مزرعة طاقة شمسية بين قضبان السكك الحديدية.. تجربة فريدة
تاريخ النشر: 9th, October 2024 GMT
مقالات مشابهة 
“80 وظيفة شاغرة”..كيفية التقديم علي وظائف وزارة النقل والخدمات اللوجستية وأهم الشروط والتخصصات المطلوبة
40 دقيقة مضت
ساعة واحدة مضت
ساعة واحدة مضت
. قائمة المنتخب السعودي أمام اليابان في تصفيات كأس العالم 2026
ساعتين مضت
ساعتين مضت
ساعتين مضت
تقترب شركة ناشئة من تركيب مزرعة طاقة شمسية بين قضبان السكك الحديدية لأول مرة في سويسرا، في نهج مبتكر يجمع بين توليد الكهرباء النظيفة واستغلال المساحات.
ووفق آخر تحديثات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، منح المكتب الفيدرالي للنقل الشركة -وهي “صن وايز” (Sun-Ways)- الضوء الأخضر لتركيب ألواح شمسية بطول 100 متر وبقدرة توليد كهرباء تصل إلى 18 كيلوواط في مدينة بوتس غرب البلاد.
وكشفت الشركة في مايو/أيار (2024) النقاب عن منظومة مزرعة طاقة شمسية قابلة للفك والتركيب بسرعة، إلّا أن إدارة النقل رفضت الفكرة عند طرحها لأول مرة.
وتسعى الشركة لتجربة المشروع في بلدية إيغل في جنوب غرب سويسرا، حيث وافقت السلطات هناك على إجراء دراسة جدوى لتركيب مزرعة طاقة شمسية بقدرة 288 كيلوواط على مسافة ألف و500 مترًا من أحد خطوط السكك الحديدية الخاصة هناك.
وخارج الحدود، تعمل الشركة لتطوير مشروعات تجريبية مماثلة في فرنسا وإسبانيا ورومانيا وكوريا الجنوبية، كما تُجري محادثات في هذا الصدد مع الصين وتايلاند وأستراليا والولايات المتحدة.
مزرعة طاقة شمسية جديدةبعد حصولها على الموافقة، تقول شركة صن وايز، إنها تأمل بتركيب مشروعها التجريبي مزرعة الطاقة الشمسية على قطاع من مسار السكك الحديدية في بوتس خلال ربيع العام المقبل (2025).
وستتألف المزرعة من 48 لوحًا شمسيًا، بقدرة 380 ميغاواط للواحد منها، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة، نقلًا عن موقع “رينيو إيكونومي” (renew economy).
ويمكن للمزرعة بقدرة 18 كيلوواط تزويد سكان المدينة بما يصل إلى 16 ألف كيلوواط/ساعة من الكهرباء النظيفة سنويًا، وتصل تكلفتها إلى نحو 688 ألف دولار أميركي.
ويمكن تركيب الألواح الشمسية يدويًا أو باستعمال قطار سكة حديد طوّرته شركة شيوتشر المحلية Scheuchzer الذي يمكنه تركيب ألف متر مكعب من الألواح الشمسية خلال يوم واحد فقط.
وسيتعاون مع “صن وايز” مزود الكهرباء المحلي شركة “فيتيوس” (Viteos) وشركة البنية الأساسية الكهربائية للسكك الحديدية “دي جيه ريل” (DG-Rail).
وقبل الموافقة على المشروع في بوتس، خضعت أحدث مزرعة طاقة شمسية في سويسرا لتقييمين من طرفين مستقلين، بعدما رفضت إدارة النقل المشروع في صيف العام الماضي (2023)، ثم طلبت إجراءات احترازية لحماية خطوط السكك الحديدية.
ورغم الموافقة، اشترطت إدارة النقل مجموعة من الطلبات الفنية، مثل إجراء المزيد من الاختبارات والتقييمات خلال تشغيل المشروع لضمان عدم تأثيره في بنية السكك الحديدية.
بدورها، تؤكد شركة صن وايز أن الألواح الشمسية المركبة قادرة على تحمّل مرور قطارات تمرّ بسرعة 150 كيلومترًا في الساعة وهبوب رياح بسرعة 240 كيلومترًا في الساعة.
