توليد الطاقة بتسخين الرمال

في مشروع بحثي مشترك لإنتاج الطاقة الكهربائية بين الجامعة و«الكهرباء» 

كتب - بندر الحمدان:

نفذت جامعة الملك سعود مشروعاً بحثياً مشتركاً مع الشركة السعودية للكهرباء، يهدف للاستفادة من الشمس والرمال والهواء لإنتاج طاقة نظيفة في نظام برج طاقة شمسية مركزة  Concentrated Solar Power»CSP»، حيث تم تنفيذ المرحلة الأولى من  هذا المشروع  لإنتاج 100 كيلو واط في شركة وادي الرياض للتقنية، الذراع الاستثماري للجامعة.

 وأكد د. هاني الأنصاري، الأستاذ بقسم الهندسة الميكانيكية، الباحث الرئيس بالمشروع في تصريح لـ«رسالة الجامعة» أن المشروع يعتبر الأول من نوعه على مستوى العالم والذي يستخدم الرمال في برج طاقة شمسية مركزة لإنتاج الكهرباء، وتم الوصول بدرجة حرارة الرمل الأحمر إلى 624 درجة، و هي أعلى من درجات الحرارة التي يعمل عليها الملح المذاب والذي يفقد خواصه الكيميائية عند درجة حرارة أعلى من 560 درجة، وساهمت الطاقة الشمسية بنسبة 24 % من إنتاج الكهرباء، وهذه النسبة قابلة للزيادة بالمرحلة الثانية في حال تفادي التحديات التي واجهت المشروع البحثي.

وأشار د.الانصاري أن آلية عمل التقنية تتم عبر انعكاس أشعة الشمس من خلال حقل مرايا على برج مقابل لها بحيث تتركز في فتحة بأعلى البرج «مستقبل حراري»، ويتم رفع الرمال الحمراء داخل البرج عبر مصعد أسطواني وإسقاطها أمام أشعة الشمس المركزة على شكل ستارة لاكتساب درجة حرارة عالية، ويتخزن الرمل الساخن في خزان معزول يحفظ حرارته إلى أن يتم انتقاله إلى المبادل الحراري، ويتم ضغط الهواء بواسطة الكومبريسور قبل تسخينه وتمريره لبقية الأجزاء في دورة رفع درجة حرارة الهواء، كما يتم رفع درجة حرارة «الهواء المضغوط» إلى 520 درجة مئوية بواسطة المعوض الحراري، ويسقط الرمل داخل المبادل الحراري في أنابيب عمودية تتقاطع معها أنابيب أفقية يسري فيها الهواء المضغوط ليكتسب حرارة إضافية من الرمل ويصل إلى 624 درجة مئوية، وتم تصميم هذا النظام ليكون هجيناً، حيث يمكن للتوربينة الغازية استخدام الديزل لدعم وصول درجة حرارة الهواء المضغوط لدرجة حرارة الاحتراق اللازمة للتوربينة، ومن ثم يتجه الهواء المضغوط الساخن عند 780 درجة مئوية إلى التوربينة الغازية لتحريكها، ويخرج الرمل من المبادل الحراري بدرجة حرارة أقل، ويتم رفعه مجدداً لأعلى البرج ليتم إعادة تسخينه بأشعة الشمس.

واختتم الأنصاري تصريحه بطرح مزايا المشروع ومنها: «أن استخدام الرمل الأحمر يسمح بالوصول لدرجات حرارة عالية تصل إلى 1000 درجة مئوية، والعمل بدرجات حرارة أعلى يقود للتشغيل بكفاءة أعلى، والرمل الأحمر متوفر في أراضي المملكة العربية السعودية، وبالتالي يوفر من تكلفة الناقل الحراري، وتقليل المساحة اللازمة من خلال وضع مكونات المشروع، مثل وعاء التخزين داخل البرج، واستخدام توربينة غازية، وبالتالي لا حاجة لاستخدام الماء وأن تكون محطة التوليد بالقرب من مصادر المياه».