ما مدى درجات الحرارة التي تغطيها أنظمة ديمكس للطاقة الشمسية الحرارية؟

فئات أنظمة ديمكس الشمسية الحرارية حسب درجة الحرارة: منخفضة، ومتوسطة، وعالية.

تتخصص شركة ديمكس في أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية عبر نطاقات درجات الحرارة المختلفة، حيث صُمِّمت المجمِّعات لتعظيم كفاءة استهلاك الطاقة، وطول عمر النظام، والجدوى الاقتصادية في التطبيقات السكنية والتجارية والصناعية.

الأنظمة الشمسية الحرارية منخفضة الحرارة (≤ ٦٠°م): مجمِّعات لوحيّة لتسخين المياه المنزلية.

الشريحة ذات درجة الحرارة المنخفضة التي تهيمن عليها مجمِّعات الألواح المسطحة، والمصممة لتسخين المياه المستخدمة في الاستحمام والتنظيف المنزلي وغسل الملابس وغيرها من الأنشطة المنزلية. وتتميَّز هذه التصاميم بالبساطة والمتانة، مع احتياجات صيانة منخفضة. وهي مصنوعة من صفائح نحاسية ماصة تقع خلف زجاج مقسَّى. وقد صُمِّمت هذه الأنظمة لتلبية الاحتياجات المنزلية دون تعقيد عالٍ في الإنتاج. ويمكن لهذه الأنظمة عادةً أن تقلِّل استهلاك الطاقة اللازمة لتسخين المياه بنسبة تتراوح بين ٥٠٪ و٧٠٪ في المناطق المشمسة بكثرة. أما الأنواع المحمية من الصقيع فهي قابلة للاستخدام في المناطق الباردة. وتستخدم هذه الأنظمة سائل نقل حراري يتكوَّن من بروبيلين غليكول، ويتم تركيبها باستخدام نظام غير قابل للتعديل يتضمَّن تركيبًا منخفض التكلفة.

أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية متوسطة الحرارة (٦٠–١٢٠°م): مجمِّعات الأنابيب المفرغة لتسخين المياه مسبقًا في الاستخدامات التجارية

مجمِّعات الأنبوب المفرَّغ (ETC) تُستخدم في هذه الفئة، حيث تُستخدَم أنابيب زجاجية من البوروسيليكات مغلَّفة بالفراغ. وتضمن هذه المواد خفض فقدان الحرارة بالحمل الحراري إلى أدنى حدٍّ ممكن. وهذا يسمح بإنتاج حرارة تتراوح بين ٨٠ و١١٠ درجة مئوية، ما يتيح استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، مثل غسيل الملابس في الفنادق، وغسل المواد الغذائية قبل الطهي، وتعقيم معدات صناعة الألبان. كما تحافظ الطلاءات الانتقائية عالية الكفاءة على أدائها حتى زاوية سقوط الإشعاع البالغة ٢٥ درجة، مما يوسع نطاق تطبيقاتها. وتدعم التكوينات الوحدية (المودولارية) أنظمةً تتراوح قدرتها من ٢٠ كيلوواط وحتى عدة ميغاواط. وقد أظهرت دراسة أُجريت عام ٢٠٢٣ في مصنع جعة أن مجمِّعات الأنبوب المفرَّغ خفضت استهلاك الوقود لغلاية البخار بنسبة ٣٤٪ سنويًّا، ما يدل على القيمة التشغيلية لهذه الأنظمة في المرافق التي تتطلب حرارةً شديدة.