ولأغراض الصيانة الدورية وطبيعة مكان التركيب، يمكن إزالة وفك الألواح الشمسية المركبة هناك سريعًا.
الطاقة الشمسية في سويسرامن المتوقع أن ترتفع حصة الطاقة الشمسية بمزيج الكهرباء في سويسرا خلال العام الجاري إلى أكثر من 10% لأول مرة، بعد ارتفاع قدرات التوليد بنسبة 51% إلى 1.6 غيغاواط، وفق متابعات منصة الطاقة المتخصصة تطورات القطاع بالدولة الأوروبية.
واستمرارًا لنهج الابتكار في استعمال المساحات لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، أطلقت سويسرا مشروع مزرعة طاقة شمسية عائمة في جبال الألب لأول مرة هناك.
يضم المشروع الذي تطوره شركة “روماندي إنرجي” المحلية (Romande Energie) 35 لوحًا شمسيًا ثنائي الوجه، بقدرة 448 كيلوواط، في خزان مياه على ارتفاع ألف و810 أمتار فوق سطح البحر.
وتجمع الفكرة بين توليد الكهرباء النظيفة من مستودعات تخزين المياه ومنع تبخّر المياه في أوقات الجفاف.
ويستمر توليد الكهرباء من الألواح العائمة بين شهري يونيو/حزيران وديسمبر/كانون الأول من كل عام، وهي المدة التي يكون الخزان فيها ممتلئًا بالمياه بسبب ذوبان الثلوج، ثم توضع الألواح على الأرض بين يناير/كانون الثاني ومايو/أيار.
ولا يصدر عن المشروع سوى كمية ضئيلة من انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون تصل إلى نحو 94 غرامًا لكل كيلوواط/ساعة من الكهرباء المولدة، وهو رقم يقلّ كثيرًا عن الألواح الشمسية التقليدية.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
إشترك في النشرة البريدية ليصلك أهم أخبار الطاقة.Source link ذات صلة
المصدر: الميدان اليمني
كلمات دلالية: الألواح الشمسیة السکک الحدیدیة تولید الکهرباء الطاقة الشمسیة فی سویسرا لأول مرة
إقرأ أيضاً:
كيف تدير النباتات نقل الطاقة.. الاستفادة من الطاقة الشمسية بكفاءة غير مسبوقة
عندما يتدفق ضوء الشمس على ورقة، يحدث شيء مذهل، تتدفق الطاقة من تلك الأشعة عبر المسارات الجزيئية بكفاءة أثارت فضول الأجيال.
وأجرى الدراسة الجديدة البروفيسور يورجن هاور، من الجامعة التقنية في ميونيخ (TUM)، ونُشرت في مجلة Chemical Science .
وأثار هذا الأمر فضول الباحثين في مختلف أنحاء العالم، لأن هذه النباتات تبدو قادرة على الاستفادة من المبادئ المحيرة لميكانيكا الكم لإدارة طاقة الضوء دون أي خسائر تقريبًا.
فهم عملية التمثيل الضوئي
البناء الضوئي هو طريقة الطبيعة لصنع الغذاء من ضوء الشمس، وهو السبب في حصولنا على الأكسجين للتنفس.
تستخدم النباتات والطحالب وبعض البكتيريا ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الجلوكوز (نوع من السكر) والأكسجين.
فكر في الأمر كما لو كان مطبخًا يعمل بالطاقة الشمسية، حيث تقوم النباتات بإعداد وجباتها المليئة بالطاقة.
إنها تمتص ضوء الشمس من خلال الكلوروفيل، الصبغة الخضراء الموجودة في أوراقها، وتستخدم تلك الطاقة لتشغيل التفاعلات الكيميائية التي تحول ثاني أكسيد الكربون والماء إلى طعام.
والجزء الأفضل في الأمر هو أنها تطلق الأكسجين كمنتج ثانوي، وهو أمر مريح للغاية بالنسبة لبقية البشر.
