وقد شهدت تكنولوجيات الطاقة الشمسية المركزة تحولا على مدى العقد الماضي، حيث تطورت من مصدر للطاقة المتجددة إلى حل قابل للتكرار ومرسل للطاقة، وخلافا لنظم الطاقة الكهربائية الفولطية التي تحول ضوء الشمس مباشرة إلى الكهرباء، تستخدم شبكة CSP مرايا أو عدسات لتركيز الإشعاع الشمسي على جهاز استقبال، مما ينتج حرارة تدفع إلى توليد طاقة كهربائية فريدة، مما يتيح تخزين الطاقة الحرارية في محطات عالية الجودة.

كيف تركزت الطاقة الشمسية

وتعتمد نظم تجهيزات الغاز على أربعة تكنولوجيات رئيسية: الطوابق الشائكة، ومحركات الوصل ذات النسيج، وأجهزة التكتل الحراري، وأجهزة التحكم في الطاقة الكهربائية، وأجهزة التحكم في المحركات ذات الصبغة الدرقية، وأجهزة التحكم في المحركات ذات الصبغة الدرقية، وأجهزة التكتل الحرارية، وأجهزة التكتل الحراري، وأجهزة التكتل الحراري، وأجهزة التكتل الحراري.

والمميز الرئيسي بين نظام الأفضليات المعمم والتكنولوجيات الشمسية الأخرى هو القدرة على دمج تخزين الطاقة الحرارية الفعالة من حيث التكلفة، ومن خلال تخزين الحرارة في الملح المُستنف أو الجسيمات الخرسانية أو الصلبة، يمكن لمصانع نظام الأفضليات المعمم أن تزيل جمع الطاقة من توليد الطاقة، وتوفر الطاقة المتجددة القابلة للإرسال التي يمكن أن تلبي الطلب على الطاقة في ذروتها أو أن تكون بمثابة قوة تحميل أساسية، وهذه القدرة تجعل نظام الأفضليات المعينة أداة حاسمة لاستقرار الشبكات في سيناريوه العالي التجديد.

آخر المنجزات التكنولوجية

وقد أحرزت صناعة نظام الأفضليات المعمم تقدما كبيرا في زيادة الكفاءة، وخفض التكاليف، وتحسين الموثوقية، إذ تشمل هذه الإنجازات المواد، ونظم التتبع، وسوائل نقل الحرارة، والابتكارات في دورة الطاقة.

المواد الانكماشية المتقدمة

كما أن المذابح هي أكثر العناصر وضوحا في مصنع نظام الأفضليات المعمم، وأداءها يؤثر مباشرة على الاستيلاء على الطاقة، وتعاني المرايا الزجاجية الفضية التقليدية من الوزن والهشاشة والتدهور في البيئات الصحراوية القاسية، كما أن الأفلام المتعددة الطوابق التي تُستبدل بمواد شديدة التأمل، وهي تقدم بدائل مرنة يمكن إنتاجها على نطاق واسع بتكلفة أقل، وعلى سبيل المثال، قامت ثلاث أمواج صناعية بتصنيع متماثلة تعكس مستويات العمر وتزيد من الاختلاف

تحسين المسار الصحيح وتحسينات الصحة

ويجب أن تتعقب البيوت التي تُستخدم في محطات برج الطاقة الشمس بدقة عالية لكي تركز على جهاز الاستقبال، كما أن النظم التقليدية لتتبع الفئتين مكلفة ومعقدة، وتشمل الابتكارات الأخيرة التغذية المرتدة من القاع المغلقة باستخدام الكاميرات أو أجهزة الاستشعار على جهاز الاستقبال لتكييف الزوايا المرايا في الوقت الحقيقي، كما أن الشركات مثل الهيليجين قد طورت التحكم في البيوتر المحتوي على رؤية تصلح للريح والتوسع الحراري في المضاعف والانتقاليد العاملة.

ارتفاع درجة الحرارة

(و) إن اختيار سوائل نقل الحرارة يحدد درجة الحرارة القصوى في دورة الطاقة، والزيوت الاصطناعية التقليدية تتدهور فوق 400 درجة مئوية، مما يحد من الكفاءة، ويمكن أن تعمل خلائط الملح المتحركة (مثلاً، نترات الصوديوم ونترات البوتاسيوم) على ارتفاع 565 درجة مئوية، ولكن يجب أن تظل متحركة، مما يزيد من تعقيدات المادة الهيدرولوية)

النباتات المختلطة

ولتعظيم إنتاج الطاقة وخفض التكاليف، تجمع العديد من المشاريع الجديدة بين نظام الأفضليات المعمم والنظم الفولطية الضوئية، وخلال ساعات مشمسة، يولد الفلول الليفزيون الرخيص مباشرة، بينما يخزن نظام الأفضليات المعمم الطاقة الحرارية للإرسال المسائي، ويتيح التشكيلة الهجينة لمصانع نظام الأفضليات المعينة أن تعمل بعوامل قدرة أعلى، ويقلل من التكلفة المستقرة للطاقة المخزنة، وتشمل الأمثلة مرفق أتاكاما في شيلي والمشاريع المقبلة في منطقة الشرق الأوسط وشمال الأفريقي.

