البرك الشمسية Solar pond بقلم الدكتور Emad Jaleel

البرك الشمسية  Solar pond

البركة الشمسية هي مجمعات للطاقة الشمسية ، عمومًا تكون كبيرة الحجم إلى حد ما ، تبدو مثل البركة. يستخدم هذا النوع من مجمعات الطاقة الشمسية اي بحيرة كبيرة مالحة كنوع من مجمعات الألواح المسطحة التي تمتص وتخزن الطاقة من الشمس في الطبقات الدافئة السفلية من البركة. يمكن أن تكون هذه البرك طبيعية أو من صنع الإنسان ، ولكن بشكل عام ، البرك الشمسية التي تعمل اليوم هي

اصطناعية

السمة الرئيسية للبرك الشمسية التي تسمح لها بالعمل بفعالية كمجمع للطاقة الشمسية هي تدرج تركيز الملح في الماء. وينتج عن هذا التدرج تجمع المياه الملوحة بكثافة في قاع البركة ، مع تناقص التركيز التدريجي نحو السطح مما يؤدي إلى مياه عذبة باردة فوق البركة. تُعرف هذه المجموعة من المياه المالحة في قاع البحيرة باسم (منطقة التخزين) ، بينما تُعرف الطبقة العليا للمياه العذبة باسم (منطقة السطح). يبلغ عمق البركة الإجمالية عدة أمتار ، ويبلغ سمك (منطقة التخزين) مترًا أو مترين

يجب أن تكون هذه البرك واضحة حتى تعمل بشكل صحيح ، حيث لا يمكن لضوء الشمس اختراق قاع البركة إذا كانت المياه معتمة. عندما تسقط أشعة الشمس على هذه البرك ، يصل معظم ضوء الشمس الوارد إلى القاع وبالتالي ترتفع (منطقة التخزين). ومع ذلك ، لا يمكن أن ترتفع هذه المياه المسخنة حديثًا وبالتالي يتم منع فقدان الحرارة الى الأعلى. لا يمكن أن ترتفع المياه المالحة لأنها أثقل من المياه العذبة الموجودة فوق البركة ، وبالتالي تمنع الطبقة العليا من تكوين تيارات الحمل الحراري. وبسبب هذا ، تعمل الطبقة العليا من البركة كنوع من الطبقات العازلة ، ويتم إيقاف عملية فقدان الحرارة الرئيسية من منطقة التخزين. بدون فقدان الحرارة ، يسخن قاع البركة إلى درجات حرارة عالية للغاية - يمكن أن تصل إلى حوالي 90 درجة مئوية. إذا تم استخدام البركة لتوليد الكهرباء ، فإن درجة الحرارة هذه عالية بما يكفي لبدء وتشغيل محرك دورة رانكين

من الضروري الحفاظ على تركيزات الملح ودرجة الحرارة الباردة للطبقة العليا حتى تعمل هذه البرك. تمتزج المنطقة السطحية وتبقى باردة بفعل الرياح وفقدان الحرارة بسبب التبخر. يجب أيضًا معاملة هذه المنطقة العلوية باستمرار بالمياه العذبة لضمان عدم تراكم الملح في الطبقة العليا ، حيث ينتشر الملح من الطبقة السفلية عبر تدرج الملوحة بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، يجب إضافة خليط من الملح أو المحلول الملحي الصلب إلى البركة بشكل متكرر لتعويض أي فقد للملح في الأعلى

يمكن استخدام الحرارة من البرك الشمسية بطرق مختلفة. أولاً ، نظرًا لأن قدرات تخزين الحرارة في الأحواض الشمسية كبيرة جدًا ، فهي مثالية للاستخدام في التدفئة والتبريد في المباني حيث يمكنها الحفاظ على درجة حرارة ثابتة إلى حد ما. يمكن أيضًا استخدام هذه البرك لتوليد الكهرباء إما عن طريق قيادة جهاز كهربائي حراري أو بعض دورة محرك رانكين - ببساطة توربينية تعمل عن طريق تبخير السوائل (في هذه الحالة سائل له نقطة غليان قليلة ). وأخيرًا ، يمكن استخدام الأحواض الشمسية لأغراض تحلية المياه حيث يمكن استخدام التكلفة المنخفضة لهذه الطاقة الحرارية لإزالة الملح من الماء لأغراض الشرب أو الري

من فوائد استخدام هذه الأحواض أنها تحتوي على كتلة حرارية كبيرة للغاية. نظرًا لأن هذه البرك يمكنها تخزين الطاقة الحرارية جيدًا ، يمكنها توليد الكهرباء خلال النهار عندما تشرق الشمس وكذلك في الليل.

على الرغم من كونها مصدرًا للطاقة ، إلا أن هناك العديد من القيود الديناميكية الحرارية نتيجة درجات الحرارة المنخفضة نسبيًا التي تم تحقيقها في هذه الأحواض. وبسبب هذا ، فإن تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء غير فعال إلى حد ما - بشكل عام يمثل أقل من 2٪. كذلك ، يلزم وجود كميات كبيرة من المياه العذبة للحفاظ على تركيزات الملح المناسبة في جميع أنحاء البركة. هذه مشكلة في الأماكن التي يصعب الحصول على المياه العذبة فيها ، خاصة في البيئات الصحراوية. كما أن هذه الأحواض لا تعمل جيدًا عند خطوط العرض المرتفعة حيث أن سطح التجميع أفقي ولا يمكن إمالته لجمع المزيد من ضوء الشمس.

-----------

مقالنا القادم ان شاء الله "فصل الألواح الشمسية Solar Panel Delamination"