لا يقتصر دور عملية التمثيل الضوئي على إبقاء النباتات على قيد الحياة، بل إنها تحافظ على استمرار الكوكب بأكمله، وهي تشكل أساس السلسلة الغذائية، حيث تغذي كل شيء من الحشرات الصغيرة إلى الثدييات الضخمة.
كما أنه يساعد على تنظيم الغلاف الجوي للأرض عن طريق سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء، وهو أمر ضروري لتحقيق التوازن المناخي.
بدون عملية البناء الضوئي لن يكون لدينا الغابات، أو الفواكه، أو حتى الهواء الذي نحتاجه للبقاء على قيد الحياة.
كيف تستخدم النباتات التأثيرات الكمومية
هناك مفهوم معروف باسم التراكب، حيث تتداخل الطاقة أو الجسيمات في حالات متعددة محتملة، قد يبدو هذا الأمر خياليا، لكن النباتات استغلته لمليارات السنين لزيادة امتصاصها للشمس.
كما أوضح البروفيسور هاور من جامعة ميونيخ التقنية، “عندما يتم امتصاص الضوء في ورقة، على سبيل المثال، يتم توزيع طاقة الإثارة الإلكترونية على عدة حالات لكل جزيء كلوروفيل متحمس؛ وهذا ما يسمى بتراكب الحالات المثارة “.
يتضمن جزء كبير من هذه العملية الكلوروفيل ، وهو صبغة خضراء تمتص أطوال موجية محددة من الضوء.
تسليط الضوء على حالات الطاقة
بمجرد أن تلتقط الورقة الضوء، يتعين عليها نقل تلك الطاقة قبل أن تتبدد على شكل حرارة، تحدث هذه اللحظات الأولى بسرعة لا تصدق، ويعتقد العلماء أن مسارات الإلكترونات المستقرة في البكتيريا الضوئية تعمل بطريقة مماثلة.
وقال البروفيسور هاور من جامعة ميونيخ التقنية: “إن ميكانيكا الكم تشكل عنصراً أساسياً في فهم الخطوات الأولى لنقل الطاقة وفصل الشحنة”.
تشير الدراسات إلى أن العمليات الصغيرة التي تشبه الموجات تعمل على توجيه تدفق الطاقة نحو المراكز الكيميائية للخلية النباتية.
تحسين عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي
ويرى الفريق، أن بحثهم هو وسيلة لتطبيق هذه الرؤى الطبيعية على المواد الهندسية القادرة على حصاد الضوء.
يقترح الباحثون، أن الحالات الإلكترونية للجزيء، والتي يتم ترتيبها بطرق دقيقة، يمكن أن تدفع أنظمة نقل الطاقة إلى أداء أقرب إلى المثالي.
وأشار أحد الباحثين من جامعة ميونيخ التقنية إلى أن “تطبيق هذه النتائج في تصميم وحدات التمثيل الضوئي الاصطناعي يمكن أن يساعد في الاستفادة من الطاقة الشمسية بكفاءة غير مسبوقة لتوليد الكهرباء أو الكيمياء الضوئية”.
تعقيدات التقاط ضوء الشمس
اكتشف العلماء أن العديد من الحالات الإلكترونية تتداخل في الكلوروفيل، مما يشكل طرقًا يمكن أن تنزلق منها نبضات الضوء دون مقاومة كبيرة.
دفع هذا التدفق الخالي من الخسارة تقريبًا الكيميائيين والفيزيائيين إلى البحث بشكل أعمق في خطوات الاسترخاء السريعة التي تمنع الطاقة من التسرب.
تتضمن هذه الخطوات السريعة توازنًا بين الاهتزازات، وارتباطات الحالة، وإطلاق الطاقة في شكل حرارة.
يستخدم الباحثون أشعة الليزر فائقة السرعة التي تطلق نبضات تستمر لأجزاء من تريليون جزء من الثانية لمراقبة هذه التغيرات المبكرة.
التغيرات الكمومية الصغيرة في النباتات
تكشف نظرة أقرب عن فروق دقيقة بين نطاقات الطاقة المحددة، والتي تحافظ على استقرار سلسلة النقل الشاملة.
