الفهرس
لمحة تاريخية
إنني على يقين من شيء واحد ... لابد البشرية أن تتحول لاستخدام الطاقة الشمسية أو ترتد إلى البربرية.
تلك هي كانت كلمة المهندس السويدي الأمريكي الشهير فرانك شومان في حفل تشييد أول محطة للطاقة الشمسية الحرارية المركزة على مستوى العالم والموجودة بمصر.
البداية كانت في خريف عام 1911 عندما قام المهندس فرانك شومان بتشييد أول محطة طاقة شمسية في التاريخ، في مصر، وتحديداً في 6 شارع 101 بضاحية المعادي، 20 كم جنوبي القاهرة.
احتوت المحطة على خمس مجمعات، طول كل منها 62 متر وعرض أربعة أمتار، وتفصل بينهم مسافة 7 متر، واستمر تشغيلها لفترة أقل من عام حتى بدأت الحرب العالمية الأولى والتي كتبت نهايتها واختفت منذ ذلك الحين.
أساليب تصميم محطات الطاقة الشمسية المركزة
محطات «الطاقة الشمسية الحرارية المركزة – Concentrated solar power» أو «CSP» والتي يتم فيها الاستفادة من الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة حرارية ومن ثم إلى طاقة كهربائية، ويتم تصميم محطات الطاقة الشمسية المركزة بأساليب مختلفة، وأهمها:
- أنظمة أبراج الطاقة الشمسية – Solar Power Tower Systems
- أنظمة الصحون بشكل القطع المكافئ – Parabolic Dish Systems
- أنظمة أحواض بشكل القطع المكافئ – Parabolic Trough Systems
- أنظمة فيرنزل الخطية – Linear Fresnel Systems
في هذا المقال سوف نتناول الحديث عن أهم محطات الطاقة الشمسية الحرارية المركزة (CSP) في الوطن العربي والتي يبلغ إجمالي عددها 14 موزعة على عدة دول.
المحطات الشمسية المركزة في المغرب
محطة نور 1
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
160 ميجاواط
- المطورون:
– أكوا باور 73.13%.
– الوكالة المغربية للطاقة الشمسية 25%.
– أيريس (Aries).
– تي أس كيه (TSK).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2016.
- سعة التخزين:
3 ساعات بالاعتماد على خزانين من الملح المذاب.
- التكلفة: تبلغ التكلفة الإجمالية لمحطات نور1 ونور 2 ونور 3 حوالي 862 مليون دولار
تعد محطة نور 1 لإنتاج الطاقة الشمسية المركزة جزءاً من مجمع نور للطاقة الشمسية، ويقع هذا المشروع على بعد 200 كم عن مراكش. تصل قدرة المشروع الإنتاجية إلى 160 ميجاواط بنظام أحواض بشكل القطع المكافئ، وتتمتع محطة نور 1 بنظام تخزين للطاقة الحرارية الناتجة عن الملح المنصهر يصل إلى ثلاث ساعات، والذي يسمح للمحطة بتأمين إمدادات الكهرباء حتى في وقت الذروة مساءً.
تم تطوير المحطة من قبل شركة «أكواباور – ACWA Power» بنسبة 73.13%، و«الوكالة المغربية للطاقة الشمسية» بنسبة 25%، والحصة المتبقية لكل من شركتي «أيريس – Aries» و «تي إس كي- TSK»
تجاوزت نسبة التمويل الصناعي المحلي للمشروع 30% من تكلفته، كما وفر المشروع أثناء مرحلة البناء حوالي 2000 وظيفة. وبعد التشغيل، يعمل في المحطة 100 شخص.
وتقلل محطة نور 1 من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى 280 ألف طن سنوياً، أي ما يعادل % 1 من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في المغرب.
محطة نور 2
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
200 ميجاواط.
- المطورون:
– أكوا باور 75%.
- تاريخ بدء التشغيل التجاري: 2019
- سعة التخزين:
7 ساعات بالاعتماد على خزانين من الملح المذاب
- التكلفة: تبلغ التكلفة الإجمالية لمحطات نور 1 ونور 2 ونور 3 حوالي 862 مليون دولار.
تُعتبر محطة نور 2 للطاقة الشمسية المركزة المصممة بأسلوب أحواض القطع المكافئ، والتي تصل قدرتها إلى 200 ميجاواط، وهي ثاني مشروع من نوعه بالنسبة للوكالة المغربية للطاقة الشمسية وذلك ضمن مجموعة من مشاريع التطوير في مجمع نور للطاقة الشمسية. ويحتوي هذا المجمع على 500 ميجاواط من عدة محطات تستخدم تقنيات طاقة شمسية متنوعة.
تملك محطة نور 2 نظام تخزين الطاقة الحرارية لمدة 7 ساعات، وتم تطويرها على أساس البناء والتملك والتشغيل ونقل الملكية من قبل شركة «أكواباور – ACWA Power» بنسبة 75%.
محطة نور 3
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
150 ميجاواط.
- المطورون:
– أكوا باور 75%.
– الوكالة المغربية للطاقة الشمسية 25%.
- تاريخ بدء التشغيل التجاري: 2018
- سعة التخزين:
8 ساعات بالاعتماد على خزانين من الملح المذاب.
- التكلفة: تبلغ التكلفة الإجمالية لمحطات نور 1 ونور 2 ونور 3 حوالي 862 مليون دولار.
تُعتبر محطة نور 3 للطاقة الشمسية المركزة بنظام البرج المركزي، والتي تنتج 150 ميجاواط من الكهرباء، ثالث مشروع من نوعه بالنسبة للوكالة المغربية للطاقة الشمسية وذلك ضمن مجموعة من مشاريع التطوير في مجمع نور للطاقة الشمسية.
تملك محطة نور3 نظام تخزين الطاقة الحرارية لمدة 8 ساعات، وتم تطويرها على أساس البناء والتملك والتشغيل ونقل الملكية من قبل شركة «أكواباور – ACWA Power» بنسبة 75%، «الوكالة المغربية للطاقة الشمسية» بنسبة 25%.
محطة ORC-PLUS
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
1 ميجاواط.
- المطورون:
شركة إريسين (IRESEN).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري: 2018.
- سعة التخزين: 4 ساعات بالاعتماد على خزان من أوكسيد الحديد الأسود.
- التكلفة: 6.25 مليون دولار.
وهي محطة شمسية مركزة تستخدم نظام فيرنزل الخطي بقدرة إنتاجية 1 ميجاواط، وتقع بحديقة الطاقة الخضراء لمدينة بن جرير، تملك المحطة نظام تخزين للطاقة الحرارية لمدة أربع ساعات باستخدام خزان من أوكسيد الحديد الأسود (المنغنيت).
تبلغ مساحة المشروع الإجمالية 3.5 هكتار، وقد ساهم الاتحاد الاوروبي ب 6.5 مليون يورو لإنجاز المشروع وساهمت «أيرزن – IRESEN» المغربية ب 3.5 مليون يورو، واستمر أربع سنوات قبل تدشينه.
وقامت الشركة الايطالية «إينري – enerray» بتصميمه وبنائه بتعاون مع الشركات والمؤسسات التالية:
- «أيرزن – IRESEN»
- «فراونهوفر – Fraunhofer»
- «سي أي سي انرجيجون – CIC energigune»
- «سولتيجوا – Soltigua»
- «يورونوفيا – Euronovia»
محطة عين بن مطهر ISCC
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
20 ميجاواط.
- المطورون:
شركة أبينغوا (Abengoa).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2010.
- سعة التخزين:
لايوجد نظام تخزين.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
وهي محطة هجينة تعمل بالطاقة الشمسية والغاز بقدرة إجمالية 472 ميجاواط، وتشكل الطاقة الحرارية الشمسية المركزة بنظام أحواض القطع المكافئ منها ما يقدر ب 20 ميجاواط.
تبلغ مساحة المحطة الحرارية الشمسية 88 هكتار، أما المساحة الإجمالية فتبلغ 160 هكتار وتقع 81 كم جنوب مدينة وجدة وتبعد نحو 30 كيلومترا من الحدود الجزائرية، وتم تطويرها من قبل شركة الإسبانية «أبينغوا – Abengoa» وهي الشركة المسؤولة عن صيانتها وتشغيلهاO&M أيضاً.