تخزين الطاقة: تغيير اللعبة

ولا يزال تخزين الطاقة الحرارية هو الميزة الأكثر قسوة لشبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية. وقد تطورت تقنيات التخزين الحديثة إلى ما يتجاوز الصهاريج الساخنة والباردة البسيطة إلى خيارات أكثر كفاءة وأقل تكلفة.

Molten Salt Storage

أما مخزن الملح المتنقل فهو الآن معيار الصناعة، حيث أن عشرات محطات تشغيلية في جميع أنحاء العالم تستخدم نظم تخزين غير مباشرة أو مباشرة ذات دبابتين، كما أن مصنع الهلال دونز في نيفادا ومجمع نور في المغرب يمثل أمثلة بارزة، وتشمل التطورات الأخيرة استخدام خلائط الملح البديلة التي تقل فيها نقاط الانصهار، مما يقلل من خطر الترسيب ويتيح التشغيل في درجات حرارة أكثر برودة.

Solid-State and Particle Storage

إن الباحثون يستكشفون مواد صلبة لتخزين حراري معقول، فالكتل الخرسانية، والخرافيات المعاد تدويرها، والمواد المُصَنَّعة من الفِكَر يمكن أن تصمد درجات حرارة أعلى دون مشاكل في الملح، وكلاهما مُسمّى بـ "خُزف النار" هي مُخَوِّلة، وَضَتْعَتْقُ مُوِّنَةُ مُ مُصَةُصَةُرَةُ.

تخزين حراري

والتخزين الطويل الأجل هو المحصول المقدس للطاقة المتجددة، حيث أن التخزين الحراري الكيميائي يستخدم ردود فعل كيميائية قابلة للتداول (مثلاً، التفكك في الأمونيا، ودورات الأوكسيد المعدني) لتخزين الخسائر الحرارية دونما سبب لأسابيع أو أشهر، وفي حين أن المشروعات التجريبية في ألمانيا وأستراليا قد أظهرت أن هذه النظم يمكن أن تحقق كثافة الطاقة في الصيف في خمسة أو عشر مرات أعلى من الملح المزود بالجر.

خفض التكاليف والقابلية للتأثر الاقتصادي

لقد انخفضت تكلفة برنامج الطاقة المتطورة خلال العقد الماضي، مدفوعة بمصانع أكبر، تكنولوجيا أفضل، وآثار تعلم، وفقاً للوكالة الدولية للطاقة المتجددة، فإن متوسط سعر الصرف الصحي في مشاريع CSP المكلّفة في عام 2021 كان 9.4 سنتات لكل كيلوواط، أي أقل من 34 سنتاً في عام 2010 - تخفيض بنسبة 72 في المائة، غير أن نظام إدارة العمليات المركزية لا يزال أكثر تكلفة من مصانع تخزين المواد الكيميائية على نطاق واسع وثابتة.

وكانت السياسات الحكومية والتعاون الدولي محركات رئيسية، إذ أن بلدانا مثل إسبانيا والمغرب وجنوب أفريقيا والإمارات العربية المتحدة نفذت تعريفات مغذية ومعايير حافظة متجددة وتمويلاً تساهلياً من شأنه أن يزيل المخاطرة من استثمارات برنامج دعم البرامج القطرية، وتظهر [الشبكة الدولية لتكافؤ الفرص:] نظام أطلس عالمي أن منطقة المزاد الأقصى للسوق المشتركة بين البلدان المتوسطة الدخل

التصنيع

وقد أدى الإنتاج الكلي لمكونات مثل المرايا والمستقبلات ومحركات التتبع إلى انخفاض التكاليف، كما أن مفكرات الرش المصنّعة باستخدام عمليات التدفق إلى القيد أرخص وأخف من الزجاج، ويدخل المصنعون الصينيون والهنديون السوق مع تضخم تنافسي وأجهزة استقبال، مما يلقي ضغوطاً على الأسعار العالمية، كما أن الابتكارات في تصميم النباتات، مثل محطات فتح الطاقة الكهربائية الصغيرة (المايكرو) (الكهرباء الموزعة) (الجديدة) (الخامسة) هي:

Global CSP Projects and Case Studies

عدة نباتات بارزة من "سي إس بي" تظهر نضج التكنولوجيا و ميزتها

(أ) مركب أورازات (المغرب): أكبر مرفق في العالم من مرفق CSP، يبلغ مجموع طاقته 580 ميغاواط في ثلاث مراحل (الثاني والثاني والثالث).

