معلومات مثيرة حول مشروع الطاقة الشمسية العملاق الذي تم تفكيكه في الصين.. ملايين الألواح المستعملة يحتاجها الفقراء حول العالم

أعلنت الصين عزمها تفكيك مشروع الطاقة الشمسية العملاق وإزالته، وذلك بسبب مخالفته لشروط إقامة أي مشروعات للطاقة المتجددة بالقرب من مجاري الأنهار والبحيرات.

ويقع المشروع العملاق على بحيرة تيانغانغ في مقاطعة جيانغسو؛ حيث إنه يُستخدم في توليد الكهرباء ويغطي أكثر من نصف محيط البحيرة، حسبما ذكرت صحيفة “تشاينا ديالوغ”.

ويأتي قرار تفكيك مشروع الطاقة الشمسية العملاق في الصين، وسط تخوفات من أن يؤثر وجوده بشكل سلبي في طرق تدفق المياه في البحيرة لاحقًا، وفق معلومات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

نشأة المشروع

تأسس مشروع الطاقة الشمسية العملاق في الصين، في عام 2017، بتكلفة بلغت 1.1 مليار دولار أميركي؛ حيث بلغت سعة توليد الكهرباء منه 1 غيغاواط.

وصدر قرار وزارة الموارد المائية الصينية بتفكيك المشروع في نهاية شهر مايو/أيار 2022، ليكون عمر المشروع 5 سنوات فقط.

ووفق معلومات، اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة؛ فإن مشروع الطاقة الشمسية العملاق في الصين، تصطف ألواحه الشمسية جنبًا إلى جنب، مشكّلة نصف محيط بحيرة تيانغانغ، ويستخدم في توليد الكهرباء بالإضافة إلى استخدامه في الإنتاج السمكي.

قرارات صارمة

قالت وزارة الموارد المائية في الصين إن مشروعات الطاقة المتجددة يجب عدم بنائها على شواطئ البحيرات والأنهار أو آبار المياه الجوفية، والمناطق القريبة منها.

ووضعت الوزارة، الشهر الماضي، كتيبًا إرشاديًا، يضم قواعد تعزز طريقة إدارة الموارد المائية من البحيرات والأنهار والآبار الجوفية، قالت فيه إن الدولة خلال السنوات القليلة الماضية -في ضوء مساعيها لتحقيق الحياد الكربوني- أنشأت مشروعات متجددة، ولكن هذا الأمر أصبح محظورًا الآن.

واقترحت الوزارة الصينية تشكيل لجنة لتقييم آثار مشروعات الطاقة المتجددة، التي لا تحتل مساحات من الأنهار والبحيرات مباشرةً، أو تؤثر في تدفق المياه بها، والأنظمة الأيكولوجية المحلية المحيطة.

وتمتلك الصين سعة ضخمة تصل إلى 306 غيغاواط من الطاقة الشمسية، و328 غيغاواط من طاقة الرياح، وهو أعلى مستوى عالميًا.

اقرأ أيضًا: هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء لإنتاج الكهرباء؟ تقرير يجيب

هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء؟ سؤال تتزايد الحاجة إلى إجابته يومًا بعد يوم، مع تزايد التوجه العالمي نحو الطاقة المتجددة بصفتها مصدرًا نظيفًا للكهرباء.

ولأن الطاقة الشمسية واحدة من المصادر المتجددة التي يمكن اقتناؤها في المنازل، ولا تحتاج إلى مساحات شاسعة مثل طاقة الرياح، فهي تعدّ أملًا للكثير من الدول النامية والمتقدمة على حدّ سواء، للحصول على كميات من الكهرباء من مصادر بديلة للوقود الأحفوري.

ومع الحاجة إلى مصدر موثوق وآمن للكهرباء، يتزايد التساؤل حول (هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء؟)، وذلك نظرًا للطبيعة المتقطعة لأشعة الشمس التي قد تحجبها الغيوم، ويرى بعضهم ممن لا يملكون معلومات كافية عن كيفية عمل الألواح الشمسية أنها قد لا تمدّهم باحتياجاتهم من الكهرباء في الشتاء أو الظروف الطقسية التي تفرض غياب الشمس.

