المزارع الشمسية

[Mohammad Abouzied]

المزارع الشمسية

كلن أشهر مشروع قدم بهذا الصدد هو مشروع مدير مركز الأبحاث البصرية في جامعة اريزونا آدن مينيل ، فقد وضع تصميماً لمفاعل شمسي تبلغ طاقته (1000) ميغاوات ويقضي هذا المشروع بتجميع أشعة الشمس بواسطة صفائح مغطاة بطبقات ماصة للأشعة ثم تضاف إليها أنواع من المصافي تعطي بخاراً عند درجة (540) مئوية وتحت يساوي (84) مرة الضغط الجوي .

تجمع الحرارة التي تلتقطها هذه الصفائح بواسطة سائل صوديوم ، ثم تنتقل إلى خزان من الملح السائل المنعزل عن الخارج بشكل يتيح له تخزين كمية الحارة كلها وضغطها لإنتاج البخار الذي يسير التوربينات ويعطي الكهرباء ، وحسب تقديرات مينيل نفسه فإن مردود هذا المفاعل يصل إلى 30% ، بالإضافة إلى ذلك يمكن تخطي الصعوبات التي تطرأ في الأيام الممطرة لعملية تخزين الحرارة التي بإمكانها أن تستمر لساعات عديدة .

على كل حال فكل المحاولات والإمكانات التي تحاول الاستفادة من الطاقة الشمسية توجد بعض المشكلات التي تجعل استخدام طاقة الشمس على نطاق واسع وبشكل اقتصادي صعباً جداً .

ومن هذه المشكلات ما يلي :

1- قلة كمية الأشعة الشمسية الساقطة على وحدة السطح حيث انه لابد من استخدام مساحات واسعة من المجمعات الشمسية لاستقبال مقدار كافٍ من الإشعاع لتحويله إلى طاقة مفيدة .

2- انخفاض كفاءة المجمعات الشمسية المستخدمة بسبب الفاقد من طاقة الشمس الساقطة .

3- تغير كمية الطاقة المجمعة خلال اليوم وعلى مدار فصول السنة وذلك بسبب التغير في كمية إشعاع الشمس .

[Mohammad Abouzied]

المفاعلات الشمسية

تم إنشاء أول مفاعل شمسي في العالم في مختبر أود يلو(ODEILLO ) موصول بشبكة توزيع كهربية . ويستخدم هذا المفاعل لاقطات للضوء مؤلفة من مرايا تعمل لتركيز أكبر قدر من الأشعة واستخدامها أما التجربة فكانت تهدف إلى تجميع كافة المعطيات التجريبية حول مسألتين دقيقتين تتعلقان بشكل أو بآخر بالمفاعلات الشمسية :

عمل مولّد البخار الشمسي وتنظيم عملية تخزين الكهرباء .

كانت منشآت أود يلو بمثابة صورة للمفاعلات الشمسية التي أنشئت حالياً في فرنسا والولايات المتحدة الأمريكية واليابان والتي تتراوح قدرتها بين عشرات الكيلو وات وعشرات الميغاوات .

وجميع هذه المفاعلات تستخدم المرايا العاكسة لتركيز أشعة الشمس وبالتالي الحصول على كمية من الحرارة مرتفعة بإمكانها حمل سائل معين إلى درجة الغليان وإدارته لمحرك بخاري أو توربين مولّد الكهرباء .

وبالرغم من أن المفاعلات الشمسية كان معروفاً منذ زمن بعيد فإنها لم تحتل مكانة مرموقة .

[Mohammad Abouzied]

كيف يعمل المفاعل الشمسي

جميع المفاعلات الشمسية تعمل تبعاً لمبادئ ثابتة ومعروفة . ففي البدء كان المفاعل يشتعل بواسطة تركيز ضوئي لأشعة الشمس بواسطة مرايا عاكسة ومتنوعة . وبالإمكان استخدام حقول من المرايا المشابهة والموجهة تعكس كافة الأشعة وتركزها في نقطة واحدة وهذه المرايا هي اسطوانة واحدة أو قطعية متكافئة أو مزيج من الاثنين معاً . وبالإمكان أيضاً استخدام العدسات التي تفي نفس الغرض لولا صعوبة صناعتها بأحجام كبيرة تحول دون ذلك .

ولكن من الصعب القيام بعملية تركيز لأشعة تكون بطبيعتها مبعثرة ومتقطعة وبالتالي فهذا النوع من المفاعلات لا يعمل بشكل جيد إلا في البلدان المشمسة غالباً .

وبسبب عملية التركيز هذه فإن الإشعاع يصبح على المساحة التي تلتقط الضوء أي المرجل الشمسي ، أكبر من مائة مرة ، وحتى بألف مرة .

يخترق هذا المرجل سائل ما أو معدن مسيّل ما أو حتى جسم ٌ جامد ٌ مقاوم وهذه المجموعة تشكل الحلقة الحرارية الأولى .