محطة أيت باها
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
3 ميجاواط.
- المطورون:
شركة إيرلايت إينرجي السويسرية (Airlight Energy).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2014.
- سعة التخزين:
5 ساعات عن طريق تخزين الحرارة في خزان مملوء بالحجارة (Packed Bed of Rocks)
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
تقع هذه المحطة بمنطقة أيت باها، وهي محطة شمسية مركزة بنظام أحواض القطع المكافئ بقدرة إنتاجية 3ميجاواط، وقيد شيدت لفائدة مصنع الإسمنت الإيطالي «إيطالسيمنتي» بمنطقة أيت باها بجهة سوس ماسة درعة.
المحطة مجهزة بنظام تخزين للطاقة الحرارية لمدة 5 ساعات باستخدام خزان مليء بالحجارة. تم تطوير المحطة من قبل شركة «أيرلايت انيرجي- Airlight Energy» السويسرية وهي على قيد العمل منذ عام 2014.
محطة eCare
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
1 ميجاواط.
- المطورون:
الإنشاءات الصناعية في البحر الأبيض المتوسط (Constructions Industrielles de la Mediterranee).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2014.
- سعة التخزين:
ساعتين باستخدام وعاء البخار.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
وهي محطة شمسية مركزة تستخدم نظام فيرنزل الخطي بقدرة إنتاجية 1 ميجاواط، تملك المحطة نظام تخزين للطاقة الحرارية لمدة ساعتين باستخدام وعاء البخار.
المحطات الشمسية المركزة في الجزائر
محطة حاسي الرمل ISCC
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
34 ميجاواط.
- المطورون:
شركة أبنير الإسبانية (Abener).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2011.
- سعة التخزين:
لايوجد نظام تخزين.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
وهي محطة هجينة تعمل بالطاقة الشمسية والغاز بقدرة إجمالية 150 ميجاواط منها 34 ميجاواط طاقة شمسية بنظام أحواض القطع المكافئ لإنتاج الكهرباء على مدار السنة.
تقع المحطة بمنطقة تيلغمت شمال مدينة حاسي الرمل الصناعية بالأغواط، وقد احتلت أحواض القطع المكافئ مساحة تصل إلى 64 هكتار.
وأسندت تصاميم المحطة من بناء واستغلال وصيانة إلى الشركة الإسبانية «أبينير- Abener»، بلغت التكلفة الاستثمارية للمشروع 350 مليون دولار.
المحطات الشمسية المركزة في مصر
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
20 ميجاواط.
- المطورون:
هيئة الطاقة الجديدة والمتجددة (New and Renewable Energy Authority).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2011.
- سعة التخزين:
لايوجد نظام تخزين.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
وهي محطة هجينة تعمل بنظام دمج الطاقة الشمسية مع الدورة المركبة في منطقة الكريمات بقـدرة إجمالية تبلـغ 140 ميجاواط، تشمل 20 ميجاواط لمكون يعمل بالطاقة الشمسية المركزة بنظام أحواض القطع المكافئ، و120ميجاواط لمحطة مركبة الدورات تعمل بالغاز الطبيعي.
يبلغ إجمالي مساحة الحقل الشمسي المتكامل 644 ألف م². كما يبلغ إجمالي الكهرباء المولدة من هذه المحطة 164 جيجاواط ساعة في عام 2015/2016، وبهذا فإن إجمالي الانخفاض السنوي في الوقود التقليدي نتيجة استغلال الطاقة الشمسية يُقدر بنحو 10,000 طن سنوياً، مما يؤدي إلى تجنب ما يُقدر بنحو 20,000 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
بلغت تكلفتها 327.57 مليون دولار أمريكي، وقامت هيئة الطاقة الجديدة والمتجددة بتطويرها بتمويل من البنك الدولي.
المحطات الشمسية المركزة في السعودية
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
43 ميجاواط.
- المطورون:
الشركة السعودية للكهرباء (Saudi Electricity Co).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2017.
