أحرز برج شمسي في السعودية نتائج مبهرة، بعد أن تمكّن من توليد الكهرباء على مدار اليوم، دون التقيّد بضوء الشمس، مع خفض ملحوظ لتكلفة البناء، وذلك حسب معلومات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
وتعتمد الأبراج الشمسية على ارتفاع الهواء الساخن إلى أعلى، لتختلف عن الألواح الشمسية التي تمتص الضوء وتحوله إلى كهرباء باستعمال المواد الكهروضوئية، وهي تقنية تقليدية معروفة لحصد طاقة الشمس.
وقد توصّل باحثون من جامعة قطر وجامعة الحسين التقنية في الأردن، إلى طريقة لمضاعفة الكهرباء المنتجة من برج شمسي مزدوج، يُمكنه إنتاج الكهرباء طوال النهار والليل، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
هذا المستوى من التكنولوجيا ليس جديدًا؛ فقد جرت دراسة ما يُسمى بأبراج الطاقة الشمسية لتيار الهواء الصاعد لأكثر من 100 عام، إلا أن الباحثين حققوا تقدمًا كبيرًا من خلال إضافة البرج الثانوي في الرياض، وذلك باستعمال الهواء البارد في تيار سفلي.
طريقة بناء برج شمسي مزدوج
يعتمد بناء برج شمسي مزدوج حتى الآن على عمليات المحاكاة وبيانات الطقس، لكن النتائج واعدة؛ إذ يستعمل المشروع برجين يبلغ طولهما 656 قدمًا، أحدهما ملتف حول الآخر.
وهما مصنوعان من مادة يُمكنها التقاط حرارة الشمس لتدفئة الهواء في الجزء السفلي من البرج الداخلي؛ ويعمل الهواء الساخن على تشغيل التوربينات في أثناء ارتفاعها، وفقًا لتقرير أصدرته منصة “أنثروبوسين” (Anthropocene) المعنية بالأخبار البيئية.
ويبلغ قطر برج التيار الصاعد الداخلي نحو 33 قدمًا، ويبلغ قطر البرج الخارجي الذي يحيط به نحو 45 قدمًا؛ وتنقسم المساحة بين الأبراج إلى 10 قنوات.
وتجري الاستفادة من التقنية “المزدوجة” بعد أن يرتفع الهواء الساخن؛ ما يؤدي إلى تشغيل التوربين الرئيس، وفق ما رصدته منصة الطاقة.
ثم يُرش الهواء بضباب ناعم ومبرد؛ وينتقل الهواء البارد عبر القنوات الـ10، ليُدير توربينات أخرى، وفقًا لوصف المشروع من “أنثروبوسين”.
مزايا البرج الشمسي المزدوج
كتب الباحثون في تقرير نشرته مجلة “ساينس دايركت” (Science Direct): “أظهرت الدراسة أن الجمع بين تقنية برج التيار السفلي وتقنية التيار الصاعد للطاقة الشمسية أمر ممكن لزيادة إنتاج الكهرباء”.
عادةً ما تكون أبراج التيار الصاعد مصنوعة من الزجاج أو غيرها من المواد المسببة للاحتباس الحراري التي تحبس الحرارة؛ ويُسخن الهواء عند مستوى الأرض، وعندما يرتفع إلى أعلى البرج الطويل؛ فإنه يدور توربينًا لإنتاج الكهرباء.
لكن الفكرة تظل تجريبية؛ إذ لا تزال تكاليف بناء الأبراج الزجاجية الكبيرة والطويلة باهظة بالنسبة للاستعمال السائد.
وأوضح الباحثون أن البرج الجديد ثنائي التكنولوجيا يُمكن أن يخفض التكلفة، من خلال إنتاج كهرباء تزيد على ضعف التصميمات السابقة؛ ويستلزم تصميمها بناء برج ثانوي حول البرج الداخلي.
وأكدوا أن الطبيعة المزدوجة للبرج يُمكن أن تساعد في جعل بناء الأجهزة الشمسية باهظة الثمن أكثر جدوى؛ ومن المزايا الكبيرة لهذا المفهوم أنه يعمل بعد غروب الشمس، وذلك بفضل برج التبريد.
وقال الباحثون -في تقريرهم- إن “هذا الوضع مستقل عن الإشعاع الشمسي، ويُمكن أن يعمل ليلًا ونهارًا”.
إمكانات هائلة لتوليد الكهرباء
وباستعمال محاكاة برج شمسي مع بيانات الطقس المحلية، قدّر الفريق أنه سيولد إجمالي نحو 753 ميغاوات/ساعة من الكهرباء سنويًا، وهو ما يعادل نحو 2.14 قوة البرج الشمسي التقليدي للتيار الصاعد.
وستنتج أبراج التبريد الخارجية نحو 400 ميغاواط/ساعة؛ ويعمل برج التدفئة الداخلي بشكل أفضل خلال النهار تحت أشعة الشمس الحارقة لتوليد نحو 350 ميغاواط/ساعة.
يُذكر أن الميغاواط هو “ما يكفي تقريبًا من الكهرباء لتلبية الطلب الفوري لـ750 منزلًا في وقت واحد”.
وأشار فريق البحث إلى أن التقنية تعمل بشكل أفضل في البيئات الصحراوية؛ حيث إن الرطوبة تضعف الأداء؛ إذ تأثر برج التبريد بالتقلبات الموسمية في درجات الحرارة، من بين عقبات أخرى.
“النظام له قيود، مثل الوصول إلى المياه لتشغيل نظام التيار السفلي”، بحسب الباحثين الذين يخططون لإجراء “التحليل الفني والاقتصادي”، مع التركيز على قابلية التوسع.