أنظمة الطاقة الحرارية الشمسية ذات الحرارة العالية (١٢٠–٢٥٠°م): وحدات مركِّزة للحرارة المستخدمة في العمليات الصناعية

تُركِّز المرايا المقعرة على شكل قنوات والمرايا المسطحة ذات التوجيه الخطي (Fresnel) أشعة الشمس بمعامل تركيز يتراوح بين ٨٠ و١٠٠ ضعف على أنابيب استقبال معزَّلة، محققةً درجات الحرارة المطلوبة للتسخين الحراري في العمليات الصناعية. وتتيح هذه الأنظمة إدخال طاقة حرارية خالية من الوقود الأحفوري لعمليات مثل صباغة المنسوجات والتخليق الكيميائي والتسخين المبدئي في عمليات المعادن. ويتم انتقال الحرارة باستخدام زيت حراري أو ملح منصهر، بينما توفر خزانات التخزين المعزَّلة فقدانًا حراريًّا يوميًّا أقل من ٣٪. وبدرجات حرارة تزيد عن ٢٠٠°م، تحقق هذه الأنظمة كفاءة تحويل من الطاقة الشمسية إلى الطاقة الحرارية تتراوح بين ٢٢٪ و٢٨٪، ما يسمح باستبدال الغلايات القائمة على الاحتراق وإزالة الانبعاثات في الموقع تمامًا. ويقوم نظام التتبع ثنائي المحور المدمج بالتكيف مع زوايا ارتفاع الشمس الموسمية للحفاظ على التركيز والإنتاج على مدار السنة.

العوامل الرئيسية المؤثرة في درجات حرارة التشغيل الفعلية للطاقة الحرارية الشمسية

العوامل المؤثرة في إنتاج الطاقة الحرارية الشمسية الناتجة عن الإشعاع الشمسي وميل المجمعات واتجاهها

الإشعاع الشمسي هو العامل الأهم المؤثر على أقصى إنتاج حراري، حيث تؤدي مستويات الإشعاع الأعلى إلى ارتفاع أسرع في درجة الحرارة وزيادة في العائد الطاقي. ويمكن أن يعزِّز الميل الأمثل والتوجيه الأمثل (عادةً عند عرض الموقع الجغرافي مع الاتجاه نحو الجنوب الحقيقي [أو الشمال الحقيقي في نصف الكرة الجنوبي]) كمية الطاقة المُلتَقَطة سنويًّا. وقد يؤدي الانحراف عن هذه الزوايا بمقدار أكثر من ±١٥° إلى خسارة تصل إلى نحو ٢٠٪ في فعالية درجة حرارة الإخراج. وبالإضافة إلى ذلك، فإن أداء النظام يتأثر بتغير مسار الشمس الموسمي، ولذلك يُوصى بتعديل ميل الألواح في التثبيتات ذات الميل الثابت. كما يمكن أن تتسبب الغيوم والظروف الجوية في تقلبات فعلية في الأداء لحظيًّا، ما يبرز الحاجة إلى أنظمة رصد متكاملة لتحسين دقة التنبؤ الحراري والتحكم فيه.

العزل وسوائل نقل الحرارة المُحسَّنة للتحكم الأفضل في الفقد الحراري

بدون عزل كافٍ، قد تصل خسائر الطاقة الحرارية إلى 30٪. ولذلك فإن صوف المعادن عالي الكثافة أو رغاوي البولي يوريثان ذات الخلايا المغلقة تُعد ضرورية لعزل الأنابيب ووحدات التوزيع والخزانات التخزينية. كما أن اختيار سائل نقل الحرارة (HTF) أمرٌ بالغ الأهمية؛ فعلى سبيل المثال، يوفِّر مزيج الجليكول والماء حمايةً أفضل ضد التجمد ونقطة غليان أعلى مقارنةً بالماء وحده. وبالمثل، يؤدي التشغيل المستمر عند درجات حرارة مرتفعة لسائل نقل الحرارة إلى تدهوره، وقد يخفض السعة الحرارية النوعية بنسبة 15–25٪ سنويًّا إذا لم يُراقب ذلك بانتظام. ولذلك، فإن إجراء اختبارات دورية للسائل وتقييم سلامة العزل يُعد أمراً حاسماً، لا سيما في الظروف التي تكون فيها درجات الحرارة دون الصفر، حيث يؤدي ازدياد اللزوجة إلى زيادة متطلبات الطاقة اللازمة لإبقاء السائل في حالة حركة، وقد يتسبب حتى في توقف التدفق تماماً.

