قد تساعد محطات الطاقة الكهروضوئية العائمة على المياه إفريقيا في التغلب على الصعوبات
قد تساعد محطات الطاقة الكهروضوئية العائمة على المياه إفريقيا في التغلب على الصعوبات
قد تجد الألواح الكهروضوئية العائمة مكانًا مفيدًا. هذا العام ، أثر الجفاف الشديد على إمدادات الطاقة للعديد من السدود الكهرومائية في أفريقيا. في الوقت نفسه ، تسببت الشمس الحارقة أيضًا في التبخر المستمر وتقليل تخزين المياه في الخزان. لذلك تساءل بعض الباحثين عن سبب عدم استخدام توليد الطاقة الكهروضوئية؟ يمكن للألواح الكهروضوئية العائمة أن تزيد من إمداد الطاقة على أساس وحدات التوربينات الكهرومائية الحالية ، مع توفير مأوى لسطح الماء وتقليل تبخر الماء.
في الوقت الحاضر ، يهتم الباحثون بشكل متزايد بالتثبيت الكهروضوئية العائمةالألواح على الخزانات والمسطحات المائية الأخرى (المسطحات المائية ، مناجم الفحم المكشوفة التي غمرتها الفيضانات ، إلخ). الخطة الأفريقية هي مثال مقنع.
تمتلك إفريقيا أغنى موارد الطاقة الشمسية في العالم
في يناير ، نشر باحثون في مركز الأبحاث المشتركة التابع للمفوضية الأوروبية في إسبرا بإيطاليا دراسة لاستكشاف بناء توليد الطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية الهجينة في أكثر قارة مشمسة في إفريقيا الإمكانات العظيمة للمحطة. يعتقد الباحث الرئيسي Rocio Gonzalez Sanchezreckons أنه يمكن مضاعفة 1 ٪ فقط من مساحة خزانات القارة الأفريقية بواسطة الألواح الكهروضوئية لتصل إلى 58 جيجاوات. زيادة القدرة الإجمالية لتوليد الطاقة في القارة الأفريقية بمقدار الربع.
قد تستفيد من ذلك بعض أكبر الخزانات في القارة الأفريقية ، بما في ذلك ارتفاع أسوان على النيل في مصر - تتسبب الشمس في الصحراء الكبرى في فقدان الخزان حوالي ربع حجمه المائي السنوي بسبب التبخر - جنوب إفريقيا سدود كاريبا وكاهورا باسا على نهر زامبيزي وسد أكو سومبو في غانا. وقال سانشيز إن هذا الخيار أرخص من بناء المزيد من السدود وليس له آثار بيئية واجتماعية سلبية لإغراق الأرض بالخزانات.
مشكلة نقص الطاقة في أفريقيا خطيرة. لا يقتصر الأمر على عدم توصيل العديد من المنازل بالكهرباء بعد ، ولكنها أيضًا غير قادرة على تلبية الطلب على الكهرباء من النمو الاقتصادي السريع. لطالما كانت الطاقة الكهرومائية الدعامة الأساسية للكهرباء في العديد من البلدان الأفريقية ، لكن الجفاف الطويل الأمد جعل الطاقة الكهرومائية غير مستدامة. لكن سانشيز قال إن إفريقيا لديها أكثر موارد الطاقة الشمسية وفرة في العالم ، أي ضعف ما تمتلكه أوروبا. بعد دراسة بيانات سطح المياه لـ 146 خزانًا كبيرًا في القارة الأفريقية ، تعتقد أن الألواح الكهروضوئية العائمة هي فرصة مهمة لتعظيم استخدام موارد المياه الحالية لتوليد الكهرباء.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام الألواح الشمسية لتغطية سطح الماء إلى تقليل التبخر. وتقدر أن هذا النهج يمكن أن يساعد القارة الأفريقية على توفير ما يقرب من مليار متر مكعب من المياه كل عام ، وهو ما يكفي لزيادة توليد توربينات المياه بمقدار 170 جيجاوات ساعة كل عام.
غمرت خزانات العديد من السدود الكهرومائية في أفريقيا مساحات شاسعة من الأراضي المسطحة. لذلك ، فإن بناء السدود لا يشغل مساحة كبيرة من الأرض فحسب ، بل إنه عرضة أيضًا لفقد المياه بسبب التبخر. ولكن إذا أقيمت الألواح الكهروضوئية العائمة على سطح مساحة كبيرة من الماء ، فيمكن تحويل أوجه القصور إلى مزايا.
