مع تقدم تكنولوجيا صناعة الطاقة المتجددة، تعتبر فكرة مشروع الطاقة الشمسية هي الأهم، حيث أن الطاقة الشمسية هي إشعاع من الشمس قادر على إنتاج الحرارة، والتسبب في تفاعلات كيميائية، أو توليد الكهرباء.
مع العلم إن إمكانات الطاقة الشمسية هائلة، حيث تستقبل الأرض حوالي 200000 ضعف إجمالي قدرة توليد الكهرباء اليومية في العالم كل يوم على شكل طاقة شمسية. ولكن، على الرغم من مجانية الطاقة الشمسية، إلا أن التكلفة المرتفعة لجمعها وتخزينها لا تزال تحد من استخدامها في أماكن متعددة.
ومن بين الأجهزة الأكثر شيوعًا المستخدمة لالتقاط الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة حرارية، هي مجمعات الألواح المسطحة، والتي تُستخدم لتطبيقات التسخين الشمسي. وبما أن شدة الإشعاع الشمسي الساقطة على سطح الأرض منخفضة، يجب تغطية مساحة كبيرة من الأرض بهذه المجمعات. حتى في الأجزاء المشمسة من المناطق المعتدلة في العالم، على سبيل المثال، يجب أن تبلغ مساحة المجمع حوالي 40 مترًا مربعًا (430 قدمًا مربعًا) لتجميع طاقة كافية لتلبية احتياجات الطاقة لشخص واحد.
أهمية الطاقة الشمسية
يمكن استخدام ضوء الشمس، أو الطاقة الشمسية، مباشرة لتدفئة وإنارة المنازل والشركات، وتوليد الكهرباء، وتسخين المياه الباردة، والتبريد بالطاقة الشمسية، ومجموعة متنوعة من الاستخدامات التجارية والصناعية الأخرى. ونظرًا للقلق المتزايد بشأن تغير المناخ، فإن الأمر الأكثر أهمية، هو حقيقة أن توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية يمثل بديلًا نظيفًا للكهرباء من الوقود الأحفوري، مع عدم تلوث الهواء والماء، وبدون زيادة في الاحتباس الحراري، وعدم وجود مخاطر ارتفاع أسعار الكهرباء، وعدم وجود تهديدات لصحة البشر العامة.
ووفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية، فإن كمية ضوء الشمس التي تضرب سطح الأرض في ساعة ونصف، تكفي للتعامل مع استهلاك الطاقة في العالم بأكمله لمدة عام كامل. ويحتوي 18 يومًا فقط من سطوع الشمس على الأرض، على نفس كمية الطاقة المخزنة في جميع احتياطيات الكوكب من الفحم والنفط والغاز الطبيعي. وبمجرد وضع نظام لتسخير المورد الشمسي وتحويله إلى طاقة مفيدة ، يصبح الوقود مجانيًا.
نمو الطاقة الشمسية
منذ عام 2008، نمت منشآت الطاقة الشمسية سبعة عشر ضعفًا، من 1.2 جيجا وات إلى ما يقدر بـحوالي 30 جيجا وات اليوم، وهو ما يكفي لتشغيل ما يعادل 5.7 مليون منزل أمريكي بالمتوسط. ومنذ عام 2010، انخفض متوسط تكلفة الألواح الشمسية الكهروضوئية بأكثر من 60٪ وانخفضت تكلفة النظام الكهربائي الشمسي بنحو 50٪. وتعتبر الكهرباء الشمسية الآن منافسة اقتصاديًا لمصادر الطاقة التقليدية في العديد من دول العالم، بما في ذلك أمريكا وبريطانيا و ألمانيا.
تقنيات الطاقة الشمسية
هناك نوعان رئيسيان من تقنيات الطاقة الشمسية:
- الكهروضوئية (PV): معظم الناس على دراية بالتكنولوجيا الكهروضوئية، بسبب الألواح الشمسية التي يرونها أكثر فأكثر على أسطح المباني أو تلك الموضوعة على محطة الفضاء الدولية. فعندما تشرق الشمس على أحد تلك الألواح الشمسية، تمتص الخلايا الموجودة في اللوحة الفوتونات من ضوء الشمس، مما يخلق مجالًا كهربائيًا عبر الطبقات ويسبب تدفق الكهرباء. وقد تكون التركيبات الكهروضوئية مثبتة على الأرض، أو على السطح أو مثبتة على الحائط. أو قد يتم تثبيتها في اتجاه دائم لزيادة الإنتاج والقيمة إلى أقصى حد أو يمكن تثبيتها على أجهزة التتبع التي تتبع الشمس عبر السماء. تجعل الألواح الكهروضوئية على الأسطح الطاقة الشمسية قابلة للحياة في كل جزء من الأرض. على سبيل المثال، في مكان مشمس مثل لوس الإمارات العربية المتحدة، ينتج نظام سكني بقدرة خمسة كيلو وات ما متوسطه 7000 إلى 8000 كيلو وات/ ساعة سنويًا، وهو ما يعادل تقريبًا استخدام الكهرباء في منزل إماراتي نموذجي.
- الطاقة الشمسية المركزة (CSP): تعتمد هذه التقنية على تركيز الطاقة الشمسية (وتسمى أيضًا الطاقة الحرارية الشمسية المركزة وCSP). ويتم استخدامها بشكل أساسي في محطات الطاقة الكبيرة جدًا، وهي غير مناسبة للاستخدام السكني. كما تستخدم هذه التقنية المرايا لعكس ضوء الشمس وتركيزه على أجهزة الاستقبال التي تجمع الطاقة الشمسية وتحويلها إلى حرارة. وتُستخدم الحرارة لتشغيل محرك حراري، عادةً ما يكون توربينًا بخاريًا، يتم توصيله بمولد طاقة كهربائية يستخدم بعد ذلك لإنتاج الكهرباء.
