مزرعة شمسية

أنواع مزارع الطاقة الشمسية

وفقًا لتقرير حديث، بلغت قيمة نمو سوق الطاقة الشمسية العالمية حوالي 118.3 مليار دولار أمريكي في عام 2022، ومن المتوقع أن تتوسع بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) يبلغ 21.5٪ خلال فترة التوقعات من 2023 إلى 2030.

بالإضافة إلى النمو الملحوظ للسوق، هناك بعض أنواع مزارع الطاقة الشمسية:

• مزرعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

  تستخدم مزرعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) الألواح الشمسية لتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء. تُبنى هذه المزارع عادةً في المناطق الريفية حيث تتوفر الأراضي، وتُنتج بشكل أساسي الطاقة الكهربائية للبيع إلى الشبكة. تعمل مزارع الطاقة الشمسية الكهروضوئية من خلال تركيب العديد من الألواح الشمسية على مساحات شاسعة من الأرض.

  تتكون الألواح من العديد من الوحدات الأصغر تسمى الخلايا الشمسية، والتي تستخدم التأثير الكهروضوئي لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء خلال النهار عندما تشرق الشمس. ثم يتم نقل الكهرباء المُولّدة إلى شبكة الطاقة لاستهلاكها من قبل الأفراد والشركات.

• مزرعة الطاقة الشمسية المركزة (CSP)

  تستخدم مزرعة الطاقة الشمسية المركزة (CSP) حرارة ضوء الشمس لإنتاج الكهرباء. المبدأ الأساسي هو تركيز وجمع الطاقة الحرارية لضوء الشمس باستخدام معدات خاصة مثل المرايا أو العدسات، والتي تُستخدم بعد ذلك لتوليد الكهرباء من خلال محركات حرارية أو توربينات.

  تبدأ مزرعة CSP باستخدام المرايا أو العدسات لجمع وتركيز ضوء الشمس. تنتج الطاقة الشمسية المركزة حرارة، والتي تُستخدم لتسخين سائل عمل (مثل الزيت أو الماء). يمكن بعد ذلك ضخ سائل العمل المُسخّن إلى a heat exchanger أو a boiler، باستخدام الحرارة لتسخين البخار. سيقوم البخار بتشغيل التوربينات، التي ستُقوم بتشغيل مولدات الكهرباء لإنتاج الطاقة. تتميز مزارع CSP بمساحتها الكبيرة، حيث تتضمن عادةً آلاف إلى عشرات الآلاف من وحدات التركيز الحراري المنفصلة.

• مزرعة نظام الطاقة الشمسية الهجين

  تُدمج مزرعة نظام الطاقة الشمسية الهجين تقنيات الطاقة الشمسية المختلفة لتعظيم إنتاج الطاقة والكفاءة. تجمع بين أساليب مختلفة لتوليد الطاقة الشمسية، مثل الطاقة الكهروضوئية (CSP) وتوليد الطاقة الشمسية الحرارية.

  تكمن فائدة مزرعة الطاقة الشمسية الهجين في قدرتها على الاستفادة الكاملة من مزايا تقنيات الطاقة الشمسية المختلفة، مما يحسّن كفاءة تحويل الطاقة واستقرارها. على سبيل المثال، من خلال دمج توليد الطاقة الكهروضوئية والطاقة الشمسية الحرارية، من الممكن تحقيق الاستخدام التكميلي لشكلين من الطاقة الشمسية. علاوة على ذلك، قد تعتمد مزرعة الطاقة الشمسية الهجين على تقنيات توليد الطاقة المختلفة وفقًا للمناطق المناخية وظروف البيئة المختلفة، وبالتالي تحسين أدائها.

مواصفات وصيانة مزارع الطاقة الشمسية

المواصفات

• حجم الألواح الشمسية وسعتها

  تتكون مزرعة الطاقة الشمسية من العديد من الألواح الشمسية. يؤثر حجم وسعة كل لوحة على إجمالي إنتاج الطاقة للمزرعة. الألواح الشمسية متاحة بأبعاد عامة: ألواح 60 خلية، والتي يبلغ حجمها حوالي 1.65 متر × 1 متر، وألواح 72 خلية، والتي يبلغ حجمها حوالي 2 متر × 1.3 متر. تُقاس سعة الألواح الشمسية عادةً بالواط، والتي تتراوح عادةً من 250 واط إلى 450 واط للاستخدام التجاري.

