنتجة للخلية الشمسية عادة واحد وات.

أنواع الخلايا الشمسية التجارية :

تم تصنيع خلايا شمسية من مواد مختلفة إلا أن أغلب هذه المواد نادرة الوجود بالطبيعة أولها خواص سامة ملوثة للبيئة أو معقدة التصنيع وباهظة التكاليف وبعضها لا يزال تحت الدراسة والبحث وعليه فقد تركز الاهتمام على تصنيع الخلايا الشمسية السيليكونية وذلك لتوفير عنصر السيليكون في الطبيعة علاوة على أن العلماء والباحثين تمكنوا من دراسة هذا العنصر دراسة مستفيضة وتعرفوا على خواصه المختلفة وملاءمته لصناعة الخلايا الشمسية المتبلرة ومتصدعة التبلر .

1- الخلايا الشمسية السيليكونية المتبلرة :

تصنع هذه الخلايا من السيليكون عبر إنماء قضبان من السيليكون أحادي أو عديد التبلر ثم يؤرب إلي رقائق و تعالج كيميائياً وفيزيائياً عبر مراحل مختلفة لتصل إلي خلايا شمسية .

كفاءة هذه الخلايا عالية تتراوح بين 9 – 17 % والخلايا السيليكونية أحادية التبلر غالية الثمن حيث صعوبة التقنية واستهلاك الطاقة بينما الخلايا السيليكونية عديدة التبلر تعتبر أقل تكلفة من أحادية التبلر وأقل كفاءة أيضاً .

2- الخلايا الشمسية السيليكونية الأمورفية ( متصدعة التبلر ) :

مادة هذه الخلايا ذات شكل سيليكوني حيث التكوين البلوري متصدع لوجود عنصر الهيدروجين أو عناصر أخرى أدخلت قصداً لتكسبها خواص كهربية مميزة وخلايا السيليكون الأمورفي زهيدة التكلفة عن خلايا السيليكون البلوري حيث ترسب طبقة شريطية رقيقة باستعمال كميات صغيرة من المواد الخام المستخدمة في عمليات قليلة مقارنة بعمليات التصنيع البلوري . ويعتبر تصنيع خلايا السيليكون الامورفي أكثر تطويعاً وملاءمة للتصنيع المستمر ذاتي الآلية .

تتراوح كفاءة خلايا هذه المادة ما بين 4 – 9 % بالنسبة للمساحة السطحية الكبيرة وتزيد عن ذلك بقليل بالنسبة للمساحة السطحية الصغيرة وإن كان يتأثر استقرارها بالإشعاع الشمسي .

والشكل (1- أ) يوضح نسبة إنتاجية العالم من المسطحات ذات الخلايا الشمسية أحادية التبلر ، عديد التبلر . والشكل (2- ب) يوضح نماذج من الخلايا الشمسية والمنتجات الملحقة بها .



الشكل ( 1- ب ) الشكل ( 1 – أ )

نماذج من الخلايا الشمسية والمنتجات الملحقة بها نسبة إنتاجية العالم من المسطحات

تطبيقات الخلايا الشمسية :

تركز الاهتمام على إدخال الفولتضوئيات كمصدر للطاقة المتجددة في التطبيقات الأرضية بغية تطوير التقنية ووسائل الاستخدام في قطاع السكن والصحة والتعليم والصناعة والزراعة والنفط وغيرها في الاستخدامات

الفولتضوئيات الجذابة اقتصادياً وفي المناطق المعزولة والنائية حيث تنقص تكلفة شبكات الكهرباء العامة وتساعد في الإنماء الاقتصادي والتطوير الاجتماعي المحلي .

والمسطحات الفولتضوئية هي مصدر القدرة الكهربية لهذه التطبيقات ، حيث يتكون المسطح من عدة خلايا (متصلة معاً بصفائح سلكية معدنية ) مغطاة بملف من البلاستيك الحراري مثل أسيتات فينيل إيثيل أو غيره وآخر من التدلار لحمايتها من الأشعة فوق البنفسجية ومغلقة بصفيحة زجاجية من الأمام وطبقة واقية تعمل كقاعدة إنشائية من الزجاج أو من الألياف الزجاجية أو الخزف الصيني عند الخلف مركب عليها صندوق وصلة كهربائية ومحاط بإطار معدني .

وهذه المسطحات يعوّل عليها بتطرف كمصدر طاقة كهربائية لأن ليس لها أجزاء متحركة وذات عمر طويل يتراوح من 15 إلي 35 سنة و أمان للبيئة ، كما تضفي على المباني شكلاً معمارياً جميلاً والشكل (2) يوضح الإنتاج الإقليمي للمسطحات ويوضح الشكل (3) الإنتاج العالمي للمسطحات .



الشكل ( 2 )

الإنتاج الإقليمي للمسطحات



الشكل ( 3 )

الإنتاج العالمي للمسطحات

ويمكن تصنيف وتحديد التطبيقات الأرضية وفق القدرة الكهربائية علي النحو التالي :-

* تطبيقات ذات قدرة منخفضة :

وتشمل الأجهزة والمنظومات التالية :

- الحاسبات والألعاب الإلكترونية والساعات .

- أجهزة الإذاعة المسموعة وشاحنات وسائط القدرة المنخفضة .

* تطبيقات ذات قدرة متوسطة :

وتشمل المنظومات التالية :

الإنارة – أجهزة الإذاعة المرئية – ثلاجات اللقاح والأمصال – إشارات المرور والإنذار – مراوح الأسقف ( التهوية ) – هواتف الطوارئ – شاحنات السياج الكهربي .

حيث يشحن السياج المحاط بالمزارع وأماكن تربية الحيوانات لمنعها من الاقتراب منها .

* تطبيقات ذات قدرة متوسطة وعالية :

ضخ المياه – محطات اتصالات الموجات السنتيمترية – محطات الأقمار الصنـــــاعية الأرضية – الوقاية المهبطية لحماية أنابيب النفط والغاز والمنشآت المعدنية من التآكل – تغذية شبكة الكهرباء العامة .

كلفة كهرباء الخلايا الشمسية :

تتراوح تكلفة الوات ذروة في الأسواق العالمية ما بين 8 إلي 10 دولارات بـــالنسبة للــدول المستوردة بينما تصل تكلفة الوات ذروة بالنسبة للتطبيقات ذات القدرة المتوسطة والقدرة المتوسطة و العالية إلي 30 دولار و تزيد هذه التكلفة وفق التصميم و أجهزة التحكم والتخزين الساكن و الإلكترونـات المساعدة إلا أن تكلفة الـوات ذروة بالنسبة للقدرة العاليــة (المحطات الكهـروشمسية ذات سعة الميجاوات) تقل قليلاً عن 20 دولار .

إن الاقتصاديات الحالية لتطبيقات ومنظومات الخلايا الشمسية وبعضها فعال التكلفة وبعضها الآخر غير ذلك وهي صورة ديناميكية تماماً حيث الأسعار و انخفضت خلال العقد الماضي والشكل (4) يوضح

دليل تكلفة الوات ذروة بالنسبة للدول المصنعة .



الشكل ( 4 )

دليل تكلفة الوات ذروة

الشركات العالمية المصنعة للخلايا الشمسية :

الشركات العالمية العاملة في هذا المجال كثيرة من بينها شركة سولار الألمانية – الفواتوات الفرنسية – اتيار سولار في إيطاليا – كرونار في يوغسلافيا – استروبور في كندا – وهيليودينايكا في البرازيل .

وشركات عديدة في الولايات المتحدة واليابان وهناك شركات متعددة الجنسيات أيضاً .

والجدول (1) يوضح توزيع عدد بعض الشركات المصنعة .