كينيا لديها خطط لبناء محطات الطاقة الكهروضوئية العائمة في ثلاثة خزانات على نهري تانا وتوركويل. يعتقد سانشيز أن هناك مساحات كبيرة من المياه والخزانات الصالحة لنشر الطاقة الشمسية العائمة. هناك أيضًا خزان سد كاي نجي في نيجيريا ، وخزانات مروي وروزيرز في السودان ، وخزان سد كاي نجي بكوت ديفوار. خزان بويو (بويو) ، خزان لاجدو (لاجدو) في الكاميرون وخزان ماتيرا (ماتيرا) في تنزانيا.
ب توليد الطاقة الكهروضوئية العائمة تزداد شعبية في جميع أنحاء العالم
أصبح نشر الألواح الكهروضوئية العائمة أكثر شيوعًا حول العالم ، ويتوقع بعض الخبراء أنها ستصبح قريبًا "ثالث أكبر"وضع نشر الطاقة الشمسية بعد الألواح الشمسية الموزعة على السطح والأرضية. وفقًا لفرانك هاوغويتز من شركة Apricum ، وهي شركة استشارية ألمانية للتكنولوجيا النظيفة ، يُقدر أنه تم إنشاء 350 نظامًا شمسيًا عائمًا في أكثر من 35 دولة ، لكن معظمها ليس كبيرًا في الحجم. بحلول نهاية العام الماضي ، بلغ إجمالي السعة المركبة لهذه الأنظمة الشمسية العائمة 2.6 جيجاوات فقط.
أخذت اليابان زمام المبادرة في البحث عن هذا النموذج منذ أكثر من 10 سنوات ، لكن الصين احتلت مكانة رائدة منذ ذلك الحين. يقع أكبر مشروع للطاقة الشمسية العائمة قيد الاستخدام حاليًا في العالم في موقع منجم فحم مغمور في مقاطعة آنهوي ، بسعة إجمالية مركّبة تبلغ 150 ميغاوات. يتزايد الاهتمام بهذه التكنولوجيا أيضًا في أجزاء أخرى من آسيا.
يقع أكبر مشروع للطاقة الشمسية العائمة قيد الإنشاء حاليًا في Saemangeum ، كوريا الجنوبية ، حيث كان ذات يوم مسطحًا للمد والجزر. يخطط المشروع لاستثمار 4 مليارات دولار أمريكي ، بطاقة إجمالية تبلغ 2.1 جيجاوات ، وسيتم تشغيله بحلول عام 2025. يقع مشروع الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة في ولاية كيرالا ، الهند في خزان باناسورا ساجار. ذكرت ولاية ماهاراشترا أيضًا أنها ستنشر مشروعًا للطاقة الكهروضوئية العائمة بقدرة 600 ميجاوات في أحد أكبر مشاريع الطاقة الكهرومائية في الهند - خزان محطة كوينا للطاقة.
وفقًا للتقارير ، تستكشف سنغافورة فكرة تركيب الألواح الشمسية العائمة في البحر لتشغيل مراكز البيانات. يفكر الفنيون في تركيب الألواح الشمسية العائمة بين توربينات الرياح البحرية للاستفادة من اتصالها الشبكي. دول ومناطق آسيوية مثل تايوان وتايلاند وفيتنام لديها مثل هذه الخطط.
أصبحت الدول الأوروبية أيضًا أكثر اهتمامًا. أكملت شركة الطاقة المتجددة الألمانية BayWa مشروعًا بقدرة 27 ميجاوات على ملجأ غمرته المياه في هولندا العام الماضي. أوصت دراسة أجراها معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية بالطاقة الشمسية العام الماضي للشركة باستخدام حفر الفحم البني المغمورة بالمياه لنشر الألواح الكهروضوئية العائمة. هناك 500 حفرة منتشرة على مساحة 470 كيلومترًا مربعًا من المناطق الريفية في شرق ألمانيا. يقدر معهد البحث أن نطاق الانتشار المحتمل لهذه الألغام يمكن أن يصل نظريًا إلى 56 جيجاوات. حتى مع معدل تغطية 5٪ ، يمكن أن تصل السعة المركبة إلى 2.74 جيجاوات ، وهو ما يعادل محطتين كبيرتين لتوليد الطاقة بالوقود الأحفوري.
قد يساعد توليد الطاقة الكهروضوئية المائي إفريقيا
على السطح ، عادة ما تكون تكلفة نشر الألواح الشمسية على الماء أعلى بحوالي 10٪ إلى 20٪ من تكلفة الأرض. ومع ذلك ، فإن الألواح الكهروضوئية العائمة لها مزاياها: فهي لا تشغل الأرض ، ولديها تلوث أقل للغبار ، ولا تحتاج إلى تسوية الأرض ، ولا تحتاج إلى قطع الأشجار أو هدم المباني ، وسطح الماء أكثر برودة من الأرض ، لذلك فإن عادة ما يكون معدل إنتاج الطاقة أعلى. .
إن نشر الألواح الكهروضوئية العائمة في خزانات السدود له فوائد أخرى. تتوفر خطوط النقل المتصلة بالشبكة بسهولة ، ويمكن أن تكمل طريقتا توليد الطاقة بعضهما البعض. يتم استخدام توليد الطاقة الشمسية خلال النهار ، مما يوفر المياه ويولد الطاقة في الليل.
لكن أكبر فائدة إضافية هي أن الألواح الشمسية التي تغطي المياه يمكن أن تقلل من تبخر المياه ، وبالتالي زيادة إمكانات الطاقة الكهرومائية للخزان ، خاصة في المناطق الاستوائية. تنخفض الخزانات في معظم أجزاء المناطق المدارية ما يصل إلى مترين من الماء كل عام بسبب تبخر المياه ، وهو ما يعادل ثلث سعتها التخزينية.
ونتيجة لذلك ، فقد خزان سد كاريبا في جنوب إفريقيا ربع كمية المياه التي يستهلكها. فقد خزان سد أكوسومبو في غانا أكثر من النصف. لا توجد طريقة مجدية لتقليل الخسارة الهائلة في تخزين المياه. قد تكون الألواح الشمسية هي الحل.
فيما يتعلق بالتأثيرات المحتملة للألواح الكهروضوئية العائمة على الحيوانات والنباتات البرية أو البيئة الأوسع ، لم يتم إجراء دراسات الأثر البيئي ذات الصلة أو التحليلات التفصيلية الأخرى. يعتقد سانشيز أن انخفاض الضوء تحت الماء أو التغيرات في درجة حرارة الماء قد يسبب ضررًا محتملاً لمصايد الأسماك. ستؤدي هذه التغييرات أيضًا إلى تقليل نمو الطحالب ، مما قد يكون مفيدًا للنظم البيئية للمياه العذبة التي تعاني من تكاثر الطحالب. في أفريقيا ، قد تتعرض بعض الألواح العائمة لهجوم التماسيح أو أفراس النهر. وبالمثل ، قد تعيق مثل هذه البنية التحتية هذه الحيوانات والحيوانات الأخرى من الوصول إلى موارد المياه.
ذكر تقرير صادر عن البنك الدولي منذ ثلاث سنوات أنه نظرًا لأن الأرض تقيد تطوير الطاقة الشمسية ، فتحت الألواح الكهروضوئية العائمة مناطق جديدة لتوليد الطاقة الشمسية العالمية ، خاصة في البلدان ذات الأراضي المحدودة. وقال هاوغويتز إن البنك الدولي يدرس حاليًا تمويل محطات الطاقة الكهرومائية والهجينة للطاقة الشمسية في باكستان وتركيا وأوكرانيا ومالي وكوت ديفوار.
القيود المفروضة على الأراضي على نشر الطاقة الشمسية تولد أيضًا بعض الحلول الأخرى. وفقًا لـ Brandi McK-uin من جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، يمكن لولاية كاليفورنيا تحويل أكثر من 6000 كيلومتر من قنوات الري (أكبر نظام لتوصيل المياه في العالم) إلى "قنوات شمسية" يمكن أن تحل محل مضخات الري. مولد ديزل لتوفير الطاقة.
يمنع التدفق السريع للمياه في قناة الري الألواح الشمسية من الطفو على الماء ، لذلك يجب تركيبها على حامل معدني أو كابل معلق فوق القناة ، ولكن لا يزال من الممكن الاحتفاظ بدورها في حماية أشعة الشمس إلى حد كبير . أشارت دراسة نُشرت في مارس من قبل ماكون في مجلة Nature Sustainabili-ty إلى أنه ، مثل الألواح الشمسية التي تطفو على الماء ، يمكن للألواح الشمسية المعلقة أيضًا أن تقلل من تبخر المياه في قنوات الري. ومن الممكن الحد من تكاثر الحشائش.
من الواضح أنه سواء كانت عائمة أو معلقة ، يبدو أن الألواح الشمسية تعمل بطريقة غير مسبوقة.