يمكن أن تؤدي التعديلات البسيطة في مسافة أو زاوية جزيئات الكلوروفيل إلى تغييرات كبيرة في مدى كفاءة مرورها عبر ضوء الشمس الممتص.
ورغم أن الفيزياء الكلاسيكية وحدها لا تستطيع وصف هذه الأحداث بشكل كامل، فإن المناهج الكمومية تبدو قادرة على ملء هذه الفجوة.
السؤال الرئيسي هو كيفية التحكم في هذه الحالات بطرق تحاكي أو تتجاوز مهارة الورقة في التقاط الفوتونات.
ماذا يحدث بعد ذلك؟
الهدف الرئيسي هو بناء أنظمة اصطناعية تحتفظ بالضوء لفترة أطول وترسله إلى حيث تكون هناك حاجة إليه.
يعتقد بعض الباحثين، أن تحسين هذه الهياكل سيؤدي إلى تطوير أجهزة ضوئية أفضل تعمل على تشغيل المنازل أو تحريك التفاعلات الكيميائية بتكلفة أقل.
تجمع هذه المجالات بين الكيمياء والأحياء والفيزياء بهدف تعزيز أداء كل شيء بدءًا من الخلايا الشمسية وحتى المفاعلات الكيميائية الضوئية.
الهدف النهائي هو خلق تكنولوجيا تتصرف مثل عجائب الطبيعة ولكنها تتناسب مع الاحتياجات البشرية لاستخدام الطاقة على نطاق واسع.
التطلع إلى ما وراء الأفق
ومن خلال إعادة التفكير في استراتيجيات الطاقة التقليدية، يأمل العلماء أن يتمكنوا من تكرار الكفاءة التي شوهدت في النباتات والبكتيريا الضوئية.
وقد يعني هذا إعادة تصور كيفية تخزين الطاقة الشمسية، مع تصميمات تحافظ على الرقصة الجزيئية الدقيقة سليمة.
تمثل هذه الدراسة الأخيرة بداية جديدة من خلال التأكيد على أن التأثيرات على المستوى الكمومي تلعب دورًا عمليًا في عملية التمثيل الضوئي.
يفتح هذا التأكيد الأبواب أمام المزيد من المشاريع التي تهدف إلى دفع الهندسة الجزيئية إلى أماكن كان يُعتقد في السابق أنها غامضة للغاية.
لماذا يهم أي من هذا؟
تسعى الفرق البحثية في جميع أنحاء العالم الآن إلى تحسين الأساليب الطيفية المتقدمة.
ويتضمن جزء من ذلك تصفية الإشارات المعقدة لتتبع كيفية انتقال كل جزء من طاقة الضوء عبر الجزيئات قبل تثبيتها في شكل كيميائي.
ومن المرجح أن تؤدي هذه الاستكشافات إلى مفاهيم جديدة تعمل على ثني أو ترتيب المركبات الشبيهة بالكلوروفيل في أطر مستقرة.
ومع تزايد وضوح المبادئ، سوف تتمكن المختبرات من إنشاء نماذج أولية لخلايا اختبار تعمل على توجيه الطاقة مع الحد الأدنى من الهدر.
النباتات وميكانيكا الكم والمستقبل
ومع استمرار البحث، قد يتعلم المهندسون كيفية تصميم أنظمة اصطناعية تتناسب مع تعامل الطبيعة غير المسبوق مع أشعة الشمس.
الهدف هو تقليص الخسائر في تدفق الإلكترونات من خلال تنظيم الحالات الجزيئية بنفس الطريقة التي فعلتها الأوراق منذ قرون.
لا يتعلق الأمر فقط ببناء ألواح شمسية أفضل، على الرغم من أن هذه هي النتيجة الرئيسية.
ويتعلق الأمر أيضًا بمعرفة كيف يمكن لهذا الهمس الهادئ للنشاط الكمومي، المختبئ داخل الأوراق الخضراء العادية، أن يستمر في إلهام المزيد من الأفكار في علم الطاقة.
فريدة سيف النصر: الست لو عدت الـ 60 سنة من حقها تقلع الحجاب شرعًا