أداء الطاقة الشمسية الحرارية المُحقَّق ميدانيًّا: بيانات درجة الحرارة الفعلية أثناء التشغيل من التركيبات في الاتحاد الأوروبي وأستراليا

دراسة حالة لشبكة لشبونة: مصفوفة Demax بسعة 87 كيلوواط، حققت إنتاجًا مستمرًا بدرجة حرارة 92°م رغم الظروف الغائمة المتغيرة

أثبتت دراسة حالة استمرت 12 شهرًا أُجريت في لشبونة (من فبراير ٢٠٢٢ إلى فبراير ٢٠٢٢) أن مجموعة الألواح الشمسية الحرارية عالية الحرارة من شركة Demax بقدرة ٨٧ كيلوواط قادرة على الحفاظ على إمداد حراري ثابت عند درجة حرارة ٩٢°م، رغم التحديات الناجمة عن الغطاء السحابي المتقطع الشائع. وتتفوق هذه المجموعة على أنظمة الألواح الشمسية الحرارية التقليدية التي تعاني من انخفاض في درجة الحرارة يتراوح بين ١٥ و٢٠°م في ظل تقلبات مماثلة في الإشعاع الشمسي الساقط. ويعود هذا التفوّق إلى استخدام مواد حديثة جدًّا للحفاظ على الحرارة، مقترنةً بخوارزميات متقدمة للتحكم الديناميكي في تدفق السائل، ما يسمح بالاستجابة لتغيرات شدة الضوء خلال نافذة زمنية لا تتجاوز ٩٠ ثانية. والنتيجة هي إمداد حراري ثابت يناسب التطبيقات التشغيلية المستمرة مثل معالجة الأغذية والتعقيم. وتتميّز تركيبة لشبونة بنسبة غطاء سحابي سنوية تبلغ ٣٠٪ ناتجة عن طقس متوسطي متقلب، ما يشكّل نموذجًا ناجحًا لإمكانية نشر الطاقة الشمسية الحرارية بشكلٍ موثوقٍ في تطبيقات التخزين الحراري والتسخين ضمن المناطق ذات المناخ المتغير.

أنظمة ديمكس للطاقة الشمسية الحرارية - الأسئلة الشائعة

ما هي الأنواع المختلفة لأنظمة ديمكس للطاقة الشمسية الحرارية؟

تُقدِّم شركة ديمكس أنظمة منخفضة ووسطى وعالية الحرارة، مصممة للاستخدام المنزلي والتجاري والصناعي على التوالي.

كيف تعمل مجمِّعات الألواح المسطحة منخفضة الحرارة؟

هي مصممة للاستخدام المنزلي (مثل الاستحمام وغسل الملابس)، وتسخِّن المياه في المجمِّعات باستخدام لوحة امتصاص نحاسية وزجاج مقسَّى.

ما هي مزايا مجمِّعات الأنابيب المفرغة؟

بفضل استخدام أنابيب محكمة الإغلاق بالفراغ، يتم تقليل فقدان الحرارة إلى أدنى حدٍّ، وبالتالي فإن هذه المجمِّعات مناسبة للاستخدام التجاري (مثل غسيل ملابس الفنادق)، وهي مخصصة للاستخدام الذي يتطلب إنتاجًا ثابتًا.

كيف تعمل الأنظمة عالية الحرارة المخصصة للتطبيقات الصناعية؟

تستخدم هذه الأنظمة زيتًا حراريًّا أو ملحًا منصهرًا لتوليد درجة الحرارة المطلوبة في العمليات الصناعية، وتستخدم وحدات تركيزية لتحقيق ذلك.