الطاقة الشمسية المركزة (CSP) هي طريقة لتوليد الحرارة من الطاقة الشمسية باستخدام المرايا لتركيز ضوء الشمس وعكسه على مستقبلات. وباستخدام توربين بخاري أو محرك حراري لتشغيل مولد كهربائي، تُستغل هذه الطاقة الحرارية لاحقًا لتوليد الكهرباء. تُستخدم المرايا في تقنيات الطاقة الشمسية المركزة لتوجيه ضوء الشمس وتركيزه على المستقبل. وفي هذا المستقبل، يُسخن سائل ذو درجة حرارة عالية بواسطة طاقة ضوء الشمس المركزة.
كيف تعمل الطاقة الشمسية المركزة (CSP)؟
تستخدم تقنيات الطاقة الشمسية المركزة المرايا لعكس ضوء الشمس وتركيزه على جهاز الاستقبال. ثم تُستخدم الطاقة الناتجة عن ضوء الشمس المركز لتسخين سائل ذي درجة حرارة عالية داخل جهاز الاستقبال.
هذه الحرارة، التي تُعرف أحيانًا بالطاقة الحرارية، قادرة على تشغيل محرك أو تدوير توربين لتوليد الكهرباء. كما يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من العمليات الصناعية، بما في ذلك معالجة المعادن، وتجهيز الأغذية، وإنتاج المواد الكيميائية، وزيادة استخلاص النفط، وتحلية المياه.
في مشاريع المرافق العامة، تُستخدم عادةً تقنيات الطاقة الشمسية الحرارية المركزة. تتوفر تكوينات متنوعة لهذه الأنظمة. تُرتب المرايا حول برج مركزي في أنظمة أبراج الطاقة، والذي يعمل كمستقبل. أما في الأنظمة الخطية، فتُركّز صفوف المرايا ضوء الشمس على مستقبلات في أنابيب متوازية موضوعة فوقها.
يمكن تركيب أنظمة الطاقة الشمسية المركزة الصغيرة في الأماكن التي تتطلب الكهرباء. على سبيل المثال، يمكن للتطبيقات الموزعة استخدام أنظمة طبق/محرك واحد قادرة على توليد طاقة تتراوح بين 5 و25 كيلوواط لكل طبق.
ما هي متطلبات محطات الطاقة الشمسية المركزة؟
وفيما يلي قائمة بالمتطلبات الأساسية لمحطات الطاقة الشمسية المركزة:
1. التمويل: يُعدّ التمويل عنصراً أساسياً وضرورياً لتطوير أي محطة طاقة وتوفير مواردها. ويُمثّل تمويل المشاريع التحدي الأكبر لأي بنية تحتية لتوليد الطاقة على نطاق المرافق العامة، بما في ذلك الطاقة الشمسية المركزة.
٢. المناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي: يجب ألا تكون طاقة الشمس منتشرة بشكل كبير حتى يتم تركيزها. وتُستخدم طاقة شدة الإشعاع الشمسي المباشر (DNI) لقياس ذلك.
3. قطع الأراضي المتجاورة ذات الغطاء السحابي المحدود: عند إنشاء محطات الطاقة الشمسية المركزة بقدرات 100 ميغاواط فأكثر، تعمل هذه المحطات بكفاءة عالية، وبالتالي تكون الأكثر فعالية من حيث التكلفة. تحتاج محطة الطاقة الشمسية المركزة النموذجية إلى ما بين 5 و10 أفدنة من الأرض لكل ميغاواط من القدرة، مع العلم أن متطلبات الأرض تختلف باختلاف التقنية المستخدمة. ويمكن تخزين الطاقة الحرارية على مساحة الأرض الأكبر.
4. موارد المياه المتاحة: تحتاج معظم أنظمة الطاقة الشمسية المركزة إلى المياه للتبريد، تمامًا مثل محطات الطاقة الحرارية التقليدية التي تعمل بالغاز الطبيعي والفحم والطاقة النووية. ولا تحتاج هذه الأنظمة إلا إلى كمية قليلة من الماء لتنظيف أسطح المجمعات والمرايا. ويمكن استخدام طرق التبريد الرطبة والجافة والهجينة في محطات الطاقة الشمسية المركزة لإنتاج الكهرباء بأعلى كفاءة ممكنة مع الحفاظ على المياه.
5. عملية النقل: تحتاج معظم أنظمة الطاقة الشمسية المركزة إلى الماء للتبريد، تمامًا مثل محطات الطاقة الحرارية التقليدية التي تعمل بالغاز الطبيعي والفحم والطاقة النووية. ولا تحتاج هذه الأنظمة إلا إلى كمية قليلة من الماء لتنظيف أسطح المجمعات والمرايا. ويمكن استخدام طرق التبريد الرطبة والجافة والهجينة في محطات الطاقة الشمسية المركزة لإنتاج الكهرباء بأعلى كفاءة ممكنة مع الحفاظ على الماء.