- سعة التخزين:
لايوجد نظام تخزين.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
وهي محطة هجينة تعمل بنظام دمج الطاقة الشمسية مع الدورة المركبة، وتقع على ساحل البحر الأحمر بمنطقة تبوك، تبلغ القدرة الإنتاجية للمحطة 605 ميجاواط، من بينها 43 ميجاواط من الطاقة الشمسية بنظام أحواض القطع المكافئ.
تم تنفيذ المشروع من قبل تحالف فرع شركة «اينيتك انرجيا -Initec Energia» الإسبانية، والشركة السعودية لخدمات الأعمال الكهربائية والميكانيكية المحدودة.
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
50 ميجاواط.
- المطورون:
شركة جينرال إليكتريك (General Electric).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2018.
- سعة التخزين:
لايوجد نظام تخزين.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
وهي محطة هجينة تعمل بنظام دمج الطاقة الشمسية مع الدورة المركبة، وتعتبر أول محطة كهرباء في المملكة، تعمل على الغاز الصخري، وفيها أول توربينة غازية تم تجميعها في المملكة من قبل شركة «جنرال الكتريك -General Electric».
وتبلغ طاقتها الإنتاجية 1390 ميجاواط، منها 50 ميجاواط طاقة شمسية حرارية بنظام أحواض القطع المكافئ، وتضم أربع وحدات غازية (GE) طراز 7FA.05، ووحدة بخارية واحدة (GE) طراز 1D604، وتصل الكفاءة الحرارية 58.9%.
وكانت قد فازت «جنرال الكتريك» أواخر عام 2015 بعقد تنفيذ مشروع هذه المحطة من «الشركة السعودية للكهرباء» ليبدأ التشغيل التجاري لها عام 2018.
علماً أن «الشركة السعودية للكهرباء» كانت قد منحت هذا العام تقييم خمس نجوم لمحطة وعد الشمال المتكاملة وذلك لامتثالها بمعايير البيئة والصحة والسلامة.
المحطات الشمسية المركزة في الكويت
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
50 ميجاواط.
- المطورون:
معهد الكويت للأبحاث العلمية (Kuwait Institute for Scientific Research).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2018.
- سعة التخزين:
9 ساعات بالاعتماد على خزانين من الملح المذاب.
- التكلفة:
385 مليون دولار.
هو مشروع مشترك بين معهد الكويت للأبحاث العلمية ووزارة الكهرباء والماء لتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقات المتجددة يقع في شمال غرب الكويت، يقسم المشروع إلى عدة مراحل موزعة على الشكل التالي:
المرحلة الأولى: تبلغ القدرة الإجمالية لهذه المرحلة 70 ميجاواط تضم 3 محطات، هي محطة الطاقة الشمسية الحرارية المركزة بنظام أحواض القطع المكافئ بقدرة 50 ميجاواط، ومحطة طاقة الرياح بقدرة 10 ميجاواط، والمحطة الكهروضوئية بقدرة 10 ميجاواط بحيث تصل القدرة الاجمالية المنتجة السنوية إلى 244 ميجاواط ساعة وكافية لتغذية قرابة 2000 وحدة سكنية ذات الحجم المتوسط.
حيث تم تصميم المجمع ليكون بمثابة محطة فريدة من نوعها على مستوى العالم، ويضم مزيجاً من تقنيات الطاقة المتجددة وخزانات الطاقة الحرارية الضخمة التي تعمل لفترة تسع ساعات بهدف الحصول على أقصى كفاءة ممكنة في إنتاج الكهرباء لكل متر مربع بالصحراء الكويتية.
المرحلة الثانية: تشمل مشروع الدبدبة للطاقة الشمسية بقدرة 1500 ميجاواط، والذي تم إلغائه هذا العام بسبب المستجدات التي فرضتها جائحة فيروس كورونا.
المرحلة الثالثة: بقدرة 1500 ميجاواط إضافية والتي ستطور من قبل هيئة الشراكة بين القطاعين العام والخاص.
المحطات الشمسية المركزة في الامارات
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
100 ميجاواط.
- المطورون:
– شركة مصدر (Masdar).
