تمكّنت أستراليا، بالاستفادة من المرايا، من اتخاذ خطوة مهمة في توليد الطاقة الشمسية. وتكمن أهمية هذه التقنية في أنها تتيح تخزين الطاقات المتجددة والاستفادة منها بشكل أكبر.
وفقاً لتقرير هورآيش نقلاً عن برق نيوز، فإن تقنية الطاقة الحرارية الشمسية المركّزة أو CST تستخدم مجموعة من أنظمة تجميع ضوء الشمس لإنتاج الحرارة أو الكهرباء. يبدو مبدأ عمل هذه التقنية بسيطاً، لكن تنفيذها الفعّال يتطلب مرايا أو عدسات كبيرة تركّز ضوء الشمس على نقطة صغيرة تُسمى جهاز الاستقبال؛ وهو أمر يمثل تحدياً من الناحية الفنية.
هذه المرايا، التي تُعرف باسم المجمّعات الشمسية أيضاً، تُصمَّم بطرازات مختلفة؛ منها أنظمة الأطباق (Dish) والأبراج الشمسية والهياكل المكافئية (Parabolic). ويركّز كل طراز منها ضوء الشمس بطريقة خاصة.
في هذه التقنية، يقع المستقبِل في مركز النظام ومهمته تحويل ضوء الشمس المركّز إلى طاقة حرارية. وداخل هذا المستقبِل توجد عادةً مواد مثل الملح المنصهر أو الزيوت ذات درجات الحرارة العالية، تمتص الحرارة وتنقلها.
إنجاز مهم
بالطبع، تقنية الطاقة الشمسية الحرارية المركّزة ليست خالية من العيوب. فهي تحتاج لأداء أمثل إلى ظروف جوية مناسبة وإشعاع شمسي مستقر، كما أن تكلفة تنفيذها مرتفعة نسبياً.
ومع ذلك، فإن الوكالة الوطنية الأسترالية للعلوم (CSIRO) توصلت إلى تقدم ملحوظ في هذا المجال، يمكن أن يكون مؤثراً ليس في أستراليا فحسب، بل على المستوى العالمي أيضاً.
نجح باحثون أستراليون للمرة الأولى في إيصال درجة حرارة 803 درجات مئوية في هذه المستقبِلات؛ وهو رقم يُعد نقطة تحول مهمة في تطوير هذه التقنية.
الدكتور جين سو كيم، رئيس فريق التقنيات الشمسية في CSIRO، يقول في هذا الصدد إن هذا الإنجاز بالغ الأهمية، لأنه في حال دمج هذه التقنية مع المبادل الحراري الخاص بهم، سيصبح بالإمكان تخزين كمية أكبر من الطاقة المتجددة.
ويؤكد أيضاً أن هذه التقنية يمكن أن تؤدي دوراً مهماً في توفير طاقة رخيصة وواسعة النطاق للصناعات الثقيلة في أستراليا، وأن تساهم في خفض انبعاثات الكربون. وبحسب قوله، جاء هذا الإنجاز ثمرة أكثر من ثماني سنوات من البحث والجهد المتواصل والاستثمار الواسع.
دور الجسيمات الخزفية في تحسين الأداء
في هذه التقنية الجديدة، تُستخدم جسيمات سيراميكية؛ وهي مواد قادرة على تحمل درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية. هذه الجسيمات، بامتصاص حرارة الشمس وتخزينها، تبسّط بنية النظام وتخفض تكاليف الطاقة.
يُعد هذا الابتكار مهماً جداً مقارنة بطرق CST الشائعة؛ ففي النماذج الأقدم كانت تُستخدم عادةً مواد لا تتحمل سوى درجات حرارة تتراوح من 400 إلى 600 درجة مئوية. ولهذا، يمكن لهذا التقدم أن يكون بديلاً قوياً للأنظمة الشمسية الكهروضوئية (PV) في بعض التطبيقات.
منافسة الكهروضوئية أم استكمالها؟
ومع ذلك، يرى الخبراء أن تقنية الطاقة الشمسية الحرارية المركّزة ليست منافساً مباشراً للكهروضوئية. دومينيك زال، رئيس معهد أبحاث الطاقة الشمسية الحرارية في أستراليا، يوضح أن هاتين التقنيتين متكاملتان في الواقع.
وبحسب قوله، تولّد الأنظمة الكهروضوئية الكهرباء عندما تكون الشمس ساطعة، أما تقنية الطاقة الشمسية الحرارية المركّزة فيمكنها امتصاص طاقة الشمس وتخزينها لتكون قابلة للاستخدام في أوقات مثل الليل أو الأيام الغائمة.
آفاق تطوير هذه التقنية
حالياً، في مدينة نيوكاسل، نحو 400 مرآة استُخدمت في إطار النظام التجريبي لـ CSIRO. ومع ذلك، لتشغيل نظام كامل على نطاق صناعي، سيلزم على الأرجح أكثر من 10 آلاف مرآة أكبر.
يمكن لنظام كهذا أن يوفّر قدرة تعادل محطة فحم بقدرة 100 ميغاواط؛ وهو ما يُظهر أن هذه التقنية تمتلك قدرة عالية على تأمين الطاقة على نطاق واسع.
كما أن هذه الطريقة واعدة اقتصادياً. فبحسب دومينيك زال، يمكن لتقنية الطاقة الحرارية المتجددة أن تبلغ مرحلة الربحية في نحو خمس سنوات وأن يكون الاسترداد الكامل لرأس مالها في نحو عشر سنوات قابلاً للتحقق.
