تسجيل الدخول

تقنية الطاقة الشمسية

نظرة عامة

تعدّ الشمس مصدرًا أساسيًّا للطاقة حيث ينتج عنها معظم مصادر الطاقة على سطح الأرض، وتعدّ الطاقة الشمسية بشقّيها: الحراري والضوئي من أهم مصادر الطاقة المتجددة المتولدة من الشمس، ولتميّز المملكة العربية السعودية بوفرة مصادرها من الطاقة بخاصّة الطاقة الشمسية- إذ تُعدّ المملكة من أعلى المناطق استقبالًا لأشعة الشمس- فإنّ جهود المركز الوطني لتقنية الطاقة الشمسية بمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية تنصب حول الاستفادة من هذه الطاقة كأحد أهم مصادر الطاقة المكملة للنفط والغاز، وهو محور الأبحاث التي يجريها المركز وخاصة ما يتعلق بتحويل الضوء القادم من الشمس إلى كهرباء، وهو ما يعرف باسم الطاقة الكهروضوئية.

تتركّز نشاطات المركز في دراسة مصادر الطاقة المتجددة وتطبيقاتها الملائمة للمملكة العربية السعودية، وإجراء البحوث التطبيقيّة المناسبة لضمان استفادة المملكة من هذه التقنية، وكذلك عمل الدراسات الاستشارية المتعلّقة بمجال الطاقة الشمسيّة.

ومن أهم أهداف المركز الوطني لتقنية الطاقة الشمسيّة ما يلي:

  • نقل صناعة تقنية الطاقة الشمسية الضوئيّة والحراريّة وتوطينها وتطويرها في المملكة العربية السعودية.
  • تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المتكاملة والملائمة لأجواء المملكة، والإشراف على تنفيذ مشروعاتها الأوليّة.
  • البحث في العلوم المتقدمة للطاقة الشمسية وتطبيقاتها المختلفة.
  • إجراء التجارب الميدانية لتطوير هذه التقنيات المتعلقة بالطاقة الشمسية ودراسة مدى جدوى استخدامها في المملكة.
  • المشاركة والتعاون الوثيق مع الهيئات العلمية المختلفة المهتمة بتطوير الطاقة الشمسية محليًا ودوليًا.
  • وضع خارطة الطريق المناسبة لنقل صناعة تقنية الطاقة الشمسية في المملكة وتطويرها.
  • توعية المجتمع بأهميّة الطاقة الشمسية وتطبيقاتها في المملكة.

دور المدينة في مجال تقنية الطاقة الشمسية

تدعم مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية وتشجّع البحث العلمي لتقنيات الطاقة المتجدّدة وبالأخص تقنيات الطاقة الشمسيّة، للتوصّل إلى حلول تقنية مبتكرة لتقنية الطاقة الشمسية بكفاءة اقتصاديّة تساعد على تلبية الطلب المحلي والعالمي المتنامي على الطاقة. برنامج تقنيات الطاقة الشمسية يدعم الدراسات والبحوث العلمية في مجال الطاقة الشمسية، ويوفّر حلولًا اقتصاديّة لتقنيات الطاقة الشمسية في الوقت الذي يتنامى معه الطلب على الخدمة الكهربائيّة، مع زيادة مستمرة في عدد السكان، بالإضافة إلى المناخ ذي الطبيعة الصحراويّة. هذه العوامل تحتم توطين تقنيات الطاقة الشمسية وتطويرها لإنتاج أنظمة طاقة شمسية عالية الكفاءة، وتشمل الأهداف الاستراتيجيّة لبرنامج تقنيات الطاقة الشمسية: تطوير تقنيات محليّة متطوّرة لإنتاج أنظمة خلايا شمسيّة ذات تكلفة اقتصادية منافسة، وبناء مختبرات قياس عالية الأداء، واختبار جودة الخلايا الشمسية المصنّعة منها محليًّا والمستوردة، مع توفير البنى التحتيّة اللازمة لكلّ مشروع استراتيجي، كما أنّها تعمل على دمج جهود المنظمات المعنيّة في المملكة من أجل تحسين كفاءة المؤسسات الرئيسة المعنية في القطاعين العام والخاص، لتوفير فرص استثماريّة جديدة في القطاع الخاص، وتعزيز دور العلوم والتقنية في تقنيات الطاقة الشمسيّة والمستدامة، وتطوير القوى العاملة المؤهلة في هذا القطاع. ولمنع الازدواج في المجهودات نسّقت المدينة مع المؤسسات العلمية والأجهزة الحكومية ومراكز البحوث في المملكة في مجال أبحاث الطاقة الشمسية وتقنياتها، كما تم تشكل لجان تنسيق تتكون من خبراء في هذه الأجهزة المرتبطة أعمالها بأعمال المدينة، كما تقدّم المدينة دعمًا لبرامج البحوث المشتركة بين المملكة والمؤسسات العلميّة الدوليّة لمواكبة التطوير العلمي العالمي سواء عن طريق تنفيذ بحوث مشتركة، أو تقديم منح دراسيّة وتدريبيّة لتنمية الكفاءات لإعداد وتنفيذ برامج البحوث، وتقديم منح لإجراء بحوث علميّة تطبيقيّة.

