الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

74

المواقط الشمسية(Solar Receivers)

تصنؼ المواقط الشمسية كما يمي:

المواقط الحرارية -1 المواقط الكيربائية -2 المواقط اليجينة: -3

الكيربائية -الحرارية كيربائية )المدخنة الشمسية( -ريحية–حرارية

أساسٌٌن: نوعٌننمٌز فً اللواقط الحرارٌة

المواقط العادية -1 المركزات الشمسية -2

حيث نميزىا بنسبة التركيز والتي تعرؼ بمساحة سطح العاكس)المستقبؿ ألشعة الشمس( إلى مساحة سطح حة سطح الماص تساوي مساحة سطح االماص لمحرارة وتكوف نسبة لتركيز لممواقط العادية تساوي الواحد أي مس

المستقبؿ ألشعة الشمس وتكوف نسبة التركيز في المركزات الشمسية أكبر مف الواحد وغالبا ما تكوف أكبر مف .حسب نوع المركزمرة 3000-10فئة الواحد بكثير حيث تأخذ مراتب عميا مف

:المواقط الشمسية الحرارية .1.3 العادية: المواقط الشمسية الحرارية .1.3.3

:المواقط الشمسية المسطحة .1.3.3.3، و االستخدامات ذات الدرجات الحرارة المنخفضة في االستخدامات المنزلية ىي مف أكثر أنواع المواقط شيرتاً و

يد عند الدرجات الحرارة المنخفضة، ويشمؿ ىذا النوع المواقط المسطحة المزججة ( وىي ذات مردود جC°69)دوف (.1-3الشكؿ )و الغير المزججة كما يوضح

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

75

المواقط الحرارية العادية المسطحة المزججة والغير المزججة (1-3الشكؿ )

األنابيب المفرغة: .1.3.3.3

و إمكانيتيا باستقباؿ وىي الشكؿ المطور مف المواقط المسطحة وذلؾ بتميزىا بالعزؿ الجيد عبر الفراغ اليوائي الشكؿ االسطواني لألنبوب أي إذا كاف الالقط موجو األشعة الشمسية بشكؿ عمودي مع تغير زاوية السمت بسبب

نحو الجنوب تماماً و كانت زاوية الميؿ مناسبة فإف أشعة الشمس تصنع زاوية قائمة مع األنبوب طيمة فترة كمية األشعة الممتصة، ( وبتالي يزيد مف as اإلشراؽ مما يخفض مف المركبة األشعة الشمسية )يصغر مف قيمة

ة أنواع:ويوجد ليا عد

:ذات التسخين المباشراألنابيب المفرغة .1.3.3.1.3

يعمؿ ىذا النوع مف المواقط عمى مبدأ الثرموسيفوف أي االنتقاؿ الحر لممائع المسخف حسب فرؽ الكثافة كما ىو ، ومف ميزاتيا بساطتيا ولكف ال تعمؿ عند ضغوط مرتفعة )لألمور تقنية( أي ال يمكف (2-3موضح بالشكؿ )

بالدارات المغمقة.استخداميا

األنابيب المفرغة ذات التسخيف المباشر (2-3الشكؿ )

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

76

: ذات األنابيب الحراريةاألنابيب المفرغة .1.3.3.1.1

مف سطح الماص لمحرارة إلى أنبوب نحاسي و ىو نموذج المطور عف دارات الثرموسيفوف بحيث يتـ نقؿ الحرارة عند درجة حرارة الوسط المحيط وعند تعريضو لمحرارة يحوي عمى غاز عند ضغط معيف يكوف بالحالة السائمة

وكما ىو يتبخر فيرتفع لألعمى لرأس البوصيمة المغمورة بالماء المراد تسخينو فيتكاثؼ ليعاود الدورة مف جديد،و إمكانيتيا االستفادة بشكؿ أكبر وتتميز بمردود أعمى عند اإلشعاع الشمسي الضعيؼ (.3-3موضح بالشكؿ )

و تصؿ إلى درجات حرارة أعمى مف الثرموسيفوف. ة المنعكسة )المبعثرة(مف األشع

ذات األنابيب الحراريةاألنابيب المفرغة (3-3الشكؿ )

:U-tubeاألنابيب المفرغة ذات الدارة المغمقة .1.3.3.1.1

Uعمى شكؿ حرؼ يجري الماء المسخف ضمف أنابيب نحاسية وىي أيضا شكؿ مطور عمى دارات الثرموسيفوفو تقوـ رقائؽ معدنية بالتوصيؿ الحراري بيف األنبوب الزجاجي الماص لمحرارة و األنبوب ضمف األنبوب المفرغ

وتتميز بإمكانية استخداميا بادارات المغمقة أي برفع ضغط الماء إلى ، (4-3كما ىو موضح بالشكؿ ) النحاسي .C°099ضغوط مرتفعة لمحصوؿ عمى درجات حرارة تفوؽ

U-tubeاألنابٌب المفرغة ذات الدارة المغلقة (4-3)الشكؿ

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

09

:المواقط الشمسية الهوائية .1.3.3.1

المواقط المسطحة ولكف الوسيط العامؿ ىو اليواء بدال مف الماء وتعتمد ىذه المواقط عمى وىي تشبو تماماً التسخيف المباشر، حيث تتكوف مف سطح ممتص لألشعة الشمسية وأمامو سطح زجاجي شفاؼ وبينيما فراغ

لحرارة مع السطح ىوائي وخمؼ ىذه لسطح الماص مجرى ىواء يمر اليواء البارد القادـ مف حيز المدفئ فيتبادؿ ا .(5-3، وكما ىو موضح بالشكؿ)الماص فترتفع درجة حرارة اليواء ويرسؿ إلى المكاف المدفئ

اليوائية الشمسية المواقط (5-3الشكؿ)

( 6-3مقارنة بيف بعض أنواع المواقط الحرارية العادية و مجاالت استخداميا توضح ىذه األشياء بالشكؿ )

بيف بعض أنواع المواقط الحرارية العادية و مجاالت استخداميا( مقارنة 6-3الشكؿ )

زات الشمسية:المرك .1.3.1

ظيرت فكرة التركيز الشمسي مف القدـ حيث قاـ أرخميدس بحرؽ سفف الروماف بعدسات عمالقة وذالؾ بتركيز .K°5777أشعة الشمس في نقطة صغيرة فتؤدي إلى ارتفاع كبير بدرجات الحرارة تصؿ نظريًا

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

00

ضرورة استخدامها؟ما .1.3.3.3

يقترب العالـ اآلف مف حافة الياوية مف حيث تغير المناخ ، فمو زاد ارتفاع درجة حرارة األرض عف المتوسط ، وشيدنا مف الفترة أسره المزيد مف الكوارث الطبيعيةالسنوي ليا بأكثر مف درجتيف مئويتيف فسوؼ يواجو العالـ ب

حؽ بالمدينة بسبب امتزاج القوة المدمرة اباف و الخراب المروع الذي ُألقريبة زلزاؿ و تسونامي فوكوشيما في الي النووية لممحطة النووية. تلتوسونامي مع تسريبا

وألف التغير في المناخ نتج في األصؿ عف حرؽ الوقود فإننا بحاجة عاجمة لتغيير ثوري كي تمبى احتياجات ولكي نتفادى المخاطر الفادحة لتغير المناخ فيجب أف ،ئةالعالـ مف الطاقة مف مصادر معظميا غير مموث لمبي

ثـ تبدأ بعد ذلؾ باالنخفاض لتصؿ إلى أقؿ قدر ممكف ليا بحموؿ 2015تبمغ االنبعاثات الحرارية ذروتيا في عاـ منتصؼ القرف.

مسؤولة يا وحدىا مميوف طف سنوياً مف ثاني أكسيد الكربوف كما أفَ ألمان 394إَف استراليا مسؤولة عف انبعاث وباستطاعة ، أجمعياثاني أكسيد الكربوف مف قارة إفريقيا وىو ما يعادؿ كمية انبعاث مميوف طف 823عف انبعاث

تكنولوجيا المركزات الشمسية أف تقمؿ مف ىذه االنبعاثات الضخمة لو أقيمت محطات شمسية لمواجية نمو الطمب التقميدية التي وصمت إلى نياية الخدمة.عمى الكيرباء وكي تحؿ محؿ المحطات

مف ثاني أكسيد tonco2 12ولقد وجد أف إقامة متر مربع واحد مف المركزات يمكف أف يؤدي إلى تفادي انبعاث سنة. 72مف الوقود األحفوري بفرض أف عمرىا االفتراضي tonoil 2.5و الحفاظ عمى الكربوف

ربع مف المركزات الشمسية يولد وتقوؿ اإلحصائيات العالمية أف كؿ متر م

مف الطاقة الحرارية، وأّف

كؿ متر مربع مف المركزات الشمسية يولد

مف الطاقة الكيربائية.

التركيز الشمسي وسيمة اقتصادية إلنتاج الكيرباء بكميات كبيرة وىو يناسب مناطؽ العالـ ذات اإلشعاع يعد كما يناسب أجزاء (11-2كما يوضح الشكؿ ) مثؿ الشرؽ األوسط و شماؿ افريقية وجنوب أوروباالشمسي الغزير

.(7-3كما يوضح الشكؿ ) مف اليند والصيف وجنوب الواليات المتحدة واستراليا

توزع اإلشعاع الشمسي عمى الكرة األرضية (7-3الشكؿ )

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

07

الشمسية بواسطة المركزات منذ ثمانينات القرف الماضي بكؿ وقد توجيت العديد مف الدوؿ لالستفادة مف الطاقة ( توزع المركزات الشمسية في العالـ.8-3أشكاليا ويوضح الشكؿ )

2011توزع المركزات الشمسية في العالـ حتى (8-3الشكؿ )

تكنولوجيا مستحدثة التركيز الشمسي فقد تقدمت مف كونيا شيدت السنوات الخمس األخيرة نموًا سريعاً لصناعة و . فقد كاف نصيب محطات التركيز الشمسي مف إنتاج مة متعارؼ عمييا لتوليد الكيرباءلتصبح صناعة كثيفة ووسي

. أما اآلف فسوؼ تضيؼ المحطات الجاري فقط 436MWمحدوداً ب 2008كيرباء العالـ حتى نياية عاـ باإلضافة إلى 2011جديدة بحموؿ عاـ 1000MWإنشاءىا والواقع معظميا في اسبانيا ماال يقؿ عف

10000MW أما في الواليات المتحدة وحدىا فيناؾ 2017في طور التخطيط ستصبح جاىزة بحموؿ عاـ .7000MW . في طور التخطيط أو اإلنشاء

.( توزع المركزات الشمسية في الوطف العربي9-2ويوضح الشكؿ )

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

00

الوطف العربي( توزع المركزات الشمسية في 9-2الشكؿ )

التكمفة: .1.3.3.3

تشير خبرة الواليات .ض كما يصرح العديد مف المستثمريفتستمر تكمفة الطاقة الشمسية الحرارية في االنخفافي المواقع التي تحظى بإشعاع شمسي kW-hسنت/15المتحدة إلى أَف التكمفة الحالية لتوليد الكيرباء ىي قرابة

وتوجد عدة عوامؿ نرفع مف الجدوى ، في بعض الظروؼ kW-hسنت/8متميز مع توقع ىبوط السعر إلى االقتصادية لمشاريع التركيز الشمسي كارتفاع الطمب عمى الطاقة الخضراء وتوليد طاقة غير مموثة،كما ستوفر

. عة قوية مثمما حدث في بعض الدوؿآليات الدعـ المباشر دف

مرات مف المحطات ذات 4-2ؿ صفي المحطات الكيروشمسية حيث ت ةعمى الرغـ مف ارتفاع التكاليؼ التأسيسيارتفاع أسعار الوقود األحفوري سيجعؿ سعر توليد الطاقة الشمسية موازياً لسعر توليد لكفاألحفوري الوقود

الطاقة التقميدي.

فقط لمتشغيؿ. وىذا يعني أنو بمجرد أف تسترد %20مف التكاليؼ تنفؽ عمى البناء وما يرتبط بو و %80إَف سنة األولى ستحتاج بعدئذ فقط إلى تغطية مصاريؼ التشغيؿ والتي تعادؿ حوالي 20ػ تكمفة المحطة خالؿ ال

وبذلؾ تصبح الكيرباء الشمسية المنتجة أرخص مف أي كيرباء منافسة . kW-hسنت/3

تطمبات تركيز الطاقة الشمسية:م .1.3.3.1

تستخدـ مركزات الطاقة الشمسية الحرارية ضوء الشمس المباشر المسمى "اإلشعاع المباشر المتعامد" أي أَف أشعة الشمس تصؿ إلى األرض كأشعة متوازية مناسبة لمتركيز لغياب ما يحجب قرص الشمس كالسحب واألبخرة أو

ىي التي تصميا كمية مباشرة مف اإلشعاع األتربة في الجو. ولذا فإَف األماكف المناسبة إلقامة محطات شمسيةوىذا الرقـ يساوي المعدؿ اإلشعاع السنوي في عمى المتر المربع سنويا ً kW-h 2000المباشر عمى األقؿ

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

03

عمى المتر المربع kW-h 2800أما أفضؿ المواقع ىي التي تصميا كمية مباشرة مف اإلشعاع المباشر سوريا،ف سنويا . جية لمتركيز الشمسي ىي المناطؽ الخالية مف كميات كبيرة مف الرطوبة واألبخرة المواقع النموذوا

40السافانا وأشباه الصحارى والصحارى التي تقع عمى خط عرض أقؿ مف واألتربة مثؿ السيوؿ واألدغاؿ ووبالتالي فإَف أكثر المناطؽ الواعدة ىي الجنوب الغربي لمواليات المتحدة و أمريكا الوسطى ، أو جنوبادرجة شماال ً

والجنوبية وشماؿ وجنوب إفريقيا والشرؽ األوسط ودوؿ حوض المتوسط ودوؿ أوربا المطمة عمى حوض المتوسط يراف وصحارى اليند وباكستاف واإلتحاد السوفيتي سابقا والصيف وأستراليا . يكفي كيمو متر مربع واحد في ىذه وا

جيجا وات ساعة مف الكيرباء الشمسية في السنة باستخداـ تكنولوجيا الطاقة 130-100المناطؽ لتوليد حوالي ميجاوات في غير 50الشمسية الحرارية و ىو ما يماثؿ ما ينتج مف حرؽ فحـ تقميدي أو غاز طبيعي بقدرة

دية وبذا يكوف الناتج مف محطات الحرارة الشمسية طواؿ دورة حياتيا أوقات الذروة في محطات الطاقة التقمي مميوف برميؿ مف النفط . 5مساويًا لمطاقة التي تكمف في أكثر مف

شرح التقنيات: .1.3.3.3

تستخدـ العديد مف التكنولوجيات لتجميع وتركيز أشعة الشمس ثـ تحويميا إلى حرارة متوسطة أو عالية وتحويميا يمكف تخزيف الحرارة الشمسية المنتجة خالؿ النيار في وسيط سائؿ أو صمب كالممح المنصير إلى كيرباء . كما

. ثـ تستخرج تمؾ الحرارة في المساء مف وسائط ة أو في أمالح ذات الطور المتغيرأو السيراميؾ أو الخرسان تحزينيا كي تستمر العنفات في عمميا بعد غروب الشمس .

لحرارية التي تقـو بتوليد الكيرباء باستخداـ الشمس فقط أف تعمؿ وحدىا بكفاءة كما يمكف لممحطات الشمسية اكما أنيا تستطيع أف تعمؿ لفترات أطوؿ باستخداـ أنظمة .ؿ ذروة وقت الظييرة في فصؿ الصيؼلتزويد أحما

في ” ” Andasolتخزيف الحرارة بؿ وستوفر أيضاً الطاقة الالزمة لألحماؿ العادية . ومثاؿ عمى ذلؾ محطة ساعات تشغيؿ مما أدى إلى زيادة عدد ساعات 8التي زودت بمخزف حراري بسعة 50MW اسبانيا بقدرة

ساعة. 2500إلى 1000مفتشغيميا السنوي

تركز األنظمة الخطية .بحيث تكوف بؤرتيا إما خط أو نقطةتـ تشكيميا عواكستستخدـ محطات التركيز الشمسي بينما يمكف لألنظمة C°229 ضعؼ محققةً بذلؾ درجات حرارة تشغيؿ تصؿ إلى 100أشعة الشمس حوالي

.C°0999 النقطية التركيز ألكثر مف

ونعرؼ نسبة التركيز بأنيا مساحة سطح العاكس)التغطية الشمسية( إلى مساحة سطح الماص)المستقبؿ لألشعة(. بسبب تركيز أشعة الشمسية الساقط عمى سطح وتتميز المركزات الشمسية بوصوليا إلى درجات حرارة مرتفعة

.a(10-3كبير عمى سطح صغير ازدادت نسبة التركيز ازدادت درجات الحرارة كما ىو موضح بالشكؿ )

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

02

(b) (a)

عالقة نسبة التركيز مع درجة الحرارة a(10-3الشكؿ )b الفارؽ بمقدار الطاقة المكتسبة بيف الالقط المسطح والمركز الشمسي

( وتنقسـ إلى 11-3) وىي مبينة بالشكؿ وىناؾ أربعة أنواع رئيسية مف التكنولوجيات التجارية لمتركيز الشمسي نوعاف لمتركيز الخطي وىما:

(Parabolic trough)القطع المكافئ -

(Linear Fresnel) مركز الخطي المستويال -

إلى نوعاف لمتركيز النقطي وىما: و (Central receiver or Power Tower) المستقبؿ المركزي أو البرج الشمسي -

.(Parabolic dish)طبؽ القطع المكافئ -

( أنواع الرئيسة لممركزات الشمسية11-3) الشكؿ

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

03

المركزات الشمسية الخطية ذات القطع المكافئ: .1.3.3.3المكافئ األكثر نضجًا بيف باقي تكنولوجيات التركيز الشمسي بسبب انخفاض التكمفة تعد مركزات القطع

التأسيسية ليا باإلضافة إلى نجاحيا التجاري.

قطع المكافئ وز شمسي خطي ذمركّ ( 12-3الشكؿ )

يستخدـ إلنتاج بخار محمص عند ضغط الذيالمحطات الزيت الحراري المصنع لنقؿ الحرارة ىذه تستخدـ معظـالدارة مما يحد مف كفاءة C°399درجة الحرارة القصوى ليذا الزيت ، ولكف عالي والذي يغذي العنفة البخارية

ولذا يحاوؿ الباحثوف تحسيف األداء إما باستخداـ التوليد المباشر لمبخار في األنابيب الماصة أو البخارية، .باستخداـ الممح المنصير، ويوجد اآلف نماذج تجريبية تبنى باستخداـ ىاتيف الوسيمتيف

ف ا بيحرارة التشغيؿ مدرجة عمى أنابيب االمتصاص لتصؿ مرة 100-40تركز ىذه األنظمة أشعة الشمس C°029-229 تتبع وُتعّد ىذه المركزات ذات مردود حراري منخفض نسبيًا، باإلضافة إلى أّف ىذه المركزات

ومف جية أخرى وتكوف العواكس ممتدة يشكؿ أفقي، الشمس عمى محور واحد وىو محور السمت اليوميمف مساحة سطح العاكس وبما أف نسبة كبيرة نسبياً ستقبؿانخفاض نسبة التركيز حيث يشغؿ مساحة سطح الم

كبيرة وبتالي ضياعات حرارية كبيرة وذلؾ حسب قانوف فورييو )التبادؿ الحراري مع الجو ستقبؿالممساحة سطح المحيط( وعمى الرغـ مف أف ىذه المركزات تستخدـ تقنية عالية في العزؿ الحراري لمماص )األنابيب المفرغة( التي

الجو المحيط( تؤدي إلى ضياعات -ولكف كبر سطح التبادؿ )الماص منخفض جداً تتميز بعامؿ توصيؿ حراري حرارية كبيرة.

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

04

إلى دقة عالية في تصنيع العاكس المقعر )عمى شكؿ قطع مكافئ( أي تحتاج آليات ىذا النوع حتاج يأما تقنيًا ات تكمفة إنشائية مقبولة اع بأبعاد كبيرة ولمسافات طويمة، إال أنيا ذلمّ معقدة لصناعة سطح زجاجي مقعر و

.محطات توليد الطاقة الكيروشمسية مقارنتا مع غيرىا مف المركزات الشمسية لذا ىذه المركزات األكثر شيرتا في

قطع المكافئال اتذ ةخطي ةشمسيال اتز مركّ محطة كيروحرارية تعتمد عمى ( 13-3الشكؿ )

وتنتج ما يزيد 18MW-14حجـ مشاريع القطع المكافئ التي تعمؿ حوؿ العالـ في الوقت الراىف يتراوح ما بيف مميوف متر 2مف الطاقة الكيربائية . أنشئ في جنوب كاليفورنيا تسعة محطات تشغؿ مساحة 500MWعف

وسميت "نظاـ توليد الكيرباء بالطاقة الشمسية" 1980مربع مف المرايا وقد بدأ توصيميا بشبكة الكيرباء عاـ (SEGS) ،( ومف المحطات أيضًاNevada Solar One بقدرة )64MW وفي اسبانيا فإَف مشروعي .(Andasol(و )Solnova الذيف مازاال تحت اإلنشاء سوؼ ينتجاف قدرة تعادؿ )250MW-h .مف الكيرباء

:)فرنيل(المستوية المركزات الشمسية الخطية .1.3.3.3

( على تطوٌر هذا النظام فً الوالٌات المتحدة بعدما Ausraٌتزاٌد االهتمام بعاكس فرنٌل الخطً وتعمل شركة )

فً شرق استرالٌا تغذي بالبخار الشمسً محطة قائمة لتولٌد 1MWمحطة تجرٌبٌة بقدرة 2003أقامت فً عام الكهرباء.

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

05

( المركز الخطي المستوية )فرنيؿ(14-3الشكؿ )

النموذج المطور عف المركز الخطي ذو القطع المكافئ وذلؾ بتجزئة القطع المكافئ مركزات فرنيؿ تعتبر وىي إلى ألواح مستوية متراكبة مع بعضيا تشكؿ قطع مكافئ .

وىذه المركزات ذات نسبة تركيز أكبر مف المركز الخطي ذو القطع المكافئ وبتالي زيادة درجات الحرارة ويعود كانية زيادة نسبة التركيز عبر زيادة مساحة سطح العاكس ألف األلواح تمتد عمى خط أفقي باإلضافة ذلؾ إلى إم

ف أف تجزئة القطع المكافئ إلى ألواح ىذه يعني أف لكؿ كول، مستقبؿ ىي ذاتيا في كال المركزيفإلى أف مساحة الي أتعقيد ميكانيكي في آلية التتبع الشمسي لوح يدور حوؿ محور األفقي بزاوية مختمفة عف الذي بجواره ىذا يعني

لكؿ لوحيف متناظريف حوؿ الماص ليما زاوية متغيرة في كؿ دقيقة عمى مدار النيار وىذا يزيد إلى التكمفة اإلنشائية وتعقيد آليات التحكـ.

مركزات األبراج الشمسية: .1.3.3.3رج مرتفع وتقوـ العديد مف العواكس تعتمد ىذه النماذج عمى استخداـ مستقبؿ األشعة الشمسية يتوّضع عمى ب

(Heliostats المتواجدة عمى األرض تركيز األشعة الشمسية عمى المستقبؿ مف )مرة، وتتبع 1000إلى 600ىذه العواكس الشمس عمى محوريف محور الست اليومي ومحور الميؿ الفصمي وتتوزع ىذه العواكس عمى األرض

تكوف المسافات بيف كؿ عاكس وآخر كافية لعدـ ظيور ظؿ عمى شكؿ نصؼ دائرة أو أشكاؿ آخر بحيثوبتالي العاكس األوؿ عمى سطح العاكس الثاني ألف ذلؾ يخفض مف شدة األشعة المعكوسة إلى المستقبؿ

( المركز األبراج الشمسية.15-3، ويبيف الشكؿ )انخفاض االستطاعة المرجوة

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

06

( المركز األبراج الشمسية15-3الشكؿ )

.C°0099إلى C°599وتتسـ ىذه المركزات بأنيا ذات درجات حرارة مرتفعة تصؿ مف

ويستخدـ ىذا النوع مف المركزات في محطات الطاقة فقط بسبب ضخامتيا وتعقيد داراتيا وقمة مرونتيا باإلضافة إلى تكاليفيا اإلنشائية المرتفعة خاصة في بناء البرج والمستقبؿ وآليات التوجيو لمعواكس وتعمؿ ىذه المركزات

و ما شابو( إلى درجات حرارة عالية تصؿ إلى بتسخيف مائع ما )نترات الصواديوـ أو نترات البوتاسيوـ أC°0999 تقريبا عبر تمرير ىذا المائع ضمف المستقبؿ المتوضع في أعمى البرج ليتبادؿ الحرارة ىناؾ ويعود إلى

خزانات حرارية موجودة عمى األرض بجوار البرج وتقوـ ىذه الخزانات الحرارية بحفظ الطاقة الحرارية أثناء النيار اقة إلى المنشاة البخارية في الميؿ ويرتبط مع ىذه المنشأة الشمسية منشأة بخارية تقميدية تقوـ بتوليد الطلتقدميا

، يمكنيا أيضاً تشغيؿ العنفة الغازية مما يستكمؿ احتياجات نظاـ الدارة المركبة ، والكيربائية عبر عنفات بخارية فقط في األوقات األخرى . %25عند الذروة و %35 بمغىذه األنظمة المتعددة يمكنيا تحقيؽ كفاءة حرارية تو

( في SOLGATE) شيدت أوروبا وأمريكا في الثمانينات والتسعينات ظيور المحطات التجريبية المبكرة مثؿ( بكاليفورنيا التي استخدمت الممح Solar twoالتي اعتمدت تسخيف اليواء المضغوط ، و ) اسبانيا

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

39

ومف المشاريع المميزة ،ا أيضاً بغرض االستخداـ الميميلمحرارة وكمخزف لي ( كناقؿmolten saltالمنصير) .MW 20بقدرة PS-20و البرج الشمسي MW 11بقدرة PS-10باسبانيا البرج الشمسي

:طبق القطع المكافئ .1.3.3.3

لألراضي الزراعية بالقرب مف القاىرة لتوليد بخار لضخ مياه الري 1912عاـ استخدـ ىذا النوع مف المركزات في باستخداـ محرؾ بخاري.

مباشرتًا عمى لتوليد الطاقة الكيربائية (Sterling)غ مركزات باستخدامو مع محرؾ ستيرلنياشتير ىذا النوع مف الشمسية، عنفات بخارية، مكثفات، ....( -عكس المركزات السابقة التي تعتمد عمى الدارات البخارية )مراجؿ بخارية

الذي يستفيد مف الطاقة الشمسية الحرارية ليحوليا ستيرلنيغتعتمد عمى محرؾ فإف عممية توليد الحركة الميكانيكية كما ز صغير نسبيًا )عند بؤرة المركز(وتكوف العممية ضمف حيائية تحوؿ طاقة كيربإلى حركة ترددية التي

.(16-3يوضح الشكؿ )

(16-3الشكؿ )

حركات بنجاح خالؿ السنوات العشر الماضية تتراوح قدرتيا موقد تـ تشغيؿ عدة نماذج مف ىذه األطباؽ ذات ال، لكف ىذا المركز األكثر تكمفة حاليًا مف باقي المركزات )الطبؽ الكبير(100kWوحتى kW 25و 10kWبيف

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

30

بالنسبة لواحدة االستطاعة الكيربائية بسبب التعقيد الكبير لممحرؾ ستيرلنيغ حيث ال يوجد سوى بضع شركات و باإلضافة إلى مردوده المنخفض ( (… Wizard Power – Sterling – Infiniaتصنع ىذا المحرؾ المتوقعة بيف المركزات. و مقارنة لمتكمفة اإلنشائية لواحدة الكيمو الواط الساعي الحالية (17-3ويوضح الشكؿ )

المتوقعة بيف المركزاتو ( مقارنة لمتكمفة اإلنشائية لواحدة الكيمو الواط الساعي الحالية17-3الشكؿ )

يستخدـ تكنولوجيا الطبؽ m2 500( االسترالية باألسواؽ طبؽ تبمغ مساحتو Wizard Powerطرحت شركة )( وتستخدـ الشركة النشادر لتخزيف طاقة الشمس بوسيمة كيميائية حرارية لحيف االحتياج ليا Big Dishالكبير )

لتوليد الكيرباء مما يتيح مواصمة توليد الكيرباء أثناء الميؿ أو تحت ظروؼ جوية غير مواتية لمتغطية المستمرة كما أف الواليات المتحدة األمريكية تممؾ أكبير محطة بالعالـ مف ىذا ب.عند الطماألساسي وأحماؿ الذروة لمحمؿ

.kW72 لكؿ طبؽ ةاالستطاعة االنفرادي MW 299النوع مف المركزات حيث تبمغ استطاعة المحطة بالمجمؿ

وسنتحدث عف ىذا المركز بشكؿ مفصؿ بالفصؿ التالي كونو محور البحث.

بيف المركزات وىذه بعض الجداوؿ لممقارنة

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

37

( يقارف بيف المركزات الثالث القطع المكافئ و األبراج و الطبقي1-3الجدوؿ )

( يقارف بيف المركزات الثالث القطع المكافئ و األبراج و فرنينؿ و الطبقي1-3الجدوؿ )

ضوئية:كهرو الالخاليا .1.3تتكوف ىذه الخاليا مف طبقتيف مف أنصاؼ النواقؿ إحداىا سالبة و األخرى موجبة وتعتمد في توليد الكيرباء

ويتكوف قطبيف بتحرير االلكترونات نتيجة اصطداـ األشعة الشمسية بيذه المواد التي تصنع عمى شكؿ صفائح ا إما عمى التسمسؿ أو التفرع حسب سالب وموجب عمى طرفيف ىذه الخمية و يتـ توصيؿ عدد كبير مف الخالي

الحاجة ثـ يحوؿ التيار المستمر الناتج عف ىذه الخاليا إلى متناوب بعد تخزينو بالمدخرات لتأميف استمرارية ( شكؿ ىذه الخاليا.18-3بالعمؿ ويوضح الشكؿ )

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

30

( الخاليا الضوئية18-3الشكؿ )

% 20- 10فعة بسبب انخفاض مردودىا الذي يتراوح مابيف لكف ىذه الخاليا ذات تكمفة أولية لواحدة الطاقة مرتلذا فإف األبحاث الحالية تذىب لتطوير ىذه الخاليا وذلؾ بعمميات التبريد أو التيجيف بحث يتـ االستفادة مف ىذه

واحدة الخاليا بالطاقة الكيربائية والحرارية ألف االختبارات وجدت أف ارتفاع درجة حرارة ىذه الخاليا درجة مئوية ف ارتفاع درجة حرارة ىذه الخاليا أمر ال% 0.5يخفض مف مردودىا ، بد منو بسبب تعرضيا لألشعة الشمسوا

وتستخدـ حاليًا في ىناؾ أفكار أخرى لتطوير ىذه الخاليا بالتتبع لشمس كما ىو الحاؿ في المركزات الشمسية.و بمدنا لتغذية اإلشارات المرورية المضيئة و جياز حجز مواقؼ السيارات.

:المواقط الشمسية الهجينة .1.1

الهجينة الكهرومائية:الشمسية المواقط .1.1.3وىي نموذج مطور عف الخاليا الكيروضوئية حيث كما ذكرنا أف الخاليا الكيروضوئية عندما تسخف ينخفض

تتـ االستفادة مف الحرارة المنبعثة مف ىذه الخاليا بتسخيف ماء المار ضمف أنابيب المالمسة مردودىا وبتالي لسطح الخمفي ليذه الخاليا وبيذا نكوف قد استفدنا مف كال الطرفيف تسخيف ماء و رفع مردود الخاليا وبيذه العممية

.وتعتبر قفزة جيدة بالمردود %40نستطيع أف نحصؿ عمى مردود كمي يقارب الهجينة الكهروهوائية:الشمسية المواقط .1.1.3

وىي تمامًا كالنموذج السابؽ ولكف بدؿ تسخيف الماء يكوف اليواء ىو وسيط التبريد حيث ينقؿ اليواء ضمف ( ىذه الفكرة.19-3مجاري لممكاف المراد تدفئتو كـ يوضح الشكؿ )

الشمسيةلث المواقط الثاالفصؿ

33

( الخاليا الكيروضوئية اليجينة19-3الشكؿ )

:الكهربائية –ريحية –المواقط الشمسية الهجينة الحرارية .1.1.1وٌقصد بهذا النموذج المدخنة الشمسٌة وهً عبارة عن مجموعة أفكار هندسٌة ترمودٌنامٌكٌة و تقوم على تسخٌن

وٌتوسط هذا البٌت الزجاجً مدخنة km2 7تبلغ الهواء بطرٌقة البٌت الزجاجً على مساحة كبٌرة من األرض

فً بداٌتها عنفة رٌحٌة فٌنتقل الهواء من الجوانب البٌت لٌدخل المدخنة بسبب التسخٌن m 0999ٌبلغ ارتفاعها

MW 100 -200مابٌن )فرق الكثافة( لٌدور العنفة الرٌحٌة المربوطة مع مولدة لنحصل على الطاقة الكهربائٌة

( هذه الفكرة.20-3وٌوضح الشكل)،

الشمسية باستراليا( المدخنة 20-3الشكؿ )