مشاريع عملاقة لمستقبل مستدام: Desertec خطوة إضافية للانتقال الشامل لمصادر الطاقة المتجددة

desertec

إحدى مبادرات المجتمع المدني العالمية والتي تأسست في 20 كانون الثاني (يناير) 2009 كمؤسسة غير ربحية شارك في توسيعها مجموعة من العلماء والسياسيين والإقتصاديين من مختلف دول المتوسط، و تهدف إلى تشكيل مستقبل مستدام. كان تأسيس ديزيرتك على يد أعضاء الجمعية الألمانية لنادي روما، وأعضاء من مختلف دول العالم وكذلك بعض الأفراد من القطاع الخاص.

تسعى desertec من خلال مشروعها إلى إنتاج طاقة نظيفة من المناطق الصحراوية حول العالم، والذي قد يساعد على إيجاد حل شامل لظاهرة الاحتباس الحراري بحيث يضمن إمدادات طاقة موثوق بها إلى جانب تعزيز التنمية والأمن.

تسعى desertec إلى تحقيق التالي :

• رفع الوعي تجاه الفوائد الناتجة من المشروع، بالإضافة إلى استخدام الطاقة الناتجة من المناطق الصحراوية.

• تشجيع إنشاء ظروف عمل لازمة للإنتقال الشامل إلى مصادر الطاقة المتجددة.

• دعم نقل المعرفة والتعاون العلمي.

• تعزيز التبادل والتعاون مع القطاع الخاص.

كما أشرنا سابقا يقوم مشروع desertec أساساَ على إنتاج طاقة نظيفة من المناطق الصحراوية الواسعة، حيث أنه خلال 6 ساعات تتلقى الصحاري حول العالم من الشمس مقدار طاقة أكبر مما تستهلكه البشرية خلال سنة، مما يعني إمكانية توليد طاقة نظيفة تستوعب احتياجات البشر على أسس مستدامة. تقوم desertec بتعزيز إنتاج طاقة كبيرة من الشمس والرياح في المناطق الصحراوية حول العالم، جنباَ إلى جنب مع مزيج ذكي من الخلايا الكهروضوئية، والطاقة الكهرومائية والكتلة الحيوية والطاقة الحرارية الأرضية.

التكنولوجيا المستخدمة في مشروع desertec:

النقل باستخدام نظام تيار الجهد العالي المستمر (HVDC):

تعتبر إحدى الطرق المستخدمة لنقل الكهرباء النظيفة الناتجة من مصادر الطاقة المتجددة لمسافات طويلة إلى مناطق ذات الاستهلاك العالي للطاقة في العالم. يعيش ما يقارب 90% من السكان في مناطق تبعد عن الصحاري بمسافات أقل من 3000 كم، والتي من الممكن أن يتم تزويدها بكفاءة بكهرباء نظيفة من الصحاري.

إحدى أهم مميزات النقل بهذه الطريقة هي أن الفقد في خطوط النقل قليل جداَ - ما يقارب 3% لكل 1000 كم - إضافة إلى ذلك أن الزيادة في السعر فقط( 1 - 2 ) سنت لكل كيوواط ساعي. والتي من الممكن تعويضها وذلك لأن محطات التوليد الشمسية تتواجد في الصحراء حيث يكون التوليد بكفاءة أكبر نتيجة لزيادة عدد الساعات الشمسية، شدة الإشعاع الشمسي، و قلة الشهور الممطرة.

أما بالنسبة لمحطات التوليد بالرياح فالأمر مشابه في حالة وضعها في المناطق المناسبة حيث تتواجد الرياح بقوة وبشكل مستمر.

يتم توسيع الشبكة واستخدام محطات احتياطية لتعويض التقلبات في الطاقات المتجددة وخروج محطات التوليد وخطوط النقل عن العمل.