• عدد الصفوف

  تتكون مزرعة الطاقة الشمسية من العديد من صفوف الألواح الشمسية. يعتمد عدد الصفوف على حجم مزرعة الطاقة الشمسية، وأبعاد الألواح الشمسية، وطريقة الترتيب. على سبيل المثال، قد يكون لمزرعة الطاقة الشمسية الكبيرة أكثر من 100 صف، بينما قد تحتوي مزرعة صغيرة على حوالي عشرة أو عشرين صفًا فقط.

• سعة العاكس

  العاكس هو عنصر أساسي في مزرعة الطاقة الشمسية يحول التيار المستمر (DC) الذي تُنتجه الألواح الشمسية إلى تيار متردد (AC) الذي يمكن إدخاله إلى الشبكة أو استخدامه في الموقع. تُقاس سعة العاكس عادةً بالكيلووات (kW) أو ميغاواط (MW). يكون عادةً 1:1 أو 2:1 لمزرعة الطاقة الشمسية لتلبية متطلبات حجم مزرعة الطاقة الشمسية وتوليد الطاقة.

• مساحة الأرض

  تحتل مزرعة الطاقة الشمسية مساحة أرضية محددة. تحدد مساحة الأرض عدد الألواح الشمسية والصفوف التي يمكن تركيبها. عادةً ما يكون لدى مزارع الطاقة الشمسية التي تبلغ مساحتها فدانًا واحدًا مساحة لنحو 4000 لوحة شمسية، مما يُترجم إلى ما يقرب من 1.5 ميغاواط من قدرة توليد الطاقة على مساحة مفتوحة من الأرض. يمكن لمزرعة الطاقة الشمسية التي تبلغ مساحتها 10 أفدنة أن تُنتج حوالي 15 ميغاواط، بينما قد تُنتج مزرعة الطاقة الشمسية التي تبلغ مساحتها 100 فدان ما يصل إلى 150 ميغاواط.

الصيانة

من المهم للغاية صيانة مزرعة الطاقة الشمسية حتى تتمكن من توليد الطاقة بكفاءة على المدى الطويل. يحتاج المشغّلون إلى معرفة كيفية العناية الجيدة بكل مكون من مكونات النظام الشمسي والتأكد من تنظيفه.

• التفتيش الدوري

  يجب فحص مزرعة الطاقة الشمسية بانتظام، ومن خلال اتباع قائمة فحص، يمكن للمزارعين الحفاظ على المعدات في حالة جيدة. ستشمل قائمة الفحص أشياء مثل فحص الألواح الشمسية، ونظام التثبيت، والعاكسات، والمكونات الكهربائية، ونظام المراقبة، ومرافق السلامة. أثناء التفتيش، ركز على ما هو خاطئ، ودون أي ملاحظات. ثم، يمكن للمزارعين اتخاذ تدابير الصيانة المناسبة على الفور. تأكد أيضًا من تسجيل عملية التفتيش والصيانة. هذه السجلات مفيدة للرجوع إليها في المستقبل وللمساعدة في إدارة المعدات.

• تنظيف الألواح الشمسية

  مع مرور الوقت، قد يصبح سطح الألواح الشمسية مُغطّى بالغبار أو الأوساخ، مما سيقلل من كفاءة توليد الطاقة. لذلك، يمكن أن يساعد تنظيف الألواح بانتظام في الحفاظ على توليد الطاقة المستقر. عند تنظيف الألواح، يُقترح استخدام فرشاة ناعمة أو إسفنجة لتجنب خدش سطح الألواح. بالإضافة إلى ذلك، يُوصى باستخدام الماء المقطر أو الماء منزوع المعادن، حيث يحتوي الماء من الصنبور على معادن وشوائب قد تضر باللوحة.

• الاهتمام بالطقس

  تُقام مزارع الطاقة الشمسية عادةً في الهواء الطلق، لذلك قد تتعرض معداتها لظروف الطقس القاسية المختلفة. يجب على المشغّلين الانتباه إلى توقعات الطقس المحلية. اتخذ تدابير وقائية مناسبة حسب الحاجة. على سبيل المثال، في الطقس العاصف والممطر، يجب عليهم التحقق من ثبات مزرعة الطاقة الشمسية والمكونات الكهربائية، للتأكد من أنها آمنة وفعالة.