الجدول ( 1 )

توزيع الشركات التجارية المصنعة

الاستثمارات العالمية في مجال الطاقة الشمسية :

تستثمر الدول المصنعة أموالاً طائلة في مجال الخلايا الشمسية وذلك على مستوى البحث والتطوير والتطبيق بغية الوصول إلي تخفيض أسعارها وزيادة كفاءتها وتسهيل طرق إنتاجها وجعلها واعدة للإنتاج والتطبيق الموسع والجدول رقم (2) يوضح استثمارات بعض الدول في مجال مشاريع الخلايا الشمسية .





الجدول ( 2 )

الاستثمارات الوطنية في مجال الخلايا الشمسية

كما تسعى هذه الدول الصناعية جادة من خلال مراكز البحث والتطوير إلي تخفيض تكلفة الوات ذروة إلي 0.5 أو 1 دولار مع سنة 2000 ولا غرابة في ذلك فقد كانت تكلفة الوات ذروة 300 – 350 دولار في الخمسينــات حين كـان هذا المجـال مقصوراً على أبحاث الفضاء .

وعليه فإن الأرقام المشار إليها في ميزانية الإنفاق ومبالغ الاستثمارات إنما تدل على ما توليه الدول المتقدمة من اهتمام بالغ لامتلاك الفولتضوئيات لها خاصة وأن المصادر التقليدية آخذة في النضوب بالإضافة إلي ضمان استحواذها على الأسواق العالمية لمنتجات الفولتضوئيات .

استثمارات الطاقة الشمسية في الوطن العربي :

يدرك العاملون في مجال الطاقة أن الأراضي العربية هي من أغنى مناطق العالم بالطاقة الشمسية ويتبين ذلك بالمقارنة مع بعض دول العالم الأخرى ولو أخذنا متوسط ما يصل الأرض العربية من طاقة شمسية وهو 5 كيلو واط – ساعة / متر مربع / اليوم و افترضنا أن الخلايا الشمسية بمعامل تحويل 5 % وقمنا بوضع هذه الخلايا الشمسية على مساحة 16000 كيلو متر مربع في صحراء العراق الغربية ( وهذه المساحة تعادل تقريباً مساحة الكويت ) و أصبح بإمكاننا توليد طاقة كهربائية تساوي 10 4 × 400 ميجا واط – ساعة في اليوم ، أي ما يزيد عن خمسة أضعاف ما نحتاجه اليوم وفي حالة فترة الاستهلاك القصوى .

ومن البديهي أيضاً أن طاقتنا النفطية ستنضب بعد مائة عام على الأكثر وهو أحسن المصادر للطاقة وذلك لعدم وجود كميات كبيرة من مادة اليورانيوم في بلداننا العربية بالإضافة إلي تكلفة أجهزة الطاقة وتقدم تكنولوجيتها خلال السنوات الخمسين الماضية و إمكانية عدم اللحاق بها وهو ما جعلنا مقصرين في استثمارها و نأمل أن لا تفوتنا الفرصة في خلق تكنولوجيات عربية لاستغلال الطاقة الشمسية وهي لا زالت في بداية تطورها .

إن لاستعمال بدائل الطاقة مردودين مهمين أولهما جعل فترة استعمال الطاقة النفطية طويلة وثانيهما تطوير مصدر للطاقة آخر بجانب مصدر النفط الحالي .

ومن التجـارب المحدودة لاستخدامات الطاقة الشمسية في البلاد العربية ما يلي :

1- تسخين المياه والتدفئة وتسخين برك السباحة بواسطة الطاقة الشمسية أصبحت طريقة اقتصادية في البلدان العربية وخاصة في حالة تصنيع السخانات الشمسية محلياً .

2- تعتبر الطاقة الشمسية أحسن وسيلة للتبريد حيث أنه كلما زاد الإشعاع الشمسي كلما حصلنا على التبريد وكلما كانت أجهزة التبريد الشمسي أكثر كفاءة ، ولكن تكلفة التبريد الشمسي تكون أعلى من السعر الحالي للتبريد بثلاثة إلي خمس أضعاف تكلفته الاعتيادية ويعود السبب لارتفاع التكلفة لمواد التبريد الشمسي ومعدات تجميع الحرارة وتوليد الكهرباء .

ولو استعرضنا البحث والتطبيقات السارية للطاقة الشمسية في الوطن العربي لتبين لنا أن استخدام السخانات الشمسية أصبح شيئاً مألوفاً في بعض البلدان العربية بينما بقيت صناعة الخلايا بصورة تجارية متأخرة في جميع البلدان العربية بسبب تكلفة إنشاء المصنع الأولية و إتباع سياسة التأمل القائلة ( يجب الانتظار ريثما تنخفض الكلفة ) .

إن معظم التجارب الميدانية والمختبرية لاستغلال الطاقة الشمسية في الوطن العربي لا تزال في مراحلها الأولى ويجب تنشيطها و الإكثار منها و لو استعرضنا ما تقوم به دول العالم في هذا المجال و بخاصة الدول المتقدمة صناعياً والتي لا تملك خمس ما تملكه الدول العربية من الطاقة الشمسية لوجدنا أن بريطانيا وحدها تنفق على مشاريع الطاقة الشمسية ما يعادل جميع ما تنفقه الدول العربية مجتمعة وينطبق هذا على عدد العاملين في مجالات الطاقة المتجددة حيث يعمل في فرنسا ضعف اللذين يعملون في جميع الدول العربية في هذه المجالات .

اقتصاديات الطاقة الشمسية :

تعتبر تكلفة المواد الأولية لأجهزة استخدام الطاقة الشمسية أهم عائق يحول دون استخدامها بالإضافة إلي المساحة الكبيرة المطلوبة لوضع هذه الأجهزة المجمعة لأشعة الشمس غير المركزة و بالرغم من كل هذه العوامل فهناك بعض الاستخدامات للطاقة الشمسية تعتبر اقتصادية في الوقت الحاضر ، منها تسخين المياه والاستعمالات الأخرى في المناطق النائية مثل توليد الكهرباء وضخ المياه وتحلية المياه والإشارات الضوئية والبث اللاسلكي والحماية الكاثودية وغيرها .

ومن الضروري قبل احتساب تكلفة واقتصاديات الطاقة الشمسية أن نعلم نوع التطبيق الشمسي بالإضافة إلي مواصفات المكان أي هل منطقة نائية أو قرب مدينة أو في داخل المدينة ؟ ويجب معرفة فترة التشغيل اليومية وهل هناك حاجة إلي تخزين الطاقة أم لا ؟ وهل هناك حاجة إلي الصيانة ومدى تكرارها ؟ .

ومن المعلوم بأن معظم البلدان العربية تدعم أسعار الكهرباء المولدة بالمشتقات النفطية لمواطنيها ولا بد من أخذ هذا الدعم في الاعتبار عند مقارنة تكلفة توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية .

و إذا أخذت جميع هذه العوامل في الحسبان و اتبعت الطرق الصحيحة لاستغلال و استخدام هذا النوع من الطاقة بشكل اقتصادي ومحاولة تطويرها إلي الشكل الأفضل قد يؤدي إلي انخفاض تكلفة الوات الواحد المنتج منها .

بعض مشاكل استخدام الطاقة الشمسية :

إن أهم مشكلة تواجه الباحثين في مجالات استخدام الطاقة الشمسية هي وجود الغبار ومحاولة تنظيف أجهزة الطاقة الشمسية منه وقد برهنت البحوث الجارية حول هذا الموضوع أن أكثر من 50 % من فعالية الطاقة الشمسية تفقد في حالة عدم تنظيف الجهاز المستقبل لأشعة الشمس لمدة شهر .

إن أفضل طريقة للتخلص من الغبار هي استخدام طرق التنظيف المستمر أي على فترات لا تتجاوز ثلاثة أيام لكل فترة وتختلف هذه الطرق من بلد إلي آخر معتمدة على طبيعة الغبار وطبيعة الطقس في ذلك البلد .

