الملخص
تُعدّ الطاقة الشمسية مصدرًا متجددًا للطاقة، وهي متاحة مجانًا في جميع أنحاء العالم. ومنذ العصور القديمة، استُخدمت الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة في تطبيقات الحرارة الصناعية المختلفة. وبفضل صفاء السماء الذي يتجاوز 342 يومًا سنويًا، ومتوسط الإشعاع الشمسي طويل الأمد الذي يتراوح بين 2200–2700 كيلوواط ساعة/م² في مختلف أنحاء البلاد، تُعدّ سلطنة عُمان إحدى أكثر الوجهات تفضيلًا في المنطقة لاستغلال الطاقة الشمسية في تطبيقات متنوعة.
تُستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) والأجهزة الحرارية الشمسية (القائمة على المجمعات الشمسية المسطحة والمركزات الشمسية) لتحويل الطاقة الشمسية إلى شكل قابل للاستخدام. إذ تقوم أنظمة PV بتحويل الطاقة الضوئية الناتجة عن أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية، بينما تحوّل الأنظمة الحرارية الشمسية الجزء الحراري من الإشعاع الشمسي إلى حرارة. وتشمل الأجهزة الحرارية الشمسية المجمعات الشمسية المسطحة والمركزات الشمسية، في حين تُستخدم الألواح الكهروضوئية القائمة على السيليكون في أنظمة PV لتوليد الطاقة الكهربائية.
ومع ذلك، تتأثر كفاءة تحويل الطاقة في أنظمة PV بارتفاع درجات الحرارة. وبوجه عام، تتمتع أنظمة PV بكفاءة تحويل طاقة منخفضة نسبيًا، وتنخفض هذه الكفاءة أكثر مع ارتفاع درجات الحرارة المحيطة ومع التعرض المفرط للإشعاع الشمسي. وقد لوحظ أن كل زيادة بمقدار 1 درجة مئوية في درجة حرارة خلية PV تؤدي إلى انخفاض كفاءة النظام بنسبة لا تقل عن 0.27–0.77٪ (Thong, 2016)..
وعلاوة على ذلك، تتطلب عدة صناعات هواءً ساخنًا ضمن نطاق درجات حرارة متوسطة يتراوح بين 45–55 درجة مئوية للعديد من تطبيقات التسخين والتجفيف. ومن ثم، فإن أنظمة PV-T المركبة لا تقتصر على إنتاج وتزويد الطاقة الكهربائية فحسب، بل تُنتج أيضًا هواءً ساخنًا لاستخدامه في تطبيقات صناعية مختلفة، مع تحسين الكفاءة الكلية للنظام وزيادة خرج نظام PV.
يهدف هذا المشروع إلى تعزيز كفاءة نظام PV من خلال تبريد الألواح الكهروضوئية باستخدام الهواء الذي يتدفق أسفل الألواح ويمتص الحرارة. ويؤدي ذلك إلى خفض درجة حرارة الألواح الكهروضوئية وإنتاج هواء ساخن في الوقت ذاته. وهذا لا يزيد من إنتاجية الألواح فحسب، بل يُنتج أيضًا هواءً ساخنًا يمكن استخدامه في الصناعات الغذائية لتجفيف المنتجات الغذائية. ويمكن الحصول على خرج مزدوج من الطاقة الكهربائية والحرارية باستخدام نظام PV-T. ويمكن تركيب هذه الوحدة المدمجة في مواقع نائية في سلطنة عُمان.
وتتمتع وحدة PV-T بإمكانية توفير فرص عمل للوحدات الأسرية الصغيرة وللشباب في هذه المواقع النائية في سلطنة عُمان. إضافةً إلى ذلك، يمكن لهذه الوحدة أن تدعم صغار المزارعين في تحويل محاصيلهم أو منتجاتهم الزراعية مباشرةً إلى منتجات تجارية أو تخزينها على المدى الطويل بطريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة. فضلًا عن ذلك، ستُسهم هذه الوحدة في تقليل استخدام الوقود التقليدي الذي يُستخدم في تجفيف المنتجات الغذائية والزراعية.
الأهداف
1. تطوير وحدة تجفيف بالهواء تعتمد على النظام الكهروضوئي–الحراري (PV-T) لتجفيف المنتجات الغذائية.
2. تحسين أداء نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV).
3. اختبار وحدة PV-T وتحليل بياناتها لما لا يقل عن منتجين غذائيين أو زراعيين محليين.
4. تحليل أداء النظام في ظل ظروف مناخية مختلفة في مسقط.
5. الحفاظ على الوقود التقليدي والموارد الحيوية المستخدمة في الطرق التقليدية، مع الاستفادة من الطاقة الحرارية الشمسية غير التقليدية في تجفيف المنتجات الغذائية.
6. إيجاد فرص عمل في المناطق الريفية في سلطنة عُمان، مع تعزيز استخدام الطاقة الحرارية الشمسية في البلاد.
جهة التمويل
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي والابتكار