• التحديثات في الوقت المناسب

  مع التطور السريع لتقنية الطاقة الشمسية، ظهرت تقنيات أكثر كفاءة وتقدمًا. يجب على المشغّلين الانتباه إلى التطورات في تقنية الطاقة الشمسية. عند السماح بالظروف، ضع في اعتبارك الترقية لتحسين كفاءة وأداء مزرعة الطاقة الشمسية.

سيناريوهات مزارع الطاقة الشمسية

تتنوع استخدامات مزارع الطاقة الشمسية في المنازل والشركات والمجتمعات. كما أنها مستمرة في النمو مع تحسن التكنولوجيا.

• مصدر الطاقة الخضراء

  تُنتج مزارع الطاقة الشمسية طاقة نظيفة من أشعة الشمس. تقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري الذي يُضر بالبيئة. تساعد الطاقة الشمسية في مكافحة تغير المناخ من خلال تقليل انبعاثات الغازات الضارة.

• ألواح الطاقة الشمسية على الأسطح

  يمكن لأصحاب المنازل تركيب ألواح شمسية على أسطحهم. تُنتج هذه الألواح الكهرباء للاستخدام الشخصي. يمكن بيع الطاقة الزائدة التي تُنتجها إلى شبكة الطاقة. وهذا يساعد المنازل الأخرى على استخدام الطاقة الشمسية أيضًا.

• مظلات السيارات وأسقف الطاقة الشمسية

  تُوفر مظلات السيارات وأسقف الطاقة الشمسية الحماية للسيارات من العوامل الجوية أثناء توليد الكهرباء. إنها هياكل تُجمع بين موقف سيارات أو مأوى للسيارات، عادةً ما تُبنى فوقه، مع ألواح شمسية تُحوّل ضوء الشمس إلى كهرباء.

• مشاريع الطاقة الشمسية المجتمعية

  لا يتوفر لدى الجميع مساحة لتركيب ألواح شمسية في المنزل. تمنح مشاريع الطاقة الشمسية المجتمعية الجيران فرصة لمشاركة مصفوفة شمسية كبيرة واحدة. يشتري الناس جزءًا من المصفوفة ويحصلون على رصيد على فواتير الطاقة مقابل الطاقة الشمسية التي تُنتجها.

• خلق فرص العمل

  تُنشئ مزارع الطاقة الشمسية والمشاريع العديد من فرص العمل. هناك حاجة إلى عمال لتصنيع الألواح الشمسية والتكنولوجيا وتركيبها وصيانتها وإصلاحها. تتراوح الوظائف من المهن الفنية إلى مناصب الهندسة ذات المهارات العالية.

• التنمية الريفية

  تعزز مصفوفات الطاقة الشمسية التي تُبنى في المناطق الريفية الاقتصاد المحلي. يمكن للمزارعين تأجير الأراضي لشركات الطاقة الشمسية لتركيب الألواح بينما لا يزالون يستخدمون الأرض لممارسات الزراعة مثل الزراعة الشمسية. يسمح هذا المفهوم للمزارعين بزراعة المحاصيل تحت الألواح الشمسية.

• مضخات المياه الشمسية

  تُدعم أنظمة الري التي تعمل بالطاقة الشمسية الزراعة في المناطق الجافة. تُنقل المضخات التي تعمل بالطاقة الشمسية الماء من الآبار أو الأنهار لسقاية المحاصيل واحتياجات شرب الماشية. يقلل الري بالطاقة الشمسية من تكاليف المياه والكهرباء للمزارعين.

كيفية اختيار مزارع الطاقة الشمسية

• تحديد أهداف الطاقة

  من المهم تحديد كمية الطاقة التي تُحتاج إليها قبل اختيار نظام مزرعة الطاقة الشمسية للغرض المطلوب. سيساعد ذلك في تحديد سعة وحجم نظام مزرعة الطاقة الشمسية التي يمكنها تلبية احتياجات الطاقة.

• تقييم الموقع

  من الضروري تقييم المواقع المحتملة لنظام مزرعة الطاقة الشمسية بناءً على الإشعاع الشمسي، وإمكانية الوصول إلى الأرض، وظروف الشبكة الكهربائية المحلية. سيساعد ذلك في اختيار موقع مناسب ومُثالي لنظام مزرعة الطاقة الشمسية.

• خيارات تكنولوجيا الطاقة الشمسية

  من الضروري اختيار تكنولوجيا الطاقة الشمسية المناسبة لنظام مزرعة الطاقة الشمسية وفقًا للاحتياجات والظروف المحددة. على سبيل المثال، إذا كانت الأرض محدودة، فقد يُفكر المرء في اختيار نظام مزرعة الطاقة الشمسية المركزة (CSP) كتكنولوجيا تحويل الطاقة الشمسية.

• تحليل التكلفة

  من الضروري إجراء تحليل تكلفة شامل، مع مراعاة تكاليف الاستثمار، ونفقات التشغيل، وتكاليف الصيانة، من بين أمور أخرى، لضمان الاستدامة الاقتصادية لنظام مزرعة الطاقة الشمسية.

• الدعم والتحفيزات السياسية

  من المهم فهم السياسات والتحفيزات ذات الصلة لضمان قدرة نظام مزرعة الطاقة الشمسية المُختار على الاستفادة من الدعم السياسي والحوافز المالية، وبالتالي تعزيز تطويره وتشغيله.

• اختيار الموقع

  عند إنشاء نظام مزرعة الطاقة الشمسية، يعد اختيار الموقع خطوة مهمة. يجب على المرء اختيار موقع مناسب وفقًا للاحتياجات والأهداف المحددة لنظام مزرعة الطاقة الشمسية. من الضروري التأكد من أن الموقع المُختار يمكن أن يوفر ظروفًا مُرضية من حيث الإشعاع الشمسي، وإمكانية الوصول إلى الأرض، واتصال الشبكة.

• دمج النظام وتحسينه

  من الضروري دمج وتحسين مكونات نظام مزرعة الطاقة الشمسية المختلفة، مثل الألواح الشمسية والعاكسات وأنظمة التخزين واتصالات الشبكة، لتعزيز الأداء والكفاءة الإجمالية للنظام.

أسئلة وأجوبة حول مزرعة الطاقة الشمسية

س1: كيف تُبنى مزرعة الطاقة الشمسية؟

ج1: عادةً ما يتم إنشاء مزارع الطاقة الشمسية في 5 خطوات.

أولاً، مسح الأرض وتسوية الأرض. ثانيًا، بناء الهياكل الداعمة أو الإطارات. ثالثًا، تركيب الألواح الشمسية على الإطارات أو الهياكل. رابعًا، توصيل الألواح الشمسية معًا، ثم توصيلها بعاكس. أخيرًا، تركيب المعدات الكهربائية اللازمة وميزات السلامة لإكمال الاتصال والدوائر في مزرعة الطاقة الشمسية.

س2: ما هي مدة عمر مزرعة الطاقة الشمسية؟

ج2: يُفترض أن تُنتج مزارع الطاقة الشمسية طاقة نظيفة لمدة 25 عامًا أو أكثر. بعد انتهاء مدة الـ 25 عامًا، قد لا تزال الألواح تعمل، وإن كانت بكفاءة مُنخفضة.

س3: ما هي أنواع مزارع الطاقة الشمسية المختلفة؟

ج3: هناك ثلاثة أنواع من مزارع الطاقة الشمسية، وهي مزرعة الطاقة الشمسية الأرضية، ومزرعة الطاقة الشمسية على السطح، ومزرعة الطاقة الشمسية العائمة. مزارع الطاقة الشمسية الأرضية هي الأنواع الأكثر شيوعًا. تُركّب المشاريع واسعة النطاق عادةً في المناطق الريفية حيث تتوفر مساحة واسعة. تُناسب مزرعة الطاقة الشمسية على السطح المساحات التجارية والصناعية الكبيرة. هناك بديل آخر للمشاريع واسعة النطاق وهو نظام مزرعة الطاقة الشمسية العائمة، والذي يُناسب المسطحات المائية.

س4: من يدفع ثمن مزرعة الطاقة الشمسية؟

ج4: مثل مصادر الطاقة الأخرى، يدفع العملاء مقابل الطاقة الشمسية. قد تتغير رسوم الخدمة اعتمادًا على نوع العقود التي تبرمها الشركة لتوفير الطاقة الشمسية.