– شركة توتال (Total).
– شركة أبينجوا سولار (Abengoa Solar).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2013.
- سعة التخزين:
لايوجد.
- التكلفة:
600 مليون دولار.
وهي محطة طاقة شمسية حرارية مركزة بنظام أحواض القطع المكافئ، تمتد محطة «شمس 1» على مساحة 2,5 كيلومتر مربع بقدرة إنتاجية تصل إلى 100 ميجاواط، ضمن حقل شمسي مؤلف من 768 مصفوفة من عاكسات القطع المكافئ لتجميع الطاقة الشمسية وتوليد الطاقة الكهربائية النظيفة والمتجددة.
ومن شأن محطة «شمس 1» أن تساهم بشكل فاعل في تحقيق هدف أبوظبي الرامي إلى توفير 7% من احتياجات الطاقة في الإمارة عبر مصادر متجددة بحلول عام 2020.
كما تسهم المحطة في تنويع مصادر الطاقة في دولة الإمارات العربية المتحدة، وتقليل البصمة الكربونية للدولة، وتفادي إطلاق 175 ألف طن سنوياً من غاز ثاني أكسيد الكربون، أي ما يعادل زراعة 1,5 مليون شجرة أو إزالة 15 ألف سيارة من طرقات أبوظبي.
تم افتتاح المحطة في 17 مارس 2013، وتم تطويرها من قبل تحالف بين شركة «مصدر-Masdar» و «توتال-Total» و «أبينجوا سولار- Abengoa Solar».
- القدرة الإنتاجية للكهرباء:
700 ميجاواط.
- المطورون:
شركة أكوا باور (ACWA Power).
- تاريخ بدء التشغيل التجاري:
2021.
- سعة التخزين:
15 ساعة بالاعتماد على خزانين من الملح المذاب.
- التكلفة:
المعلومة غير متوفرة.
تُعد أكبر مشروع استثماري في موقع واحد على مستوى العالم يجمع بين تقنيتي الطاقة الشمسية المركّزة والطاقة الشمسية الكهروضوئية وفق نظام مُنتِج الطاقة المستقل IPP، وبقدرة تصل إلى 950 ميجاواط.
وستعتمد هذه المرحلة على الطاقة الشمسية المركزة بقدرة 700 ميجاواط باستخدام منظومة عاكسات القطع المكافئ بقدرة 600 ميجاواط، وتقنية برج الطاقة الشمسية المركّزة بقدرة 100 ميجاواط، والطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 250 ميجاواط.
وعند اكتماله سيكون من أكبر مشاريع تخزين الطاقة الشمسية على مستوى العالم حيث يخزن الطاقة لمدة 15 ساعة، ما يسمح بتوافر الطاقة على مدار 24 ساعة. وستوفر هذه المرحلة الطاقة النظيفة لنحو 320,000 مسكن، وستسهم في خفض 1.6 مليون طن من الانبعاثات الكربونية سنوياً.
يبلغ طول البرج في هذه المرحلة 260 متراً، ليكون بذلك أطول برج لإنتاج الطاقة الشمسية في العالم.
وسيوفر المشروع الذي فاز به تحالف تقوده «أكواباور- ACWA Power» عام 2017 الكهرباء بسعر تعرفة يصل إلى 7,30 سنت لكل كيلوواط/الساعة، وهي تكلفة منافسة لتكلفة توليد الكهرباء من الوقود الأحفوري، وتتيح توفير الطاقة الشمسية الموثوقة على مدار اليوم. وستدعم المحطة “استراتيجية دبي للطاقة النظيفة 2050” لزيادة حصة الطاقة النظيفة في إمارة دبي إلى 25 في المئة بحلول العام 2030
للمزيد من المعلومات عن المحطات يمكنكم الحصول عليها من قاعدة بيانات الطاقة الشمسية المركزة للمختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، وهي قاعدة بيانات مجانية تدار بواسطة المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) وهو مؤسسة للأبحاث والتطوير في الولايات المتحدة الأمريكية ومسؤولة عن نشر العديد من الأبحاث المفيدة في مجال الطاقة الشمسية المركزة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