كيف تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء؟

الإجابة عن سؤال: “هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء؟” يحتاج إلى الإلمام أولًا بآلية عمل الألواح الشمسية، التي تشهد تطورًا يومًا بعد يوم.

وفقًا لموقع “ترينا سولار” التقني المتخصص في الطاقة الشمسية، وما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة، فإن الألواح الكهروضوئية الشمسية تلتقط ضوء الشمس، وتطلق الإلكترونات الموجودة بخلايا السيليكون في لوح الطاقة لتصبح تيارًا كهربائيًا مباشرًا، ثم يحوّل العاكس التيار المستمر إلى تيار كهربائي متناوب، ما يجعله صالحًا للاستخدام.

وبعد الانتهاء من عملية توليد الكهرباء من خلال الألواح الشمسية، يمكن تخزين الكهرباء الفائضة غير المستهلكة في بطارية، أو إعادتها إلى شبكة الطاقة، كما يمكن سحب كهرباء إضافية من الشبكة إذا كان المستخدم في حاجة إلى كميات أكبر من كفاءة توليد الألواح الشمسية.

تطوير الألواح الشمسية

مع تسارع التوجه العالمي نحو الطاقة المتجددة، أجاب العلم عن سؤال: (هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء؟)، من خلال تطوير الألواح الشمسية، بحيث يمكنها العمل في ظروف طقسية مختلفة، وذلك بهدف المساعدة في تحقيق الحياد الكربوني عالميًا بحلول عام 2050.

ومؤخرًا، تمكّن العلماء من تطوير ألواح شمسية بإمكانها العمل ليلًا وفي الظروف الممطرة أيضًا، لكي تصبح الطاقة الشمسية مصدرًا دائمًا للكهرباء، بغضّ النظر عن ظروف الطقس، وأيضًا بغضّ النظر على التوقيت الفصلي، سواء في الشتاء أو الصيف، وسواء غابت الشمس أو استمر ضوؤها لأوقات طويلة.

وأشار تقرير لمنتدى الاقتصاد العالمي، اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة، إلى أن الألواح الشمسية أصبحت ذات جدوى اقتصادية للدول الفقيرة التي تواجه عجزًا في الكهرباء، لا سيما أن أسعارها انخفضت بنسبة 80% خلال السنوات الـ10 الماضية.

واختبر مجموعة من الباحثين في جامعة ستانفورد ألواحًا شمسية يمكنها إنتاج الكهرباء حتى عندما تغرب الشمس، بخلاف الألواح العادية التقليدية التي تعمل في النهار فقط؛ إذ تحافظ الألواح الجديدة على انتظام عملية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية على مدار الساعة.

ويقوم هذا الابتكار على نظرية برودة الألواح الشمسية في الليل، إذ يمكن توليد الكهرباء من اختلاف درجات الحرارة بين هذه الألواح الباردة والهواء الدافئ المحيط بها، وذلك باستخدام مولد كهربائي حراري، يُنتج الكهرباء مع مرور الحرارة داخله.

ويتوقع الباحثون أن تصنيع هذه الألواح الشمسية ونشرها سيوفر مصدرًا موثوقًا للكهرباء، تمدّ نحو 750 مليون شخص حول العالم بالطاقة التي يفتقرون إليها.

تقنيات أخرى للألواح الشمسية

طوّر باحثون في جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية جهازًا يشبه في طريقة عمله نظارات الرؤية الليلية، يُرَكَّب على الألواح الشمسية، والذي يمكن بوساطته إنتاج الكهرباء من الإشعاع الحراري.

ونشرت مجلة “إيه سي إس” العلمية، التابعة لمركز التميز “إكسيتون ساينس”، نتائج أبحاث الجامعة الأسترالية، والتي كشفت أن الإشعاع الشمسي يُسخِّن القشرة الأرضية خلال ساعات النهار، لكن هذه الطاقة تُفقَد في برودة الفضاء عند غروب الشمس.

وعمل الباحثون على استغلال هذه الحرارة المُهدرة، من خلال تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى طاقة كهربائية، إذ استخدموا جهازًا لتوليد الكهرباء يسمى “الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري”، يستخدم تقنية مشابهة تمامًا لتلك الموجودة في تقنيات الرؤية الليلية.

الألواح الشمسية والجليد والمطر

على عكس ما يتصوره بعضهم، بأن الجليد قد يمنع الألواح الشمسية من توليد الكهرباء، فإن الثلج قد يشكّل عاكسًا جيدًا يزيد من كميات الضوء الواردة إلى ألواح الطاقة الشمسية، ومن ثم يمكّنها من أداء عملها، كما إن هذه الألواح تخضع لاختبارات تضمن عملها في الظروف المختلفة.

وحسم علماء جامعة سوشو الصينية الجدل حول (هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء أم لا)، بتوصّلهم إلى أن الاحتكاك الناتج عن سقوط قطرات الأمطار الغزيرة على الألواح، يمكن استغلاله في تعزيز توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، وذلك بوساطة استخدام مولد كهربائي فوق لوح شمسي تقليدي، يحوّل قطرات المطر إلى كهرباء.

وبالنسبة للغبار وتأثيره في حجب الضوء عن الألواح الشمسية، توصّل العلماء إلى إمكان استخدام روبوتات التنظيف الجاف المستقلة، والتي توفر الكثير من الوقت والجهد في تنظيف الخلايا، إذ تعمل هذه الروبوتات ليلًا للحدّ من تعطيل الألواح في أثناء توليد الكهرباء نهارًا.

أنواع الألواح الشمسية

لمعرفة هل تعمل الطاقة الشمسية في الشتاء أم لا، يجب أولًا معرفة أنواع الألواح الشمسية المستخدمة في عملية توليد الكهرباء، وهل تعمل جميعها بالكفاءة نفسها أم لا.

وفق موقع إيكو ووتش، المعني بالشؤون البيئية، فإن الخلايا الشمسية أحادية البلورة والخلايا الشمسية متعددة البلورات تختلف في تكوين مادة السيليكون، وذلك على الرغم من أن النوعين يؤديان الوظيفة نفسها، وهي تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.

وتمتاز الألواح الشمسية أحادية البلورة “مونوكريستالين”، بأن كل خلية كهروضوئية شمسية فيها تكون مصنوعة من بلورة سيليكون واحدة، ولها مظهر مميز بلون داكن وحوافّ مستديرة، وتكتسب فاعليتها من نقاء السيليكون، الذي يصل بمعدل كفاءتها إلى 22%، وهي كفاءة أعلى من الخلايا متعددة البلورات، ويصل عمرها الافتراضي إلى 40 عامًا، وتصلح للاستخدام في المساحات المحدودة.

في المقابل، تتكون كل خلية شمسية في الخلايا متعددة البلورات “بوليكريستالين” من عدّة قطع “كسر” بلورية من السيليكون مدمجة معًا، ولها مظهر مختلف، إذ إن المربعات والزوايا غير المقطوعة يأخذ معظمها اللون الأزرق، ويتراوح عمرها الافتراضي بين 20 و35 عامًا، ولا تتعدى درجة كفاءتها 17%.

ويواجه كلا النوعين انخفاضًا مؤقتًا في كفاءة إنتاج الكهرباء عند ارتفاع درجة حرارة الألواح، ولكن الخلايا الشمسية أحادية البلورة تُعَدّ أقلّ تأثرًا بالحرارة.

اقرأ أيضًا: تطوير ألواح الطاقة الشمسية بتقنيات جديدة لإنتاج الكهرباء ليلًا

بينما تعمل التقنيات التقليدية المستخدمة في ألواح الطاقة الشمسية، من خلال امتصاص أشعة الشمس فقط لتوليد الكهرباء، يواصل العلماء العمل لإيجاد تكنولوجيات حديثة، يمكن من خلالها توليد الكهرباء ليلًا.

وفي تكنولوجيا حديثة، يختبرها علماء في جامعتين، هما ستانفورد الأميركية ونيو ساوث ويلز الأسترالية، أظهرت التقنيات الجديدة إمكان توليد الكهرباء في الليل، من خلال تخزين الكهرباء أو الحصول على الموجات تحت الحمراء، وفق ما نقل موقع “سيا سات دايلي” العلمي.