المشاريع

يهدف المشروع إلى توطين تقنيات تصنيع وإنتاج ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتطويرها بما يتلاءم مع بيئة المملكة، والمساهمة في سد احتياج المشاريع الوطنية من الألواح الكهروضوئية، حيث تم إنشاء مصنع للخلايا الشمسية بقدرة 12 ميغاوات سنوياً. حصل المصنع على شهادة الأيزو 9001-2008 وشهادة IEC 61215 وشهادة IEC 61730 كما تم البدء في التوسع في إنتاج الألواح الكهروضوئية وذلك من خلال مصنع بسعة 100 ميغاوات سنوياً وسيكون لمخرجاته أثر في رفع نسبة تمثيل الطاقة المتجددة في المملكة وتدريب الكوادر السعودية وتوطين التقنية والتوعية العلمية والتصنيعية لمثل هذه التقنيات.
يعد المشروع جزءاً من مبادرة خادم الحرمين الشريفين لتحلية المياه المالحة بالطاقة الشمسية. حيث يهدف إلى توطين تقنيات المجمعات الكهروضوئية المركزة وتطويرها إلى إنتاج مجمعات شمسية عالية التركيز (UHCPV) بكفاءة عالية بواسطة تركيز أشعة الشمس 1600 مرة وذلك باستخدام خلايا شمسية ثلاثية الوصلة ذات كفاءة عالية وتركيبها على نظام متابع شمسي لمحورين بقدرة 10 كيلو وات. وتم إقامة محطة بقدرة 30 كيلو وات في محطة أبحاث العيينة ومحطة بقدرة 10 كيلو وات في محطة أبحاث الخفجي كذلك 10 مجمعات تنتج 5 كيلو وات بكفاءة تقارب 35% ويعمل على التطوير الحالي فريق عمل سعودي بالكامل.
يقدم المشروع من خلال مختبر الموثوقية العديد من الخدمات للشركات المحلية والجهات البحثية والتطبيقية منها الاختبارات القياسية للأداء واختبار جودة المنتج وتأثير الظروف الجوية والبيئية عليه طبقاً للمواصفات القياسية العالمية والسعودية. يضم المختبر مجموعة من وحدات الاختبار المتطورة والمزودة بأحدث أجهزة القياس والتحليل لاختبار مكونات ونظم التسخين الشمسي للمياه والهواء، ويهدف إلى توثيق المعلومات اللازمة في مجال الطاقة عن طريق إنشاء بنك للبيانات تكون مهمته المساعدة في مجال الأبحاث والدراسات. حصل المختبر على اعتمادات دولية كأول مختبر دولي في المنطقة.
يهدف هذا المشروع إلى تطوير واختبار جهاز عاكس التيار المتردد المصغر (Micro-Inverter) لتحويل طاقة الخلايا الشمسية ذات التيار الثابت إلى طاقة ذات تيار متردد، وقد تم خلال هذا المشروع تصميم وتطوير وتصنيع 24 جهازاً وربطها بالشبكة الكهربائية بمحطة أبحاث العيينة، التي أثبتت كفاءتها وموثوقيتها، ويجري العمل حالياً على إنشاء خط إنتاج للعواكس الكهربائية المناسبة لربط الحقول الكهروضوئية بالشبكة الكهربائية وبسعات متعددة، وسيكون لمخرجاته أثر على الاستخدام الأمثل للطاقة الشمسية بالمملكة. ويستفيد من المشروع الجهات التالية: مزودو خدمة الكهرباء وشركات الطاقة.
يهدف هذا المشروع إلى تطوير وتصنيع وتوريد مكثف عالي الجودة بالمملكة العربية السعودية بسعة 10 كيلو وات ساعة وذلك باستخدام تقنية أنابيب الكربون النانو مترية لأغراض تخزين الطاقة إضافة إلى إنشاء مختبر متكامل لأبحاث ودراسة واختبار المكثفات الفائقة. تطوير وتصنيع مكثف بسعة 0.1 كيلو وات ساعة كنموذج أولي للمكثف سعة 10 كيلو وات ساعة. إعداد الدراسة لإنشاء مختبر خاص بأبحاث المكثفات الفائقة وتجهيز قائمة الأجهزة والمعدات اللازمة لذلك.
يهدف المشروع إلى تصميم وتوريد مكثف فائق يستخدم في معالجة المياه المالحة كبديل لأنظمة تحلية المياه التقليدية. باستخدام المكثفات الفائقة بقدرة 100 لتر / الساعة معتمدة على تقنية أنابيب الكربون النانو مترية، وينفذ المشروع حسب المراحل التالية: تحديد عناصر وخواص أنابيب الكربون النانومترية المعتمدة على نظرية التدفق. وضع نماذج رياضية لتشغيل فعال وموثوق لنظام تدفق المياه. بحث تأثيرات تقنية الكربون النانومترية. معرفة محددات التطبيقات التجارية لتقنيات أنابيب وهياكل الكربون النانومترية.

تم التطوير من قبل وحدة تقنية المعلومات بمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية