الطاقة الشمسية الحرارية
صفحة تحت الانشاء
تنتشر الان ( في مصر )مشاريع استخدام الخلايا الشمسية بصورة متسارعة في مجالات الاستخدام المنزلي وكقوة محركة لمضخات المياة ... وهذا اتجاة جيد ... ولكن يجب ملاحظة ان الخلايا الشمسية تعمل بكفاءة لا تزيد عن 15% وان كل مكونات انظمة الخلايا الشمسية مستوردة ... ولان هناك تطبيقات ابسط واكفأ للطاقة الشمسية ويمكن بدء مشروعات صغيرة وبخامات محلية ... لهذا نحث ونشجع شباب المهندسين والعلماء والفنيين على الاستثمار في مجال حيوي وواعد وهو الطاقة الشمسية الحرارية (solar thermal energy )... حيث ان ارتفاع اسعار الطاقة مؤخرا يفتح المجال لاستخدام الشمسية الحرارية في المجال المنزلي والصناعي ... من سخانات المياة الشمسية الى ... تدفئة حظائر الدواجن ... الى المياة الساخنة في مصانع الالبان ... وعشرات الصناعات الغذائية والتجفيف
بعض تطبيقات الطاقة الشمسية الحرارية
سخانات المياة الشمسية المنزلية 50 _ 75 c
تدفئة حظائر الدواجن بالهواء الساخن
تدفئة احواض السباحة
تدفئة اماكن العمل والمنازل
صناعة المخبوزات ( المخابز والافران ) 90_ 110 c
صناعة الالبان ( عمليات البسترة ,التعقيم , تجفيف الالبان 80 _150 درجة مئوية
تجفيف المحاصيل الزراعية 50 _ 80 c
معالجة اللحوم ( التجفيف , التعقيم ) 100 _120 c
تجفيف الاسماك ( التجفيف , التعقيم )100_120 c
الفيض الشمسي
الطاقة الشمسية الحرارية... ويقصد بها ما يستقبلة سطح الارض من فيض حراري من الشمس...تقاس الطاقة الشمسية بوحدات القدرة ( كيلووات/المتر المربع ) وهي في منطقتنا العربية 1 كيلووات / المتر المربع .
القيمة الاقتصادية للطاقة الشمسية تقاس بما يسقط على المتر المربع من طاقة في اليوم او السنة ... منطقتنا العربية تقع في حزام ال (2400 كيلوات ساعة / سنة )
ولأن سعر كيلووات ساعة الكهرباء يختلف من بلد لاخر فسوف نحولة الى منتج نفطي ... ال 2400 كيلووات ساعة = 200 كيلوجرام وقود نفطي ( محسوب على اساس القيمة الحرارية للوقود = 10000 كيلوكالوري/ كيلوجرام وقود )...
اذن فكل متر مربع من مسطحات ارضنا يستقبل اقل قليلا من 2 برميل نفط في السنة ... هذة الطاقة يمكن استخدامها وبطرق بسيطة وكفؤة في مجالات :
في الخلايا الشمسية مباشرة لتوليد الكهرباء بكفاءة 15% تقريبا ... اي ان المتر المربع من الخلايا الشمسية سيعطيك تقريبا 150 وات
في المجمعات الحرارية لعمليات التسخين المختلفة وخاصة الماء للاستخدامات المنزلية والصناعية ... وتسخين الهواء بغرض التدفئة ... وعمليات تجفيف المحاصيل ... الاستخدامات الحرارية للطاقة الشمسية تعمل بكفاءة تتراوح بين 70و30% حسب نوع التطبيق ودرجة الحرارة المطلوبة ... ففي سخان المياة الشمسي مجمع حراري بمساحة 2 متر مربع يعمل بطاقة 1 كيلووات تقريبا
انظمة الطاقة الشمسية الحرارية
تتكون المنظومة من عنصرين وشبكة توصيل
مجمع حراري (Collector ) ووظيفتة تجميع طاقة اشعة الشمس كطاقة حرارية في وسيط النقل ( ماء او هواء )
خزان معزول حراريا لاستقبال الوسيط الحرارية بما يحملة من طاقة حرارية ... عادة ما يكون خزان ماء ... او كتل من الصخور ان كان الوسيط هو الهواء
هناك نظامين للتوصيل ( كما في الرسم )
( الشكل A )اذا سمح التصميم بأن يكون الخزان في مستوى اعلى من المجمع الحراري ... ففي هذه الحالة يتم انتقال الحراري الى الخزان بصورة طبيعية عن طريق تيارات الحمل ( تأثير السيفون الحراري ) ... اي لا يلزم مضخة ... وهذا هو الشائع في سخانات المياة الشمسية
( الشكل B ) اذا كان المجمع في مستوى اعلى من الخزان ... في هذة الحالة يلزم مضخة لتوصيل المياة الساخنة الى الخزان ( وهذا عادة ما يكون في تطبيقات التدفئة )
المجمع الحراري
هو الوحدة الاساسية في اي تطبيق حراري شمسي وكما ترى فأنة عبارة عن
صندوق يمكن ان يصتع بسهولة من الصاج الملجلفن او الخشب
مجموعة انابيب 2/1 بوصة موصلة بين مجمعين 1 بوصة
قطع ( او قطعة واحدة ) من الصاج ملامسة جيدا بأي وسيلة لمجموعة الانابيب ومعالجة بدهان اسود غير لامع ... بهدف امتصاص اشعة الشمس
عازل بين المواسير المحتواة بقطعة الصاج والصندوق
لوح زجاج او بلاستك شفاف اعلى المواسير بمسافة 2 سم
ملاحظات مهمة
يوجة المجمع الى الجنوب الجغرافي
زاوبة الميل على الافقى = خط العرض ( الاسكندرية = 30 درجة )
يراعى ان يكون الصندوق جيد الاحكام لتقليل التسرب الحراري الى الجو
يمكن ان تعمل الحساب على اساس ... 1متر مربع = 500 وات
يمكنك الوصول الى درجة حرارة = 75 مئوية
اذا لزم اكثر من مجمع توصل المجمعات على التوازي
فكرقليلا لتستنتج ان... يعمل المجمع بكفاءة اكبر كلما كان فرق درجات الحرارة المطلوب عملها اقل...ولكن ذلك يزيد من كلفة خزان تجميع الماء الساخن (في تدفئة مزارع الدواجن مثلا )
انواع مجمعات الطاقة الشمسية ( Collector )
المجمعات الغير مركزة وتتفرع الى
الغير مغطاة بالواح زجاجية ... وتستخدم لرفع درجات الحرارة قليلا ... ولذا فهي ذات كفاءة مرتفعة ... وتستخدم اساسا لتدفئة احواض السباحة
البرك الشمسية ( سيأتي التعريف بها لاحقا )
المجمعات المسطحة والمزججة ... وهي الاكثر انتشارا في كل المجالات ... سخانات المياة الشمسية ... التدفئة المركزية ... وخلافة
الانابيب المفرغة ... وتستخدم لرفع درجات الحرارة اعلى من سابقتها ... تستخدم في سخانات المياة الشمسية في البلاد منخفضة الفيض الشمسي
المجمعات المركزة ...وفيها يتم تركيز الاشعة للحصول على درجات حرارة عالية يمكن توظيفها في توليد البخار وبالتالي توليد الطاقة الكهربية ( وهنا يمكنك الاطلاع على معلومات اكثر )