وطوّر الباحثون بجامعة ستانفورد في ولاية كاليفورنيا الأميركية نوعًا جديدًا من ألواح الطاقة الشمسية، تجمع وتحوّل أشعة الشمس إلى كهرباء في النهار، ولكنها قادرة على تحويل الطاقة المنبعثة من التبريد الإشعاعي إلى كهرباء بعد الغروب.

إطالة عمر الألواح

قال تقرير لموقع “مونت كارلو”، إن هذه التكنولوجيا يمكنها إطالة عمر ألواح الطاقة الشمسية بشكل كبير.

وبحسب التقرير، فإن هذه التكنولوجيا ستجعل من الألواح الشمسية مصدرًا دائمًا للطاقة لأكثر من 750 مليون شخص حول العالم يعيشون في الظلام، دون أيّ مصدر للكهرباء.

ورغم أن هذه التكنولوجيا ما زالت في بدايتها، وتحتاج لأعمال تطوير قبل استغلالها تجاريًا، فإنها قابلة للانتشار بشكل كبير.

استخدام الإشعاع الحراري

أمّا عن تقنيات جامعة نيو ساوث ويلز، فقد طوّر الباحثون جهازًا يشبه نظارات الرؤية الليلية، يمكن من خلاله توليد الكهرباء من الإشعاع الحراري بوساطة ألواح الطاقة الشمسية.

ووفقًا لمجلة “إيه سي إس” العلمية، التابعة لمركز التميز “إكسيتون ساينس”، التي نشرت نتائج الأبحاث الأميركية، فقد يتمكن العالم قريبًا من استخدام الطاقة الشمسية هائلة القوة، حتى في الظلام، قريبًا، لا سيما مع التقدم الكبير في تطوير تقنيات الالتقاط الحراري.

ويسخّن الإشعاع الشمسي القشرة الأرضية بشكل كبير خلال ساعات النهار، لكن هذه الطاقة تُفقَد في برودة الفضاء عندما تغرب الشمس، لذا عمل الباحثون على اختبار الجهاز القادر على تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى طاقة كهربائية.

واستخدم الفريق، بما في ذلك أعضاء مركز التميز، جهازًا لتوليد الكهرباء يسمى “الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري”، إذ يستخدم تقنية مشابهة تمامًا لتلك الموجودة في تقنيات الرؤية الليلية.

محاكاة تقنيات قديمة

قال الباحث المساعد في مركز التميز إكسيتون ساينس، نيكولاس إيكينز دوكس، إن العالم اكتشف، في أواخر القرن 18 ومطلع القرن 19، أن كفاءة المحركات البخارية تعتمد على اختلاف درجة الحرارة عبر المحرك، ومجال الديناميكا، الآن تنطبق المبادئ نفسها على الطاقة الشمسية.

وأضاف: “توفر الشمس المصدر الساخن، وتوفر ألواح الطاقة الشمسية الباردة نسبيًا على سطح الأرض امتصاصًا باردًا، وهذا يسمح بإنتاج الكهرباء.. ومع ذلك، عندما نفكر في انبعاث الأشعة تحت الحمراء من الأرض للفضاء الخارجي، فإن الأرض هي الجسم الدافئ نسبيًا، مع الفراغ الشاسع للفضاء شديد البرودة”.

وتابع: “عادةً ما نفكر في انبعاث الضوء على أنه شيء يستهلك الطاقة، ولكن بالنسبة للأشعة تحت الحمراء، التي تجعلنا نتوهج جميعًا بطاقة مشعّة، اتضح أنه من الممكن استخراج الطاقة الكهربائية”.

ولفت إلى أنه لا توجد حتى الآن المادة “المعجزة” التي ستجعل الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري حقيقة مستخدمة في واقعنا اليومي، لكن حتى الآن، قُدِّم الدليل على إمكان تطبيق هذا المبدأ، مضيفًا: “نحن حريصون على معرفة مدى قدرتنا على تحسين هذه النتيجة في السنوات القادمة”.

المصدر: الطاقة – مواقع إلكترونية