هناك العشرات من خطوط النقل تصل طولها إلى 1700 كم (كما في انجا شابا في جمهورية الكونجو الديموقراطية ) مع قدرات تصل إلى 5 جيجاواط (كما في يوننان وغوانغدونغ في الصين). وتستخدم أنظمة ال HVDC في أوروبا أيضا لربط بعض الجزر بدولها الرئيسية بواسطة كابلات HVDC تحت الماء كجزيرة سردينيا. تتميز خطوط ال HVDC بأنها تتخذ حيزاَ أقل مقارنة بأنظمة ال Ac، ويمكن أيضا أن تمتد لمسافات طويلة تحت الأرض، وهذه الميزات أدت إلى انتشار هذا التقنية بشكل أسرع.

محطات الطاقة الشمسية المركزة (CSP):

تعتبر إحدى أهم التكنولوجيا المستخدمة لدى desertec، وذلك لكونها مثالية للاستفادة من إمكانيات الطاقة الشمسية للصحارى حول العالم وتوفير الكهرباء على حسب الطلب.

المساحات العاكسة والتي لا تتجاوز ال 20 م مربع في محطات الطاقة الشمسية المركزة تكون كافية لتزويد احتياجات شخص واحد للكهرباء متضمنة السيارات الكهربائية ليلاَ أو نهاراَ دون انبعاثات للكربون.

فكرة عمل هذه المحطات تتمثل في التالي :

تستخدم هذه المحطات المرايا لتركيز الطاقة الشمسية بغرض تسخين المياه وإنتاج البخار. يؤدي البخار إلى توليد الضغط، والذي بدوره يقوم بتشغيل محرك البخار وتوليد الكهرباء.

تعتبر إحدى مميزات هذا النوع من المحطات أن باستطاعتها إنتاج الكهرباء النظيفة ليلاَ أو نهاراَ، وذلك بسبب إمكانية تخزين الحرارة، فالحرارة، ليست كالكهرباء، يمكن حفظها بكميات كبيرة.

الحرارة المحفوظة في الخزانات تزود دورة البخار بالطاقة في الليل خصوصاَ في ساعات الذروة.

هذا يعني أن محطات التوليد هذه، حين تدمج مع مصادر توليد متجددة أخرى، تستطيع تعويض التقلبات في طاقة الألواح الكهرضوئية والرياح وبذلك تقوم بمساعدة الشبكة على الاستقرار.

في المناطق القريبة من السواحل، تستخدم محطات الطاقة الشمسية المركزة مياه البحر لتبريد دورة البخار. وبهذا، مجموعة مجمّعات مصممة لتوربين بخاري 250 ميجاواط تستطيع توليد 200 ميجاواط من الكهرباء و4 ملايين لتر بالساعة من المياه الصالحة للشرب عن طريق التحلية الحرارية لمياه البحر. حيث تم استخدام هذه التقنية على نطاق واسع في محطات احتراق الوقود في جبل علي في دبي.

لكن في المناطق الداخلية، التبريد بالهواء هو الأنسب، مما يعني إمكانية اختيار المواقع المثالية للطاقة الشمسية، حتى لو لم تتواجد أية مصادر للمياه.

أما بالنسبة لتنظيف المجمعات فتكون باستخدام طريقة اقتصادية يتم استخدام المرشات فيها، تستخدم أنواع من المرشات المقتصدة للمياه لتنظيف المجمعات.

الطرق المستخدمة لتجميع الأشعة الشمسية:

• مجمعات الأحواض ذات القطع المكافئ (المرايا المكافئة): استُخدم هذا النوع من المجمعات في صحراء موجاف في كاليفورنيا منذ 1984. محطات القدرة بأنظمة توليد تمتلك سعة توليد 354 مجاواط وبالرغم من الظروف القاسية، تستمر مصفوفات المجمعات بالعمل بشكل مثالي حتى هذا اليوم. فخلال العواصف الرملية، تقوم المرايا الدورانية بالالتفاف إلى جهة آمنة. ولإنتاج الكهرباء ليلاَ يتم دمج المحطات مع محطات احتراق غازية.

من ناحية أخرى تم استخدام خزانات لتخزين الحرارة المتضمنة الملح المذاب في إسبانيا و يتم العمل حاليا على تطوير خزانات حفظ الحرارة.

• مجمعات فرسنل وهي المرحلة التالية لمجمعات الأحواض ذات القطع المكافئ. تقوم المرايا المسطحة والمترتبة على شكل أفقي بالعمل بطريقة مشابهة لأحواض القطع المكافئ لكنها بالحقيقة أقل تكلفة ويمكن استخدام روبوتات التنظيف الاقتصادية للماء.

تم استخدام هذا النوع من المجمعات في بيرتو ايرادو في إسبانيا. وتقوم المحطة أيضاَ باستخدام التبريد الجاف والتبخر المباشر دون الحاجة إلى استخدام سائل لتبديل الحرارة.

• الأبراج الشمسية تمتلك مصفوفات ضخمة من المرايا المسطحة والتي تقوم بتركيز ضوء الشمس على مستقبٍل موجود في رأس البرج. وهذا يمكّنه من تحقيق كفاءة عالية نتيجة لدرجة الحرارة العالية.

• الأطباق المكافئة، وتقوم بتركيز أشعة الشمس على محرك ستيرلينغ. هذه الوحدات الصغيرة المؤقتة يمكن استخدامها بشكل منفصل لتزويد الطاقة بشكل لامركزي. أو بإمكان المصفوفة كاملة أن تنتج كهرباء بكميات كبيرة. مهما يكن، لا يمكن استخدام خزانات حفظ الحرارة بهذه الأنظمة.

أشارت الدراسات الناتجة من مركز الفضاء الألماني أن تطبيق فكرة ومبدأ desertec في أوروبا والشرق الأوسط وشمال افريقيا سيقوم بالحد من انبعاثات الكربون بنسبة 80 % بحلول العام 2050، على الرغم من ذلك، فإن الطلب على الطاقة سيزداد في دول الشرق الأوسط وشمال افريقيا في العقود القادمة بسبب النمو السكاني، وتحلية مياه البحر والتصنيع.

تعتبر المناطق الصحراوية الأقل نمواَ من الناحية الاقتصادية، مما يعني أن استغلالها من قبل ديزيرتك سيكون أكثر نفعاَ.

إمكانيات الطاقة في هذه المناطق غالباً ما تكون كبيرة جداً لدرجة أنها يمكن أن تغطي الطلب في مناطقها و أيضا المستهلكين في الدول البعيدة. ويعتبر توليد الكهرباء النظيفة فرصة جيدة لإيجاد أساس للتنمية الاقتصادية المستدامة، وإنشاء فرص عمل محلية في بناء وتشغيل محطات التوليد هذه.

هذا بالإضافة إلى أن الشركات المحلية لديها الفرصة لتوريد قطع غيار أو حتى تحمل التكلفة بأكملها. يمكن أن تستفيد الدول في المنطقة من عائدات تصدير الطاقة والحد من استهلاكهم للوقود الأحفوري. وإذا كانت الظروف الجغرافية جيدة، فإن لديهم إمدادات نظيفة غير منقطعة للطاقة اللازمة لتحلية مياه البحر لإنتاج مياه صالحة للشرب.

تكاليف بناء محطة توليد مع تبريد الهواء وحفظ الحرارة بقدرة 250 ميجاواط هي حوالي مليار يورو، وبمقارنة قيمة الاستثمار لنفس السعة، يبدو لنا من الوهلة الأولى أن هذا الاستثمار يبدو أعلى من محطات التوليد باستخدام الألواح الكهرضوئية، هذا ينطبق فقط لساعات قليلة في اليوم وعندما يكون سطوع الشمس أوجه.

لكن بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الحرارية،فبإمكانها تزويدنا بالكهرباء على مدار الساعة، بالإضافة إلى أن إنتاج الطاقة يكون أعلى بثلاث مرات، ويمكن أن تباع في حالة الطلب.

وبناء المزيد من محطات الطاقة الشمسية الحرارية في السنوات المقبلة، فإنه سيرافقه انخفاض في التكاليف بسبب الإنتاج الضخم، والتقدم التكنولوجي والمنافسة.

والأمر متروك الآن للسياسيين لتقديم حوافز للاستثمار - إذا قاموا بالتصرف بشكل حاسم - فإنه يمكن للكهرباء الناتجة من الصحاري أن تكون منافسة لمصادر الطاقة الأحفورية في أقل من عشر سنوات.

المصدر:

هنا