Ivanpah Solar Electric Generating System (California, USA): A 392 MW power tower plant with no storage, Ivanpah uses over 170,000 heliostats to heat water directly in the receiver, producing superheated steam. While it demonstrated the scalability of power tower technology, its output fellu issues due to cloud designer

Crescent Dunes Solar Energy Project (Nevada, USA): A 110 MW power tower with molten salt storage (10 hours). This was the first commercial plant to use direct molten salt storage, proving the concept's viable despite facing operational challenges (pump failures, frozen salt lines). The plant has since been upgraded and is now operating with improved.

مشاهدات الهيليجين التجارية: شركة ابتدائية انفجرت من إيدالاب، هيليجين نشرت أجهزة للدماغ في مواقع صناعية تتحكم فيها الرؤية الحاسوبية لتوليد حرارة عالية الحرارة لإنتاج الأسمنت والفولاذ، وترمي تكنولوجيا هذه الشركات إلى استبدال محروقات الوقود الأحفوري بالحرارة الشمسية، مما يلحق بسوق ضخمة تتجاوز توليد الكهرباء.

For a comprehensive list of projects, the SolarPACES database]] tracks CSP plants worldwide and provides performance data.

المستقبل توجيهات وجبهة البحوث

ولا تعتمد صناعة نظام الأفضليات المعمم على مجاريها، إذ يمكن للعديد من المفاهيم المتقدمة أن تحسن الأداء بشكل كبير وأن توسع نطاق التطبيقات.

مركبات طاقة خارقة من ثاني أكسيد الكربون

(ب) إن إعادة التعبئة بثاني أكسيد الكربون الفائق الأهمية في دورة مغلقة في برايتون توفر كفاءة حرارية أعلى (بنسبة 50% مقابل 37% للبخار) وجهاز التربوم الأصغر وقلة استخدام المياه، وجهاز التحكم في الطاقة الكهربائية المتطورة في الولايات المتحدة (بطاقة التحول الكهربي الفوقية) سيختبر 10 01 01 01:

إنتاج المواد الكيميائية الحرارية الشمسية

الحرارة الشمسية المركزة يمكنها أن تقسم الماء عبر دورات الحرارة الحرارية أو أكسيد الكربون أو إصلاح الغاز الطبيعي بأقل كثافة من الكربون

التكامل مع التحلل

وفي المناطق القاحلة، يمكن لمصانع نظام الأفضليات المعمم أن توفر حرارة الطاقة ودرجة الحرارة المنخفضة للتحلل المتعدد التأثيرات أو التسخين العكسي للدمغ، حيث تتزامن ندرة المياه وارتفاع الدخل القومي الإجمالي، هي منطقة رئيسية للهيجينات المنزوعة من نظام الأفضليات المعمم، وقد أظهرت المشاريع الرائدة في المملكة العربية السعودية وجامعة الدول العربية السعودية أن الطاقة الكهربائية يمكن أن تنتج المياه العذبة في إطار دورة تنافسية من النفايات.

الاستخبارات الأثرية والتوائم الرقمية

(ب) أن يُطبَّق التعلم في مجال الآلات من أجل تحقيق الحد الأمثل من المواءمة بين البيوت الهايليوتات، والتنبؤ باحتياجات الصيانة، وتعظيم غلة الطاقة.() ويسمح التوأم الرقمية لمصانع بأكملها بتشغيل المحاكاة وتعديل العمليات في الوقت الحقيقي، على سبيل المثال، ) نموذج إرشادي لنظام الطاقة

خاتمة

إن الطاقة المتركزة على الطاقة الشمسية قد قطعت شوطاً ملحوظاً في الكفاءة والتكلفة والموثوقية، حيث تشكل حجر الزاوية في مزيج الطاقة المتجددة العالمية، وتعطي القدرة على دمج الطاقة الحرارية المنخفضة التكلفة ميزة لا يمكن أن يضاهيها النظام الشامل للطاقة، مع استمرار الابتكار في المواد، وسوائل النقل الحراري، ودورات الطاقة، والتشكيلات الهجينة، فإن نظام الأفضليات المعمم يستعد للقيام بدور حيوي في العمليات الصناعية المستقرة.