أما المشكلة الثانية فهي خزن الطاقة الشمسية والاستفادة منها أثناء الليل أو الأيام الغائمة أو الأيام المغبرة ويعتمد خزن الطاقة الشمسية على طبيعة وكمية الطاقة الشمسية ، و نوع الاستخدام وفترة الاستخدام بالإضافة إلي التكلفة الإجمالية لطريقة التخزين ويفضل عدم استعمال أجهزة للخزن لتقليل التكلفة والاستفادة بدلاً من ذلك من الطاقة الشمسية مباشرة حين وجودها فقط ويعتبر موضوع تخزين الطاقة الشمسية من المواضيع التي تحتاج إلي بحث علمي أكثر واكتشافات جديدة .

ويعتبر تخزين الحرارة بواسطة الماء والصخور أفضل الطرق الموجودة في الوقت الحاضر . أما بالنسبة لتخزين الطاقة الكهربائية فما زالت الطريقة الشائعة هي استخدام البطاريات السائلة ( بطاريات الحامض والرصاص ) وتوجد حالياً أكثر من عشر طرق لتخزين الطاقة الشمسية كصهر المعادن والتحويل الطوري للمادة وطرق المزج الثنائي و غيرها .

والمشكـلة الثـالثة في استخدامات الطاقة الشمسية هي حدوث التـآكل في المجمعـات الشمسيــة بسبب الأمـلاح الموجودة في الميــاه المستخدمــة في دورات التسخــين وتعتبر الــدورات المغلقـة واستخـــدام مــاء خـال من الأملاح فيها أحسن الحلول للحد من مشكلة التآكل والصدأ في المجمعات الشمسية .

المقترحات و التوصيات :

إن البحث والمثابرة في إيجاد بدائل للطاقة الأحفورية ما هو إلا جزء مكمل لاستمرارية دور الدول العربية كدول مصدرة للطاقة والحفاظ على المستوى الاقتصادي الذي تنعم به هذه الدول الآن ومن أجل مواكبة بقية دول العالم في هذا المجال ، يقترح مراعاة التوصيات التالية :

1- الدعم المادي والمعنوي وتنشيط حركة البحث في مجالات الطاقة الشمسية.

2- القيام بإنشاء بنك لمعلومات الإشعاع الشمسي ودرجات الحرارة وشدة الرياح وكمية الغبار وغيرها من المعلومات الدورية الضرورية لاستخدام الطاقة الشمسية .

3- القيام بمشاريع رائدة وكبيرة نوعاً ما وعلى مستوى يفيد البلد كمصدر آخر من الطاقة وتدريب الكوادر العربية عليها بالإضافة إلي عدم تكرارها بل تنويعها في البلدان العربية للاستفادة من جميع تطبيقات الطاقة الشمسية .

4- تنشيط طرق التبادل العلمي والمشورة العلمية بين البلدان العربية وذلك عن طريق عقد الندوات واللقاءات الدورية .

5- تحديث دراسات استخدامات الطاقة الشمسية في الوطن العربي وحصر وتقويم ما هو موجود منها .

6- تطبيق جميع سبل ترشيد الحفاظ على الطاقة ودراسة أفضل طرقها بالإضافة إلي دعم المواطنين اللذين يستعملون الطاقة الشمسية في منازلهم .

7- تشجـيع التعاون مع الـــدول المتقدمــة في هـذا المجال والاستفــادة من خبراتهــا على أن يكـون ذلك مبنيــاً على أســاس المســاواة والمنفعة المتبادلة .

المراجع





1- مجلة الطاقة و الحياة

مـجـلــة عـلمـيـة تـقـنـيـة – العـدد الـرابـع – الربيع ( مارس ) 1995 ف – تصدر عن مكتب المعــلومات ودراسات الطاقة / اللجنة الوطنية للطاقة .

2- كتاب الطاقة و تحديات المستقبل

تأليف إيهاب صلاح الدين – المكتبة الأكاديمية .

[فرد حمزة]

أشعة الشمس تغذي أجهزة التلفزيون وتنير خيام البدو ليلاً


--------------------------------------------------------------------------------

قد ينعم البدو السوريون قريباً بمشاهدة التلفزيون وبالطاقة الشمسية في خيامهم المضروبة في البادية.فقد بدأت المنظمة باختبار الطاقة الشمسية كمصدر للتغذية الكهربائية في مرابع البدو منذ إبريل/نيسان1998، وذلك حينما مُنحت وحدات كهربائية ضوئية لأربع من الأسر على سبيل التجربة لمدة عام واحد.وجاءت هذه المبادرة كجزء من مشروع ترعاه الحكومتان السورية والإيطالية بصورة مشتركة، وتتولى المنظمة تنفيذه من الناحية التقنية0
لمزيد من المعلومات حول المشروع

وعلى ما يبدو فإن مراعي البادية السورية تعتبر موقعاً مثالياً لاستخدام الطاقة الشمسية، لكن الوحدات الكهربائية الضوئية التي تتولى تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء لم يسبق أن استخدمت في صفوف السكان الرّحل قبلا.ويقول غوستافو بست خبير الطاقة لدى المنظمة:إن التحدي الرئيسي إنما يكمن في إن الحاجة تدعو إلى فك وتركيب الوحدات المذكورة كلما انتقل البدو من موضعهم.ونحن بانتظار أنباء صمود النظم في بيئتها الجديدة0



http://www1.fao.org/ar-cp/news/1998/IMG/solar.jpg
بدوية تقوم بتركيب الوحدة الكهربائية الضوئية الخاصة بأسرتها


وفي كل أسرة إنتقي شاب أو شابة لتلقي التدريب اللازم بغية تولي أمر العناية بالوحدة الكهربائية الضوئية.وتعلم هؤلاء طرق فك وتركيب الوحدة في كل موقع جديد، وتفقد مستوى سائل البطارية، وضمان استخدام منظّم الشحن، الذي يتحكم بتدفق الطاقة إلى البطارية، على الوجه الصحيح0

ويقول دانيل غويدي، الخبير الاستشاري لدى المشروع:إن الوحدات بسيطة وسهلة الاستخدام، غير أن الحاجة تدعو إلى صيانتها بانتظام.ويضيف غويدي:إذا ما جاءت النتائج إيجابية فسيكون بمقدورنا اختبار الدور الذي يمكن أن تضطلع به هذه الموّلدات الكهربائية الصغيرة في الأنشطة الريفية المدرة للدخل0

وبحلول مطلع العام المقبل من المنتظر أن تعود الأسر البدوية إلى مكتب المشروع في تدمر.وسيكون بمقدورها عند ذاك أن تطلع موظفي المشروع على رأيها بشأن مدى فعالية نظم الطاقة الشمسية، وما إذا كانت سهلة الاستعمال0

وتكفي الطاقة الناتجة عن الوحدات المذكورة لتغذية مصباحين، حتى في يوم غائم، لمدة أربع ساعات، وجهاز تلفزيون غير ملوّن لمدة تتراوح بين ثلاث إلى أربع ساعات في اليوم.وتحل مصابيح الطاقة الشمسية محل المصابيح النفطية والغازية، وكلا هذين النوعين من المصابيح قد ينطوي على خطورة في الاستعمال ويتطلب توفير ونقل الوقود0

ويقول غويدي:إذا ما نجح استخدام الطاقة الشمسية في صفوف البدو فإن ذلك سيساعدهم على الحفاظ على نمط حياتهم البدوي، وهو ما يعتبر عنصراً أساسياً من عناصر الحد من التدهور البيئي للمراعي الناجم عن الاستقرار0

وفي حال استخدام الوحدات الكهربائية الضوئية وصيانتها على النحو الأمثل فإنها يمكن أن تظل صالحة ما بين20 إلى25 سنة، علماً بأنه سبق استعمالها على نطاق واسع في ظل ظروف أخرى.وتصل تكلفة الوحدة اللازمة لخيمة يعيش فيها عشرة أشخاص ما بين700 و800 دولار.ووفقاً لتقديرات الخبير بست، فإن بمقدور البدوي الذي كان سيشتري عوضاً عن ذلك الشموع، والوقود، والغاز، وبطاريات المصابيح اليدوية أن يسترد تكلفة الوحدة بعد6 إلى8 سنوات من الاستخدام0

ويتطلع المشروع بالفعل إلى سبل تعميم الوحدات الكهربائية الضوئية على نطاق أوسع إذا ما أسفرت مرحلة الاختبار عن نتائج طيبة.ومن بين الاحتمالات إقامة مشروع للقروض الائتمانية الصغيرة بالتعاون مع مصرف التنمية الريفية في سورية، بحيث يتمكن البدو من شراء الوحدات المذكورة.ومن بين البدائل المطروحة تأجير الوحدات مقابل رسم شهري0

وإذا ما صمدت الوحدات الكهربائية الضوئية في ظل ظروف الحياة البدوية في الصحراء، فإن العديد من البلدان قد تلجأ إلى استخدام الطاقة الشمسية كمصدر كهربائي ميسور ومتجدد بالنسبة للقطاعات السكانية الرعوية0

[فرد حمزة]

نبذة تاريخية عن الطاقة الشمسية

إن طاقة الشمس تعتبر المصدر الرئيسي للطاقة في كوكب الأرض ومنها توزعت وتحولت إلى مصادر الطاقة الأخرى سواء ما كان منها مخزون في طاقة الرياح والطاقة الحرارية في جوف الأرض والطاقة المولدة من مساقط المياه والطاقة الشمسية وغيرها من مصادر الطاقة كالفحم الحجري والأخشاب ، وبما أن الطاقة الشمسية هي أهم مصادر الطاقة المتجددة خلال القرن القادم فإن جهود كثير من الدول تتوجه لها بمختلف صورها وترصد لها المبالغ اللازمة لتطوير المنتجات والبحوث الخاصة باستغلال الطاقة الشمسية كإحدى أهم مصادر الطاقة البديلة للنفط والغاز ، وقد أعطى النصيب الأوفر في البحوث والتطبيقات لمجال تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء وهو ما يعرف باسمPhotovoltaics وهذا المصدر من الطاقة هو أمل الدول النامية في التطور حيث أصبح توفر الطاقة الكهربائي من أهم العوامل الرئيسية لإيجاد البنى الأساسية فيها ولا يتطلب إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية إلى مركزية التوليد بل تنتج الطاقة وتستخدم بنفس المنطقة أو المكان وهذا ما سوف يوفر كثيراً من تكلفة النقل والمواصلات وتعتمد هذه الطريقة بصورة أساسية على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية ، وتوجد في الطبيعة مواد كثيرة تستخدم في صناعة الخلايا الشمسية والتي تجمع بنظام كهربائي وهندسي محدد لتكوين ما يسمى باللوح الشمسي والذي يعرض لأشعة الشمس بزاوية معينة لينتج أكبر قدر من الكهرباء.

وقد أثبتت التجارب والتطبيقات العلمية والعملية إمكانية استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء على نطاق تجاري ، وقد منّ الله سبحانه وتعالى على اليمن بقسط وافر من كمية الطاقة الشمسية حيث تعتبر الطاقة الشمسية الساقطة على المتر المربع الواحد في اليمن من أعلى معدلاتها في العالم مستندين بذلك على القياسات لبعض مناطق الجمهورية ، لذا فقد بادرت رئاسة جامعة العلوم والتكنولوجيا إلى تبني وإنشاء أول كيان علمي للطاقة الشمسية في الجمهورية ممثلاً بمركز الطاقة الشمسية وتم تزويده بأحدث الأجهزة والمعدات.

مراحل تطور تكنولوجيا توليد الطاقة الكهربائية من الشمس :

بما أن الطاقة الشمسية تعتبر من المجالات والتخصصات العلمية الحديثة حيث يعود تاريخ الاهتمام بالطاقة الشمسية كمصدر للطاقة في بداية الثلاثينات حيث تركز التفكير حين ذاك علي إيجاد مواد وأجهزة قادرة على تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية وقد تم اكتشاف مادة تسمى السيلينيوم التي تتأثر مقاومتها الكهربائية بمجرد تعرضها للضوء وقد كان هذا الاكتشاف بمحض الصدفة حيث أن أساس البحث كان لإيجاد مادة مقاومتها الكهربائية عالية لغرض تمديد كابلات للاتصالات في قاع المحيط الأطلسي.

واخذ الاهتمام بهذه الظاهرة يتطور حتى بداية الخمسينات حين تم تطوير شرائح عالية القوة عن مادة السليكون تم وضعها بأشكال وأبعاد هندسية معينة وقادرة على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية بكفاءة تحويل (6?) ولكن كانت التكلفة عالية جداً ، هذا وقد كان أول استخدام للألواح الشمسية المصنعة من مادة السليكون في مجال الاتصالات في المناطق النائية ثم استخدامها لتزويد الأقمار الصناعية بالطاقة الكهربائية حيث تقوم الشمس بتزويد الأقمار الصناعية بالطاقة الكهربائية حيث تكون الشمس ساطعة لمدة (24) ساعة في اليوم ولازالت تستخدم حتى يومنا هذا ولكن بكفاءة تحويل تصل إلى ( 16?) وعمر افتراضي يتجاوز العشرون عاماً.

ثم تلت فترة الخمسينات والستينات فترة مهمة أخرى في مجال الاهتمام بالطاقة الشمسية كمصدر بديل للطاقة وفي النصف الثاني للسبعينات حينما أعلن العرب حضر تصدير النفط إلى الغرب بدأت دول عديدة تعطي اهتمام بالغ بالطاقة الشمسية واستخدامها وقد أثمرت هذه الفترة في نشر وتطور تكنولوجيا الطاقة الشمسية حيث انتشر استخدامها في مجالات عديدة مثل: الاتصالات - والنقل - والإنارة ... وغيرها ، وقد أصبحت الطاقة الكهربائية المولدة من الشمس في المناطق التي تكون فيها الطاقة الشمسية عالية مثل اليمن تنافس المصادر التقليدية للطاقة من ناحية التكلفة الاقتصادية ويتطلب ذلك تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المتكاملة لتوليد وخزن الكهرباء ومن ثم تحويلها من تيار مستمر إلى تيار متردد مثل الكهرباء التي نستخدمها في منازلنا جميعاً ، ويبقى الدور المهم في كيفية نشر المعارف العلمية والتطبيقية بأهمية الطاقة الشمسية بين أوساط الطلاب في المرحلة الجامعية فما فوق وكيفية تطوير ونقل التكنولوجيا إلي اليمن بأساليب سهلة وتكلفة اقتصادية ممكنة بحيث تساهم في حل بعض المشكلات الناجمة عن نقص الطاقة في اليمن.

[فرد حمزة]

الطاقة الشمسية في المملكة

تعد المملكة من أوفر البلاد حظاً من الأشعة الشمسية التي تمثل بحد ذاتها إحدى الثروات الطبيعية التي يجب الاستفادة منها في تنمية البلاد حيث تقدر بحوالي 20000 كيلوات ساعة /م2 سنويا ، بالإضافة إلى ما سبق فإنه توجد بالمملكة مجمعات قروية صغيرة متفرقة ومتباعدة وأنه قد يتعذر لأسباب عملية أو اقتصادية ربط هذه القرى بالشبكة الرئيسة للكهرباء. لذا فإن الحل المنطقي في هذه الحالة هو استغلال الطاقة الشمسية في هذه المجمعات النائية .

تبنت مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية كهيئة حكومة بحوثا تطبيقية هامة في مجال الطاقة الشمسية منذ عقدين ، كما بذلت جهوداً طيبة في سبيل نقل تقنيتها إلى المملكة من خلال مشاريعها الميدانية محلياً وضمن برامج التعاون الدولي مع كل من الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا الاتحادية . ورغم توفر الطاقة التقليدية في المملكة بسعر رخيص نتيجة لوفرة البترول فإن ذلك لم يمنع الدخول في تطوير تقنية الطاقة الشمسية وإيجاد النظم الملائمة لبيئة المملكة وقد نتجت الأبحاث عن مشاريع محلية في مجال الطاقة الحرارية الكهروضوئية للطاقة الشمسية.

ومقارنة بالمملكة فإن استخدام الطاقة الشمسية في العالم مازال محدوداً ومقصوراً على الجامعات ومراكز البحوث ولم ينتشر استعمال الطاقة الشمسية إلا في المناطق النائية ، فالعامل الاقتصادي كما هو معلوم هو عنصر أساس في استخدام ينبوع الطاقة . حيث أنه في حالة الخام لا يمكن استعماله مباشرة ، لذا فإن إمكانية تحويله إلى طاقة مفيدة صالحة للاستعمال كحرارة أو كهرباء أو طاقة ميكانيكية بتكلفة أقل من أي مصدر أخر يبدو ممكنة .

الخلايا الكهروضوئية

تستخدم الخلايا الشمسية (الكهروضوئية ) في عملية تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى الكهرباء ، وتعرف هذه الآلية بالتحويل الكهروضوئية أو التحويل الفوتوفلطائي ( Photovolaic Conversion ) الطاقة الشمسية . ويتوقع أن يساهم تحويل الطاقة الكهروضوئية عملياً في تقليل استهلاك الوقود الاحفوري وإلى خفض التلوث البيئي وقد بدأت نظم الخلايا الكهروضوئية تنتشر تدريجيا في تطبيقات الإنارة والاتصالات وضخ المياه وغيرها .

يعود اكتشاف الأثر الكهروضوئية إلى القرن الماضي الميلادي عندما قام العالم بكيرل (Becquerel ) في عام 1839 م بدرسه تأثير الضوء على بعض المعادن والمحاليل وخصائص التيار الكهربائي الناتج عنها . كما أدخل العالمان أدم و سميث ( Adams & Smith ) مفهوم الناقلية الكهربائية الضوئية لأول مرة عام 1877م وتم تركيب أول خلية شمسية من مادة السيلينيوم ( Se) من قبل العالم فريتز (Fritts) عام 1883م حيث توقع لها أن تساهم في إنتاج الكهرباء مستقبلاً ، من جهة أخرى فقد ساعد تطوير نظريات ميكانيكا الكم ( Quantum Mechanics) على تفسير الكثير من الظواهر الفيزيائية وخاصة المرتبطة بالكهرباء الضوئية في فترة الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الحالي ، وذلك عند ماتم تفسير ظاهرة الحساسية الضوئية المواد السيليكون وأكسيد النحاس وكبريت الرصاص وكبريت الثاليوم ، وقد سجل عالم 1941م تصنيع أول خلية شمسية سيليكونية بكفاءة لا تتجاوز (1%) ، ثم لحق ذلك إنجاز مختبرات بل الأمريكية ( Bell Lab ) في تصنيع البطارية الشمسية ( Solar Battery ) في منتصف الخمسينيات بكفاءة بلغت (6% ) استخدمت آنذاك في التطبيقات الفائية . كما تم في نفس الفترة تركيب أول خلية شمسية من مواد كبريت الكاديوم وكبريت النحاس أطلق عليها فيما بعد الخلايا الشمسية ذات الأفلام الرقيقة ( Thin –Film Solar) . بعد تلك الفترة ازداد تسارع بحوث التطوير في العلوم الفيزيائية والهندسة لاشتباه الموصلات ( Semiconductors) وخاصة ما يرتبط بدراسة التبادلات الكهربائية الضوئية مما ساعد على تطور الخلايا الكهروضوئية وتقنياتها باتجاه تحسين كفاءتها وخفض تكلفتها . وقد أدى ذلك إلى ازدياد مستوى إنتاج الخلايا الكهروضوئية بقدرات تتراوح بين الميلي وات إلى الكيلوات . أما الفترة الهامة للخلايا الكهروضوئية فقد حدثت في عقدي السبعينيات والثمانينات وخاصة بعد تطور علوم التركيب المجهرية الدقيقة لأشباه المواصلات وقد اعتبرت الخلايا الكهروضوئية حينئذ بأنها إحدى الطرق العلمية الطموحة لتوليد الكهرباء في المصادر المتجددة للطاقة . وقد ساعد ازدياد الطلب على استخدام مجمعات الخلايا الكهروضوئية حيث انخفضت نسبياً تكلفة إنتاجها بصورة معقولة ووصل إنتاجها إلى عشرات الميجاوات .

تشغيل الخلايا الكهروضوئية

تعرف الخلية الكهروضوئية بأنها أداة إلكترونية مصنوعة من أشباه المواصلات يتشكل عبرها فرق في الجهد عند تعرضها للضوء ، ويتولد عنها تيار كهربائي ترتبط قيمته بمعامل امتصاصها للضوء ، وعند توصيل حمل كهربائي ما ( مصابيح إنارة مثلاً .. ) بين طرفيها فإن التيار الكهروضوئية المار وبالتالي الطاقة الكهربائية الناتجة تستطيع تشغيل المصباح .

أمثلة لأهم الاستخدامات الخلايا الكهروضوئية

الاستخدامات
الأمثلة

الفضائية
إنارة المركبات والأقمار الصناعية

البحرية
الإنارة والإرشادات الضوئية والإرشادية وأجهزة الرصد

الاتصالات الأرضية
محطات الاتصالات والاستقبال

البترولية
حماية أنابيب النفط والغاز الطبيعي من التآكل المعدني

التبريد
الثلاجات المتنقلة ي المدن والمناطق النائية لحفظ الأدوية ، والأطعمة

تحلية وضخ المياه
للشرب والزراعة والصناعة

الحماية والأمن
الأجهزة التحذيرية المدنية والعسكرية في الإنارة وكهربة السياج المعدنة

الطاقة إنتاج الهيدروجين



الخلايا الكهروضوئية في المملكة

قامت هيئات وجهات عديدة في المملكة باستخدام نظم الخلايا الكهروضوئية في تطبيقات عالية ومتوسطة القدرة يستفاد من بعضها ميدانيا بعد أن ثبت جدواها والعض الآخر ما يزال تحت الدراسة . ومن التطبيقات في هذا لمجال ما يلي :

إنارة الأنفاق .
تشغيل الإشارات المرورية والتحذيرية .
تشغيل العدادات وأجهزة قياس السرعة في السيارات .
الاتصالات الهاتفية والمترية ( Micro Wave) والألياف البصرية ز
حماية الأنابيب نقل النفط من الصدأ .
حماية الأنابيب المائية من الصدأ .
وتعد مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية من أهم المؤسسات العلمية البحثية التي اهتمت في العالم بأعمال الطاقة والأولى في العالم العربي حيث بدأ نشاطها في هذا المجال منذ عام 1400هـ وتتمثل بعض نشاطاتها البحثية والتطبيقية في مشاريع تطبيقات الخلايا الكهروضوئية في المناطق النائية أهمها القرية الشمسية وإنتاج الهيدروجين بالخلايا الكهروضوئية بقدرة 350 كيلو وات ، ومشاريع الاختبارات المختلفة وضخ وتحلية المياه وبعض المشاريع المتفرقة في مجال استخدام الخلايا الكهروضوئية بقدرات صغيرة وتعد مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية أول من أدخل تطبيقات التقنية الكهروضوئية إلى المملكة حيث قامت وبالتعاون مع جهات حكومية مختلفة بتنفيذ مشاريع ميدانية وخدمية عديدة .