دراسة جدوى مشروع الطاقة الشمسية
تحدد دراسة جدوى مشروع الطاقة الشمسية ما إذا كان العقار مناسبًا تقنيًا، وماليًا لتركيب نظام الطاقة الشمسية. وبالتالي تفحص العوامل التالية الخاصة بالموقع:
- كمية الطاقة الشمسية المحتمل توليدها.
- ما إذا كانت هناك أي مخاطر، للعمل على التخفيف منها.
- وجود حوافز مالية إقليمية، أو حكومية متاحة.
- تقييم التكلفة للتصميم الفني والتركيب والتشغيل لنظام الطاقة الشمسية.
- إنشاء نماذج المحاكاة الخاصة بالمشروع.
- حسابات العائد على المدى الطويل، والعائد على الاستثمار، والمردود المتوقع.
تكلفة دراسة جدوى الطاقة الشمسية
تعتمد تكلفة هذه الدراسة بشكل كبير على المتغيرات الخمسة التالية:
- موقع المشروع.
- رسوم التصريح.
- أكواد البناء المحلية.
- تكاليف ربط المرافق.
- فئة العمل.
حساب تكلفة تركيب الطاقة الشمسية للمنازل
هناك بعض الأمور التي تسهل عملية حساب تكلفة تركيب نظام الطاقة الشمسية للمنازل وهي:
- معرفة قدرات الأجهزة الكهربائية المستخدمة.
- التأكد من عدد البطاريات.
- تحديد عدد الألواح الشمسية.
- التعرف على منظم الشحن الأنسب من حيث الجهد والتيار.
- تحديد قدرة الإنفرتر الأمثل.
- التخطيط للنظام الشمسي ومواصفاته.
وحتى نتمكن من حساب تكلفة تركيب الطاقة الشمسية لمنزل ما، نتبع الخطوات الآتية:
طاقة الأجهزة المستخدمة = عدد الأجهزة × قدرة الجهاز الواحد × ساعات عمل الجهاز.
على سبيل المثال:
- 4مصابيح × 10 وات × 6 ساعة = 240 وات في الساعة.
- تلفاز 1 × 80 وات × 6 ساعات = 480 وات في الساعة.
- حاسوب 1 × 80 وات × 4 ساعات = 320 وات في الساعة.
- 1 ريسيفر × 20 وات × 6 ساعات = 120 وات في الساعة.
نجمع كافة النواتج لتكون النتيجة النهائية هي 1160وات في الساعة خلال اليوم الواحد.
تكلفة مشروع الطاقة الشمسية في السعودية
تعتبر تكلفة استخدام الطاقة الكهربائية في السعودية مرتفعة بشكل ملحوظ. ولكن بعد انتشار الطاقة الشمسية أصبح التوفير كبير.
فبدلًا من دفع 500 ريال عند استخدام الكهرباء، يمكن استخدام الطاقة الشمسية و دفع 200 ريال سعودي فقط. وتختلف أسعار ألواح الطاقة الشمسية بحسب نوعها وقوتها كما يلي:
- ألواح الطاقة الشمسية بولي كريستال بقوة 33 وات، سعره 675 ريال سعودي.
- أما ألواح الطاقة الشمسية بولي كريستال بقوة 250 وات، سعره 450 ريال.
- ألواح الطاقة الشمسية بولي كريستال بقوة 150 وات، سعره 399 ريال.
- أما ألواح الطاقة الشمسية بولي كريستال بقوة 100 وات، سعره 250 ريال.
- ألواح الطاقة الشمسية بولي كريستال بقوة 50 وات، سعره 190 ريال.
- أما ألواح الطاقة الشمسية مونو كريستال بقوة 310 وات، سعره 780 ريال.
- ألواح الطاقة الشمسية مونو كريستال بقوة 300 وات، سعره 750 ريال.
- أما ألواح الطاقة الشمسية مونو كريستال بقوة 250 وات، سعره 750 ريال.
- ألواح الطاقة الشمسية مونو كريستال بقوة 150 وات، سعره 150 ريال.
مزايا مشروع الطاقة الشمسية
- مصدر للطاقة المتجددة.
- تخفيض فواتير الكهرباء.
- استخدام الطاقة الشمسية في تطبيقات متنوعة.
- تكاليف صيانة منخفضة.
- تطوير مستمر لتكنولوجيا الطاقات.
عيوب مشروع الطاقة الشمسية
- التكلفة الأولية لشراء النظام الشمسي مرتفعة.
- اعتماد مشروع النظام الشمسي على الطقس بشكل أساسي.
- تخزين الطاقة الشمسية باهظ الثمن.
- يحتاج إلى مساحات كبيره لتركيبه.
- ارتباط نقل وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية بانبعاث غازات الاحتباس الحراري.
وفي الختام، نجد بأنه يمكن توظيف فكرة مشروع الطاقة الشمسية لأغراض متنوعة. ولا تقتصر فقط على توليد الكهرباء أو الحرارة داخل المدن. بحيث يمكن استخدامها لإنتاج الكهرباء في المناطق التي لا تتوفر فيها شبكة الطاقة، ولتقطير المياه في المناطق ذات إمدادات المياه النظيفة المحدودة، ولتشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء.