برج الطاقة الشمسية

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
أبراج الطاقة الشمسية المركزة:

برج الطاقة الشمسية ، المعروف أيضاً باسم محطة الطاقة "البرج المركزي" أو محطة الطاقة " الهيليوستات "، هو نوع من الأفران الشمسية يستخدم برجاً لاستقبال ضوء الشمس المركز. ويستخدم مجموعة من المرايا المسطحة المتحركة (تُسمى الهيليوستات) لتركيز أشعة الشمس على برج التجميع (الهدف). وتُعتبر أنظمة الطاقة الشمسية المركزة (CSP) حلاً عملياً للطاقة المتجددة النظيفة. [ 1 ]

استخدمت التصاميم المبكرة هذه الأشعة المركزة لتسخين الماء، واستخدمت البخار الناتج لتشغيل التوربينات . وقد تم إثبات جدوى تصاميم أحدث تستخدم الصوديوم السائل، وتعمل حاليًا أنظمة تستخدم الأملاح المنصهرة (40% نترات البوتاسيوم ، 60% نترات الصوديوم ) كسوائل تشغيل . تتميز هذه السوائل بسعة حرارية عالية ، يمكن استخدامها لتخزين الطاقة قبل استخدامها لغلي الماء لتشغيل التوربينات. يتيح تخزين الطاقة الحرارية لاستعادتها لاحقًا توليد الطاقة بشكل مستمر، أثناء سطوع الشمس، ولعدة ساعات بعد غروبها (أو حجبها بالغيوم).

يكلف

في عام 2021، قدّر المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) تكلفة الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية المركزة مع تخزين لمدة 10 ساعات بـ 0.076 دولار أمريكي لكل كيلوواط/ساعة في عام 2021، و0.056 دولار أمريكي لكل كيلوواط/ساعة في عام 2030، و0.052 دولار أمريكي لكل كيلوواط/ساعة في عام 2050. [ 2 ] في عام 2007، كانت شركات مثل ESolar (التي كانت مدعومة آنذاك من Google.org ) تعمل على تطوير مكونات مرايا عاكسة رخيصة الثمن، قليلة الصيانة، وقابلة للإنتاج بكميات كبيرة، بهدف خفض التكاليف في المستقبل القريب. [ 3 ] اعتمد تصميم ESolar على عدد كبير من المرايا الصغيرة (1.14  متر مربع ) لتقليل تكاليف تركيب أنظمة التثبيت، مثل الخرسانة والفولاذ والحفر والرافعات. في أكتوبر 2017، أشارت مقالة في GreenTech Media إلى أن ESolar توقفت عن العمل في أواخر عام 2016. [ 4 ]

إن التحسينات في أنظمة السوائل العاملة، مثل الانتقال من تصميمات الخزانين الحالية (الساخن/البارد) إلى أنظمة الخزان الواحد ذات الطبقة الحرارية مع الحشوات الحرارية الكوارتزية وأغطية الأكسجين، ستؤدي إلى تحسين كفاءة المواد وتقليل التكاليف بشكل أكبر.

تصميم

محطة أشاليم للطاقة ، إسرائيل، عند اكتمالها، أصبحت أطول برج للطاقة الشمسية في العالم
محطة سولار تو التي تم إيقاف تشغيلها في كاليفورنيا
  • يتم تبريد بعض أبراج الطاقة الشمسية المركزة بالهواء بدلاً من الماء، لتجنب استخدام المياه الصحراوية المحدودة [ 5 ].
  • يتم استخدام الزجاج المسطح بدلاً من الزجاج المنحني الأكثر تكلفة [ 5 ]
  • تخزين حراري لتخزين الحرارة في حاويات الملح المنصهر لمواصلة إنتاج الكهرباء عندما لا تشرق الشمس.
  • يتم تسخين البخار إلى 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) لتشغيل التوربينات المتصلة بالمولدات التي تنتج الكهرباء  
  • أنظمة تحكم للإشراف على جميع أنشطة المحطة والتحكم بها، بما في ذلك مواقع مصفوفة الهيليوستات، وأجهزة الإنذار، وغيرها من عمليات جمع البيانات والاتصالات.

بشكل عام، تستخدم المنشآت من 150 هكتارًا (1,500,000 متر مربع ) إلى 320 هكتارًا (3,200,000 متر مربع ) .  

في عام 2023، اختبرت وكالة العلوم الوطنية الأسترالية CSIRO نظامًا للطاقة الشمسية المركزة حيث تسقط جزيئات خزفية صغيرة عبر شعاع من الطاقة الشمسية المركزة، وتستطيع هذه الجزيئات الخزفية تخزين كمية أكبر من الحرارة مقارنة بالملح المنصهر، دون الحاجة إلى وعاء من شأنه أن يقلل من انتقال الحرارة. [ 6 ]

المخاوف البيئية

توجد أدلة على أن محطات تركيز الطاقة الشمسية واسعة النطاق هذه قد تتسبب في احتراق الطيور التي تحلق فوقها. فبالقرب من مركز المصفوفة، قد تصل درجات الحرارة إلى 550 درجة مئوية (1022 درجة فهرنهايت) ، وهي درجة كافية، مع التدفق الشمسي نفسه، لحرق الطيور. وقد تحترق ريش الطيور البعيدة، مما يؤدي في النهاية إلى نفوقها. وقد أفادت محطة إيفانبا باحتراق طائر كل دقيقتين. ويطلق العاملون في محطة إيفانبا للطاقة الشمسية على هذه الطيور اسم "الشرائط"، لأنها تشتعل في الجو وتسقط على الأرض تاركةً وراءها دخانًا. وخلال اختبار وضع الاستعداد الأولي للمرايا الشمسية، نفق 115 طائرًا عند دخولها منطقة التدفق الشمسي المركز. وخلال الأشهر الستة الأولى من التشغيل، بلغ إجمالي عدد الطيور النافقة 321 طائرًا. وبعد تعديل إجراءات وضع الاستعداد بحيث لا يتم تركيز أكثر من أربع مرايا شمسية على أي نقطة، لم تُسجل أي حالات نفوق أخرى للطيور. [ 7 ]  

تصنف ولاية كاليفورنيا محطة إيفانبا للطاقة الشمسية كمصدر لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري لأنها تضطر إلى حرق الوقود الأحفوري لعدة ساعات كل صباح حتى تتمكن من الوصول بسرعة إلى درجة حرارة التشغيل المطلوبة. [ 8 ]

التطبيقات التجارية

شاركت عدة شركات في تخطيط وتصميم وبناء محطات توليد الطاقة الشمسية واسعة النطاق. وهناك أمثلة عديدة لدراسات حالة تُطبّق حلولًا مبتكرة في مجال الطاقة الشمسية. في تصميم برج التوجيه الشمسي، ينعكس ضوء الشمس بواسطة المرايا الشمسية نحو نقطة بؤرية علوية في قمة البرج، ثم ينعكس لأسفل إلى مستقبل قريب من الأرض. [ 9 ] وكان أول برج توجيه شمسي تجاري هو برج يومن شينينغ بقدرة 50 ميغاواط. [ 10 ]

تطبيقات جديدة

مفهوم برج الطاقة في منجم بينغهام كانيون

يجمع برج الطاقة في المنجم [ 11 ] [ 12 ] بين برج للطاقة الشمسية وبرج للطاقة الكهربائية الهوائية [ 13 ] في منجم مكشوف مُغلق. تُعاني أبراج الطاقة الشمسية التقليدية من قيود في الحجم بسبب ارتفاع البرج ووجود مرايا شمسية قريبة تحجب خط رؤية المرايا الخارجية إلى جهاز الاستقبال. يُساعد استخدام "مقاعد الاستاد" في المنجم على التغلب على هذا القيد.

بما أن أبراج الطاقة الشمسية تستخدم البخار عادةً لتشغيل التوربينات، ولأن المياه شحيحة في المناطق ذات الطاقة الشمسية العالية، فإن من مزايا المناجم المكشوفة أنها تجمع المياه، كونها محفورة تحت مستوى المياه الجوفية. يستخدم برج الطاقة في المنجم بخارًا منخفض الحرارة لتشغيل الأنابيب الهوائية في نظام توليد مشترك للطاقة. ومن الفوائد الأخرى لإعادة استخدام منجم مكشوف لهذا النوع من المشاريع إمكانية إعادة استخدام البنية التحتية للمنجم، مثل الطرق والمباني وشبكة الكهرباء.

أبراج الطاقة الشمسية

قائمة أبراج الطاقة الشمسية

اسمالمطور/المالكمكتملدولةبلدةالطول مالارتفاع بالقدمهواة الجمعأقصى قدرة مركبة (ميغاواط)إجمالي إنتاج الطاقة السنوي (جيجاواط ساعة)
الفجر [ 14 ]سينهيليون2024ألمانيايوليش20 متراً65.6  قدم
نور إنرجي 1طاقة أكوا2022الإمارات العربية المتحدةسيح الدحل ، دبي262.44 متر861  قدم
محطة أشاليم لتوليد الطاقةميغاليم للطاقة الشمسية2019إسرائيلصحراء النقب260 متر853  قدم50,600121 ميغاواط320
محطة ورزازات للطاقة الشمسيةالوكالة المغربية للطاقة المستدامة2019المغربورزازات250 متر820  قدم7400150 ميغاواط500
محطة سيرو دومينادور الحرارية الشمسية [ 15 ]أكسيونا (51%) وأبينجوا (49%)2021تشيليكالاما250 متر820  قدم10600110 ميغاواط
الطاقة الحرارية الشمسية من ريدستونطاقة أكوا2023جنوب أفريقيابوستماسبرغ ، مقاطعة كيب الشمالية100 ميغاواط [ 16 ]
شوهانغ دونهوانغ 100 ميجاوات المرحلة الثانية [ 17 ]بكين شوهانغ IHW2018الصيندونهوانغ220 متر722  قدم12000100 ميغاواط390 [ 18 ]
تشينغهاي قونغهي الطاقة الشمسية المركزة [ 19 ]2019الصينجونجي210 متر689  قدم50 ميغاواط156.9
خي سولار وانأبينغوا2016جنوب أفريقياأبينغتون205 م673  قدم412050 ميغاواط180
مشروع الطاقة الشمسية في كريسنت ديونزاحتياطي الطاقة الشمسية2016الولايات المتحدةتونوباه200 متر656  قدم10347110 ميغاواط500
سوبكون سولار ديلينجا [ 20 ]سوبكون سولار2016الصينديلينغا200 متر656  قدم50 ميغاواط146
مشروع هايكسي للطاقة الشمسية المركزة بقدرة 50 ميجاوات [ 21 ]لونينغ تشينغهاي غوانغهينغ للطاقة الجديدة2019الصينهايشي تشو188 متر617  قدم440050 ميغاواط
مشروع هامي 50 ميجاوات للطاقة الشمسية المركزة [ 22 ] [ 23 ]سوبكون سولار2019الصينحامي180 متر590  قدم50 ميغاواط
محطة الطاقة الشمسية PS20أبينغوا سولار2009إسبانياسانلوكار لا مايور165 متر541  قدم125520 ميغاواط48
محطة جيماسولار الحرارية الشمسيةشركة توريسول للطاقة2011إسبانياإشبيلية140 متر460  قدم265019.9 ميغاواط80
محطة إيفانبا للطاقة الشمسية (3 أبراج)برايت سورس إنرجي2014الولايات المتحدةصحراء موهافي139.9 متر459  قدم173,500392 ميغاواط650
شوهانغ دونهوانغ 10 ميجاوات المرحلة الأولى [ 24 ]2018الصيندونهوانغ138 متر453  قدم1525 [ 25 ]10 ميغاواط
مزارع سندروپبرنامج Aalborg CSP2016أستراليابورت أوغستا127 متر417  قدم23712 [ 26 ]1.5 ميغاواط
محطة داهان لتوليد الطاقة [ 27 ]معهد الهندسة الكهربائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم2012الصينداهان118 متر387  قدم1001 ميغاواط
محطة الطاقة الشمسية PS10أبينغوا سولار2007إسبانياسانلوكار لا مايور115 متر377  قدم62411 ميغاواط23.4
مشروع الطاقة الشمسيةوزارة الطاقة الأمريكية1981الولايات المتحدةصحراء موهافي100 متر328  قدم1818 لاحقًا 19267 ميغاواط، ثم 10 ميغاواط لاحقاًنا، هُدم
محطة سوبكون للطاقة الشمسية ديلينجا 10 ميجاوات [ 28 ] (برجان)سوبكون سولار2013الصينديلينغا100 متر328  قدم10 ميغاواط
المرفق الوطني لاختبار الطاقة الشمسية الحراريةوزارة الطاقة الأمريكية1978الولايات المتحدةألبوكيرك، نيو مكسيكو60 متراً200  قدم1 ميغاواط (5-6 ميغاواط حراري)نا، المتظاهر
برج يوليش الشمسيالمركز الألماني للفضاء الجوي2008ألمانيايوليش60 متراً200  قدم20001.5 ميغاواطنا، المتظاهر
برج الطاقة الشمسية جرين واي سي إس بي مرسينبرنامج جرينواي سي إس بي2013ديك رومىمرسين60 متراً200  قدم5101 ميغاواط (5 ميغاواط حراري)
برج الطاقة الشمسية ACME [ 29 ]مجموعة ACME2011الهندبيكانير46 متراً150  قدم142802.5 ميغاواط
برج سييرا صن تاور (برجان)إي سولار2010الولايات المتحدةصحراء موهافي46 متراً150  قدم [ 30 ]240005 ميغاواطنا، هُدم
محطة جيمالونج للطاقة الشمسية المركزة التجريبية [ 31 ]2017أسترالياجيمالونج5 × 27 متر5 × 89  قدمًا35001.1 ميغاواط (6 ميغاواط حراري)

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "انخفضت تكلفة الطاقة الشمسية المركزة بنسبة 47% بين عامي 2010 و2019 | أخبار REVE عن قطاع طاقة الرياح في إسبانيا والعالم" . 29 يوليو 2020. تاريخ الاطلاع: 16 أبريل 2022 .
  2. ↑ "الخط الأساسي السنوي لتكنولوجيا الكهرباء (ATB)" NREL . المختبر الوطني للطاقة المتجددة . 2021.
  3. ↑ "هدف جوجل: طاقة متجددة أرخص من الفحم" . أخبار من جوجل . 27 نوفمبر 2007. تاريخ الاسترجاع : 26 يونيو 2026 .
  4. ↑ ديجن، جيسون (12 أكتوبر 2017). "شركة إي سولار، المنافسة في مجال الطاقة الشمسية المركزة، تغيب عن العمل" . جرين تك ميديا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يونيو 2019 .
  5. 1 2 "الأسئلة الشائعة" . Brightsourceenergy.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-09-2019 .
  6. ↑ هاوزر، كريستين (12 نوفمبر 2023). "علماء أستراليون يحققون إنجازًا بارزًا في مجال الطاقة الشمسية المركزة. قاموا بتسخين جزيئات السيراميك إلى درجة حرارة عالية جدًا تصل إلى 1450 فهرنهايت عن طريق إسقاطها عبر شعاع من ضوء الشمس المركز" . فري ثينك . مؤرشف من الأصل في 15 نوفمبر 2023.
  7. ↑ كريمر، سوزان (16 أبريل 2015). "حيلة غريبة تمنع نفوق الطيور في أبراج الطاقة الشمسية" . كلين تكنيكا . تم الاطلاع عليه في 20 فبراير 2017 .
  8. ↑ دانيلسكي، ديفيد (21 أكتوبر 2015). "ليس من السهل أن تكون صديقًا للبيئة: محطة إيفانبا للطاقة الشمسية بالقرب من نيفادا تحرق كميات كبيرة من الغاز الطبيعي، مما يجعلها مصدرًا لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري بموجب قانون الولاية" . سجل مقاطعة أورانج . سانتا آنا، كاليفورنيا . تم الاطلاع عليه في 14 سبتمبر 2016 .
  9. ↑ مختار، مروان باسم (2011). "مُركِّز الطاقة الشمسية الحرارية ذو الشعاع السفلي: التوصيف التجريبي والنمذجة" (ملف PDF) . معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا : 5-6 - عبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  10. ↑ "ثلاث وحدات شمسية من أول مشروع تجاري في العالم لتوليد الطاقة الشمسية المركزة بتقنية شعاع الليزر، سيتم ربطها بالشبكة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أغسطس 2019 .
  11. ↑ "برج الطاقة في الحفرة" . www.altenergymag.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 يوليو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يونيو 2026 .
  12. ↑ US20050150225A1 ، غويزدا، جوناثان وديبيلا ، فرانسيس، "توليد الطاقة عن طريق التوليد المشترك للطاقة الشمسية/الهوائية في حفرة مفتوحة كبيرة، طبيعية أو من صنع الإنسان"، صدر بتاريخ 14-07-2005 
  13. ↑ برج الطاقة
  14. ↑ سينهيليون. "محطات الوقود الشمسي من سينهيليون | سينهيليون" . synhelion.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2025 .
  15. ↑ "أتاكاما-1 | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة" . solarpaces.nrel.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 يناير 2020.
  16. ↑ "محطة ريدستون للطاقة الشمسية المركزة التابعة لشركة أكوا باور تسحب جزءًا من ديونها في الشهر التاسع من الإنشاء" . 22 فبراير 2022.
  17. ↑ https://www.sh-ihw.es/dunhuang100
  18. ↑ "مشروع شوهانغ دونهوانغ 100 ميغاواط المرحلة الثانية | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة" . solarpaces.nrel.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-06-2019.
  19. ↑ "شركة كوزين لتكنولوجيا الطاقة الشمسية المحدودة" .
  20. ↑ "شركة كوزين لتكنولوجيا الطاقة الشمسية المحدودة" .
  21. ↑ "برج لونينغ هايكسي 50 ميغاواط من الملح المنصهر | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة" . solarpaces.nrel.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-06-2019.
  22. ↑ "مشروع محطة الطاقة الشمسية المركزة في برج حامي التابع لشركة CPECC سيتم الانتهاء منه في منتصف عام 2019" .
  23. ↑ "مشروع حامي 50 ميغاواط للطاقة الشمسية المركزة | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة" . solarpaces.nrel.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-06-2019.
  24. ↑ "مشروع شوهانغ دونهوانغ 10 ميغاواط المرحلة الأولى | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة" . solarpaces.nrel.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-06-2019.
  25. ↑ "شركة شوهانغ وشركة EDF تختبران دورة ثاني أكسيد الكربون في الطاقة الشمسية المركزة" . 29 مارس 2019.
  26. ↑ "مشروع سندروپ للطاقة الشمسية المركزة | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة | المختبر الوطني للطاقة المتجددة" .
  27. ↑ "محطة داهان للطاقة | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة" . solarpaces.nrel.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-06-2019.
  28. ↑ "شركة كوزين لتكنولوجيا الطاقة الشمسية المحدودة" .
  29. ↑ "برج الطاقة الشمسية ACME | مشاريع الطاقة الشمسية المركزة | NREL" .
  30. ↑ "مشروع برج الطاقة الشمسية Esolar Sierra متوقف عن العمل - توضيح" . 16 يونيو 2010.
  31. ↑ "محطة جيمالونج التجريبية للطاقة الشمسية المركزة - 1.1 ميجاوات". فاست سولار . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أبريل 2021 .