تشكل التطبيقات والأمثلة السابقة جزءا ضئيلاً من إنتاج الإجمالي للطاقة الكهربائية في المملكة ولا تتجاوز قدرة التوليد الكهروضوئية 2 ميجاوات . فإذا أخذنا في الاعتبار أن القدرة الكهربائية المركبة في المملكة تعادل 20 آلف ميجاوات فإن قدرة التوليد الكهروضوئية لا تتجاوز 01ر0% وهي قلية جداً بالمقارنة مع بعض دول العالم كالولايات المتحدة وألمانيا واليابان وغيرها . وقد أشارت دراسة حدية قام بها معهد بحوث الطاقة في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية إلى توقع ازدياد النظام الكهروضوئية وغيرها من الطاقات المتجددة في إنتاج الكهرباء في الملكة خلال العقد القادم .

لمزيد من المعلومات عن السخانات والطبخات الشمسية عليك بزيارة الرابط أسفل
http://www.khayma.com/madina/sun-cokers.htm





مختصرة من مقال في مجلة العلوم والتقنية

[فرد حمزة]

حوار
خبيران شهيران في الطاقة الشمسية من الصين يتحدثا لــ [الرأي العام]
المهندسون السودانيون يتميزون بمستوى تقني ممتاز






حوار التاج عثمان

المهندسان الصينيان

«خانق يان» ، مهندس صيني ، ومن أشهر مصممي الخلايا الشمسية في جمهورية الصين الشعبية ، والمسئول الأول عن تصميم الخلايا الشمسية بشركة [سينوتيك] الصينية المتخصصة في تقنيات الطاقة الشمسية .. وزميله «زوي ميتك» المهندس الميكانيكي ، المتخصص في تصنيع الخلايا الشمسية ، يعدان من أشهر خبراء الطاقة الشمسية في الصين ، إلتقيت بهما داخل معهد أبحاث الطاقة بسوبا اثناء القائهما لمحاضرة على المهندسين والمهندسات السودانيين الذين سيديرون العمل في مصنع الخلايا الشمسية السوداني المقام داخل المعهد بسوبا .. طلبت منهما إجراء حوار معهما عن الطاقة الشمسية ، ومصنع الخلايا الشمسية الذي حضرا لتركيبه فرحبا بالفكرة ، بموافقة «د. عثمان ميرغني محمد التوم» مدير المعهد .. وبما إنهما لا يتحدثا الانجليزية والعربية فقد إستعنا بالمهندس ، الدكتور « الطاهر محمد حسين» ، الأستاذ بكلية العلوم الهندسية ، بجامعة السودان للعلوم والتكنلوجيا ، والذي نال درجة الدكتوراة في الهندسة من الصين ، ويجيد اللغة الصينية إجادة تامة.

سألتهما أولا عن هدف زيارتهما للسودان ؟

- قالا : الزيارة تأتي تنفيذا للإتفاقية التي أبرمت اخيرا بين الحكومتين السودانية والصينية ، بانشاء مصنع للخلايا الشمسية بالسودان ، وتم إختيارنا لتركيب معدات وأجهزة المصنع ، بجانب تدريب المهندسين السودانيين على تشغيله.


منحة لا قرض
*
وهل تكفلت الحكومة الصينية بتكاليف تشييد المصنع وإستجلاب الأجهزة كافة.. بعبارة أخرى : هل التكلفة [قرض] ، أم [منحة] ؟

- أوضحا : كل تكلفة المصنع بما فيها الأجهزة ، والتدريب ، منحة من حكومة الصين للسودان ، والمنحة بمقدار [1.2] مليون دولار ، غير إننا بعد وصولنا ، إكتشفنا ان الأسعار في السودان أعلى من الأسعار في الصين ، وفي تقديرنا ان المشروع [المصنع] يكلف [1.8] مليون دولار .. والأهم من ذلك انه يعد واحدا من المشاريع الكبيرة والمهمة التي تعزز العلاقة ، المتينة والراسخة بين الشعبين ، الصيني والسوداني.

* هل تعتقدان ان إنتاج المصنع سوف يحقق الإكتفاء الذاتي للسودان من الخلايا الشمسية و يخفض أسعارها؟

- مصنع الخلايا الشمسية السوداني ، الهدف منه ، بجانب الإنتاج التجاري نقل هذه التقنية الحديثة للسودان ، وتبصير السودانيين بأهمية وفوائد الطاقة الشمسية ، وكيفية التعامل معها .. والطاقة الشمسية مفترض ان تكون بأسعار رخيصة جدا ، ونحن على ثقة تامة ، انه من خلال البحوث والمراكز العلمية السودانية ، سوف يتطور إنتاج المصنع بإستمرار ، وبالتالي تقل التكلفة أكثر ، لتصبح في متناول يد جميع المستهدفين .. بل ان إنتاج المصنع يمكن ان يغطي حاجة السودان ، ويتعداه لاسواق الدول الأفريقية الأخرى ، حيث لا توجد مصانع مماثلة في كل أفريقيا ، سوى في مصر وجنوب أفريقيا.

*

لماذا التجميع ؟
*
لماذا لم يخصص المصنع لتصنيع الخلايا الشمسية بدلا من تجميعها ، رغم ان المواد الأولية - السليكون ، متوفر بكميات كبيرة في السودان؟

- تصنيع الخلايا الشمسية عملية معقدة تقنيا ، وليست سهلة ، وتعتمد في المقام الأول على قدرة الإستثمار ، والمواد المستخدمة ، وتدخل فيها عوامل أخرى كثيرة ، أهمها : نوعية المادة الخام ، التقنيات المتطورة ، وفنيات المهندسين وخبراتهم في هذا المجال ، ورأس المال الضخم .. ولقد تحدثنا عقب وصولنا السودان مع بعض المسئولين في الحكومة السودانية بان مجرد تطور معهد أبحاث الطاقة إلى مصنع يعتبر في حد ذاته عملا كبيرا لا يستهان به .. ونحن على ثقة ، ان علماء السودان قادرون على الحفاظ على هذه التقنية الحديثة وتطويرها ، وصولا للتصنيع الكامل ، خاصة إننا لمسنا إهتماما كبيرا بالطاقة الشمسية من حكومتكم.


منافسة المستورد
*
داخل السوق السوداني الآن خلايا شمسية مستوردة من اليابان ، وفرنسا ، وأمريكا ، وإيطاليا ، والهند ، وبعض الدول الأخرى ، فهل تعتقدون ان الانتاج المحلي - وهو صيني في الأصل - سينافس الخلايا الشمسية المستوردة ، من ناحية الجودة والسعر؟!

- الإجابة صعبة ، لأننا لا نعرف نوعية المادة المستخدمة في الخلايا الشمسية الموجودة الآن بالسوق المحلي ، والتي تنتجها الشركات العالمية الأخرى .. أما من حيث السعر ، فأسعار الخلايا الشمسية المصنعة في الصين أفضل من أسعار الشركات العالمية في الدول الأخرى ، ولذلك يمكننا القول ان الإنتاج المحلي سيكون أقل سعرا من المستورد.


سينوتيك
*
بما ان شركة [سينوتيك] الصينية هي الشركة التي تشرف على تركيب أجهزة المصنع ، نريد التعرف على حجم الشركة عالميا ، ومستوى إنتاجها ؟

- شركة [سينوتيك] تحتل المستوى الثالث أو الرابع في الصين في هذا المجال ، وهي من الشركات الكبرى ، إذ يصل حجم إنتاجها ومبيعاتها إلى حوالي [3] بلايين دولار سنويا ، من الخلايا الشمسية .. ولقد أشاد بها نائب رئيس الوزراء الصيني بعد زيارتها اخيرا ويديرها اثنان من أكفأ وأشهر المديرين في الصين ، أحدهما مستشار في الحكومة الصينية ، والآخر باحث كبير ومن العلماء المشهورين في الصين.. ومصنع الخلايا الشمسية السوداني الذي حضرنا لتركيبه ، يعد أحد المشاريع الكبرى التي نفتخر بها في الصين.

* كم يبلغ عدد الشركات الصينية التي تعمل في مجال تصنيع الخلايا الشمسية ؟

- لدينا في الصين [6] شركات متخصصة في تصنيع الخلايا الشمسية بأنواعها المختلفة ، وهناك شركات أخرى كثيرة تقوم بالتجميع والتطبيق.


إشادة بالمهندس السوداني
*
تقومان الآن بالتدريب النظري والعملي للمهندسين السودانيين الذين سيديرون المصنع .. فما هو إنطباعكم عن المهندس السوداني ومدى تقبله وإستيعابه لهذه التقنية الحديثة بالنسبة لنا في السودان ؟

- الدارسون من المهندسين والمهندسات السودانيين يتميزون بمستوى تقني ممتاز ، وسريعو الإستيعاب لهذه التقنية الحديثة ، ويمكن القول ، انهم سوف يكتسبون كثيراً من المعرفة التقنية ، مما يؤهلهم لأن يصبحوا مدربين للاجيال القادمة في هذا العمل المهم ، والذي يمكن بواسطته وضع حلول للكثير من المشاكل التي تواجه الريف السوداني.


التقنية السودانية
أخيراً ، سألتهما : هل تعتقدان ان مصنع الخلايا الشمسية السوداني يمكن ان يشكل قاعدة تقنية لدخول السودان مجال تصنيع تقنيات الطاقة الشمسية المختلفة؟

- الطاقة الشمسية لها فوائد كثيرة ، فهي رخيصة ، ونظيفة ، وغير مكلفة ، ومتوفرة للغني والفقير ونعتقد ان صناعة الطاقة الشمسية في أفريقيا والسودان ، عموما ، سيكون لها مستقبل كبير ومشرق لسببين رئيسيين ، هما : النقص في الكهرباء في أفريقيا ، ولأن كمية الإشعاع الشمسي في أفريقيا كبيرة جداً ولا توجد غيوم أو سحب تذكر ، وسطوع الشمس طيلة العام..

فالخلية الشمسية في المناطق الصحراوية قدرتها تكون أعلى من المناطق الباردة ، أو التي بها غيوم.

* وكم يبلغ عمر الخلية الشمسية ؟

- يفترض ان يصل عمرها إلى (20) سنة على الأقل ، وفي حالة سوء الاستخدام ، وعدم الإهتمام بنظافتها ، فإن عمرها يقل عن ذلك.

[قتال]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ،،،

موضوع شيق .. الله يعطيك العافية يا فرد حمزه ..

[القماري]

نقل موفق يافرد حمزة
بالفعل الطاقة الشمسية مفيدة لكن لحد الأن لم تستغل خصوصا عندنا ( بكره يجيك الصيف ولواهيبه )
ودنا بكم واحد متفرغ بس للعمل مع الطاقة الشمسية حتى نستفيد من هذه القوة.
شكرا مليون مرة. :light:

[أيمن]

أحسنت أحسنت ..
عز الله ما قصرت .. موضوع راااااائع وشائق ..
قريت أوله وحفظته في الجهاز علشان أقراه على رواقه ..

تحيتي

[فرد حمزة]

قتال

بارك الله فيك أخي الفاضل ،،،

الأخ الفاضل القماري

الله يبارك فيك أخي
وفعلاً ما أردته من إدارج الموضوع هو ما قلته أنت ،،،
لعل من بيننا من يعرف الكثير عنها وعن أنوعها وأسعارها
أقصد للإستخدام والتنقل بها


الأخ العزيز أيمن

الله يرزقنا وأياك الإحسان
وبارك الله فيك
وعلى أقل من مهلك إطلع على الموضوع
ولا تستغني عن مشورتك وتوجيهتك وأفكارك :)




ولا زال النقاش قائماً ...




تحياتي لكم

أخوكم

فرد حمزة

[الفرعاوي]

ارجي ان الله يجزاك خير و يجمعنا كلنا في كشتة عند احد انهار الجنة...

موضوع رائع و مجهود مهوب بسيط ابد

شركة قرندفوس GrundFos لديهم مضخة تعمل اما بالكهرباء أو بالطاقة الشمسية أو الهوائية ( AC/DC).

حسب بحثي ، يكلف النظام تقريبا 15,000 ريال (يشمل الخلايا 350 وات ) لسحب ما مقداره 6 متر مكعب في اليوم بعمق 100 متر !

يمكن ان يكون النظام ذا جدوى في حالة بعد المزرعة من مصدر الكهربائي و بالمقارنة مع مكاين الديزل على المدى البعيد ...

يوجد مصانع تجميع في السعودية (BP) تبيع خلايا يكلف الوات تقريبا 20 ريال و حسب كلام البائع اكثر من يشري هم الافغان !! لا بعد و يشرون المقاسات الكبيرة ( 75 وات) ..


كذلك يكون النظام مفيد في الحالات الطارئة (الله لا يجيبها)...

لكن ماذا عن الطاقة الهوائية ؟ هل هي متوفرة لدينا ؟ قد تكون اقل تكلفة ...

[الشيخ]

جهد تشكر عليه يا فرد حمزة

لكن ما في حلول سهلة ورخيصة لاستخدام الطاقة الشمسية ؟
مثلا الخلية الشمسة الي تظهر بالصورة عند البدو كم تكلف وماهي القطع الاخرى ؟
هل خلية وبطارية فقط ولا محتاجة محول ؟

سامحني اذا زودت الاسألة حبتين
-------------------------------------------

استفسار للاخ الفرعاوي
ذكرت في ردك
يوجد مصانع تجميع في السعودية (BP) تبيع خلايا يكلف الوات تقريبا 20 ريال و حسب كلام البائع اكثر من يشري هم الافغان !! لا بعد و يشرون المقاسات الكبيرة ( 75 وات) ..

لو تتكرم وتذكر لنا معلومات اضافية عن المصنع والخلايا الي ذكرتها واذا امكن اسعارها ؟

[ابوفي]

مشكورعلى الطرح المتميز

[فرد حمزة]

للرفع ... عذراً على الإنقطاع والتأخير

[فرد حمزة]

هلا من جديد
هل من طرق لتجنيدها للعمل في البر والإستفادة منها ؟؟

[صقر]

شكرا اخي فرد حمزة على الموضوع المهم والمهم جدا

حقيقة انني ممن يفكر في استغلال الطاقة الشمسية في البر مثل ما ذكرت وضع الصفائح فوق سقف السيارة والاستفادة من الشمس الحارقة لدينا.

وانا سمعت انها تباع في الرياض قرب شارع الغرابي صفائح لكن تفاصيل ماعندي

ارجو ممن لديه معلومات عن المحل اللي يبيعها انه يزودنا بتفاصيل اكثر حتى نستفيد

[دغيم]

السلام عليكم
الغالي فرد حمزه
موضوع ممتاز جدا وسلمت يمنك وجزاك الله خير على طرحه أنا أعمل مهندس كهرباء ومن ضمن المواضيع التي أقوم بتدريسها هي الطاقه الشمسيه وتسمى الطاقه النظيفه وهي تتميز عدم وجود اى ملوثات للجو وهي كذلك سهله التركيب والنقل ولايشترط طلوع الشمس الكامل مع الغيم يمكن أن تولد كهرباء . والاجزاء هي البطاريات وهي اثقل شي فيها وكل مازادت السعه كل ماكبر الحجم وعيبها الثقل وتاتي بعدها وحده التحويل والتحكم مدمجه مع بعظها ومن بعد ذلك الخلاياوهي تأتي بعده أحجام منها الصغير والكبير والحمد لله الذي حبنا ببلد يعتبر أحسن بلد لتوليد الطاقه الشمسيه من الرطوبه والحراره المناسبه. ولاكن عيب الطاقه الشمسيه في تخزينها الى وقت الحاجه أي ليلا لانه في الوقت الحاضر اغلب البطاريات الوجوده بالسوق تكفي فقط للاناره ليلا
وكذلك غلاء ثمنها واحد من الاسباب الذي حد من أنشارها وهنا عده شركات تبيع قطعها في الرياض في شارع الامير عبدالله وكذلك في الغرابي والعليا هذا ماأحببت أن أقوله في هذا الموضوع وأي سوال أنا مستعد لنقاش الموسع.

[دغيم]

مشرفنا الغالي أيمن
أقترح تثبيت هذا الموضع وهو عباره عن بحث كامل
يعطى درجه الامتياز علميا ونحن بحاجه له .

[مكشات]

الغالي فرد حمزة
أشكر لك هذه البادرة الجميلة بعرض هذه المعلومات المفيدة عن خلايا الطاقة الشمسية وطريقة عملها ، وهي إن شاء الله ستكون النواة لبحث أعمق ننتظره بشغف من كافة الملمين بهذا المصدر المهم من مصادر الطاقة المتوفرة لدينا في شبه الجزيرة العربية ، بشكل يفوق معظم البلدان ..
ونتمنى ان نصل لنتائج مرضية تقودنا لإستخدامه عمليا في وقت قريب ..
وللمعلومية :
فقد رأيت نموذجا رائعا لدى محلات السنيدي ببريدة تنتجه إحدى الشركات ( التي تم مسح عنوانها من ملصق الدعاية ) مع الأسف :confused:
وهو عبارة عن شنطة أكبر من الحقيبة الدبلوماسية بقليل ، فيها كافة المستلزمات لتخزين الطاقة ، وهي تكفي حسب قولهم لـ 36 ساعة لتشغيل أي جهاز يعمل على البطاريات ..
سعرا لجهاز في حدود 900 ريال ..
ولاني لم أقرأ الكتيب الذي يفترض أن يأتي معه ، فإني أعتذر لنقص المعلومة وخلوها من التفاصيل ..
تحياتي لك

[فرد حمزة]

صقر
دغيم
مكشات

أعتذر منكم على التأخير
أكرر أعتذاري ،،،

[ابو ســــاره]

الاخ فـــــرد حمزة موضوع يستحق البحث وبحث تشكر عليه
اسائل الله العلي القدير ان يوفقنا واياكم لما يحبه ويرضاه .

[محقان]

السلام عليكم يا سيد فرد حمزة , أنا شفت صورة أنت حاطها في المنتدى الصورة عبارة عن رجال ماسك لوح خلايا شمسية التي تولد الكهرباء والصورة في البر .
حبيت اعرف من وين أحصل عليها علشان عند شايبنا أبل ويحتاج للكهرباء.
أخوك عادل adeel_q8_1980@yahoo.com
أرجوا أن تتكرم وتفيدنا من أين أحصل عليها.

[محب الشمال]

الرحالة الغربين يستعملون في رحالاتهم كثير من الاشياء على الطاقة الشمسية
مثل الشواية والدفاية والتلفزون وحتى الرادو على الطاقة الشمسية
اتمنى من الله ان نشوف هذي الاشياء في القريب العاجل لدى الرحالين في السعودية

وشكراً لك على هذا الموضوع المهم وليس فقط للكشاتين بل لجيمع الناس

[ابو درع]

وعليكم السلاو ورحمه الله

اشكرك على هذا الموضوع الثري بالمعلومات ... حول الطاقة .

والي سؤال .. حول صفائح الطاقه الشمسيه ،، هل زيادة حراره الشمس تولد طاقه اكبر

وبلعكس ...


-----------------------------------ابودرع

[hirr71]

السلام عليكم
ياشباب ارغب بالحصول على هذه الشرائح التي تولد الكهرباء بالطاقة الشمسية ولااعرف اي موقع فمن يعرف عنوان اي موقع يبيع هذه الشرائح فاليرسله لي على ايميلي وشكرا سلفا
hirr71@hotmail.com

[الميكانيكي]

للرفع للاهمية لمن يريد الاستزادة او الزيادة

[فرفوشه]

:D السلام عليكم

والله انا بغيت منكم طلب صغنون دخيلكم لا تردوني،،،

أنا ادرس بجامعه الشارجه وماخده مساق الطاقه الشمسيه وبغيت جهاز عملي عن الطاقه فلو تتكرمون اللي عنده اي فكره عن الاجهزو وكيفية عملها يخبرني ودخيلكم اي جهاز غير الطباخ الشمسي....

لا تردوني اوكيك :rolleyes: ويسلمووو مقدما

[سعد777]

فرد حمزه مشكوووووور كل الشكر


بس الموضوع صار بحث حنا وش نبي بالحث

نبي جهه او معلومه او شخص جرب ويعطينا فايده

يعني كمعلومه كماذكرت انت افضل الأنواع + اسعارها حسب كميه الكيلوات وات + مده شحنها الليل كم تشتغل او موزعين لها نتفاهم معهم
وهكذا
اما بحوث ولا نفهم فيها شي مافيه فايده

على كل انا مذكورلي محل يقول انه يبيعها وتشغل 8 لمبات وتلفزيون بحوالي 3000 ريال وفيه 28 لمبه وتلفزيون ب 600 ريال انا بروح له واتأكد من صحه المعلومات

[NissaN 1990]

طبعاً فكره ممتازه واللي يبي يشاهد أكثر تفاصيل عن الموضوع ما عليه إلا إنه يدوس على الرابط الأول اللي تحت التوقيع وراح يشوف كل شي عن الطاقه بنفسه


شريناها وحطيناها عند الغنم من عام 1425 بالضبط وشارينها 1500 ريال وعليها ضمان 15 سنه وتشغل أكثر من 4 أو 5 لمبات وشاحن جوال وطبعاً حنا شارينها للراعي وطلعت تكلفتها أرخص من السراج ومن الماطور شرينها بهذا المبلغ ومن يوم حطينها ما صلحنا فيه شي مره خربت بعد سنه من الأستخدام ورجعناها لهم وعطونا وحده جديده ومن مميزتها ما تحتاج صيانه أبداً صيانتها أنك تعرضها للشمس فقط
وطبعاً هي أحجام وعلى حسب فلوسك تاخذ اللي تبي وصاعتها يابانيه ،،

وللمعلومية من يوم شريناها طبعاً الراعي كل يوم موجود عند الغنم ويشغلها كل يوم من صلاة المغرب إلين يطلع الصبح ما تطفي وحنا نشغل لمبة وحده وبعض المرات نشغل التلفزيون بالمحول حق البطاريه وعادي تشغله وإذا جينا من بكره شحناها ببطارية السياره وتشتغل عادي ،،،،

وآسف على الإطاله وأتمنى أني قدمت معلومه مفيده

[تاهو2007]

مجهود رائع ومتميز ....الحقيقة لي فترة افكر في هالموضوع ليس فقط لأن الطاقة الشمسية اكثر أمانا او توفيراً ولكن لاتنسى موضوع الهدوء لأن ازعاج المواطير كثيرا مايفسد هدوء البراري وروعة لحظاتها .... سؤالي وأنا اخوك .... أين توجد في الرياض ؟ وكم هي الأسعار اذا تكرمت

[مشاغب شوي]

فكرة متازة وسهلة

ولكن هل تحتاج لقطع غير البطارية وشريحة الطاقة الضوئية

وهل فيه مشكلة لو شبكتها على البطارية على طول

او تحتاج منظم

[فهد أبوتركي]

يالربع أفيدونا عن مكان بيعها في الرياض ؟