بقلم المهندس والباحث الجامعي عامر الدرابسه

مع نمو عدد سكان العالم ، هناك زيادة ثابتة في استخدام الطاقة. استلزم الاستنفاد السريع لاحتياطيات الوقود الأحفوري على نطاق عالمي البحث العاجل عن مصادر طاقة بديلة لتلبية الاحتياجات الحديثة. تجتذب مصادر الطاقة البديلة ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، قطاعات الطاقة لتوليد الكهرباء على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك ، تزداد تكلفة الطاقة بسبب الطبيعة المستنفدة للحفريات. لذلك ، هناك حاجة إلى وضع تصور لمركز الطاقة من أجل تنمية مستدامة تتسم بالكفاءة في استخدام الطاقة في المنطقة المحيطة من خلال استخدام نظام طاقة هجين (مولد طاقة الرياح الشمسية والديزل). يمكن لهذا النوع من النظام الهجين أن يخفف من الاهتزازات الفردية ، ويزيد من إجمالي إنتاج الطاقة ، ويقلل بشكل كبير من متطلبات تخزين الطاقة. يمكن اعتماد هذا النظام للشركات الجديدة لتقليل انبعاثات الكربون وكذلك تقليل تكاليف الطاقة.

يمكن تعريف كفاءة الطاقة على أنها هدف تقليل كمية الطاقة والتكاليف المطلوبة لتوفير المنتجات والخدمات. التنمية المستدامة هي التنمية التي تلبي احتياجات الحاضر دون المساس بقدرة الأجيال القادمة على تلبية احتياجاتهم الخاصة. في هذه الحالة ، الهدف هو تزويد الحي بطاقة رخيصة نسبياً ومستدامة. لكي تكون الطاقة مستدامة ، يجب أن تكون متجددة ، على سبيل المثال ، الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية وما إلى ذلك. هناك حاجة لدمج أنواع مختلفة من الطاقة المتجددة من أجل تقليل تكلفة إنتاج الطاقة. نحن نعلم أنه لا يمكن الاعتماد على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح وحدها طوال العام دون زيادة التكاليف بسبب تخزين الطاقة. عندما يكون أحدهما في ذروته ، قد يكون الآخر منخفضًا ، والعكس صحيح. بالإضافة إلى ذلك ، يلزم وجود نظام احتياطي لأن الطقس لا يمكن التنبؤ به حقًا ويمكن أن يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي في حالة عدم كفاية تخزين الطاقة ، ويفضل أن يكون مولد ديزل.

 نظام الطاقة الهجين هو ببساطة نظام طاقة يجمع بين مصادر الطاقة المختلفة في مصدر واحد موثوق. في هذه الحالة ، فإنه يجمع بين الطاقة المولدة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية ووقود الديزل ، بحيث لا يكون هناك انقطاع في إمدادات الطاقة للمستهلكين. الطاقة المولدة من الرياح والطاقة الشمسية تزود المناطق المحيطة بشحن البطاريات. عندما لا يكون هناك شحن في البطاريات ولا يتم توليد الطاقة ، يوفر مولد الديزل الطاقة اللازمة. يمكن أن يكون هذا النوع من النظام مفيدًا جدًا ، خاصة الآن عندما تكون تكلفة الوقود الأحفوري مرتفعة جدًا ، وأيضًا لأنه آمن جدًا للبيئة بسبب انبعاثاته المنخفضة من الكربون. تطوير مفهوم وتصميم مركز للطاقة سيساهم في إنشاء منطقة مستدامة وفعالة من حيث الطاقة.

تتضمن هذه المقالة ما يلي:

1. دراسة إمكانيات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح للمنطقة المصممة.

2. تطوير نظام الطاقة الهجين ، بما في ذلك مولدات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والديزل ، والتي تعمل بمثابة احتياطي لمصدرين للطاقة المتجددة.

3. تحديد المزيج الأمثل من كفاءة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والديزل لإدراجها في مركز الطاقة.

الطاقة الشمسية موجودة منذ سنوات عديدة. يبدأ تاريخها من القرن السابع قبل الميلاد. لليوم. بدأنا في تركيز الحرارة الشمسية باستخدام النظارات والمرايا لإشعال النار. اليوم لدينا كل شيء من المباني التي تعمل بالطاقة الشمسية إلى المركبات التي تعمل بالطاقة الشمسية. في القرن السابع قبل الميلاد ، استخدمت عدسة مكبرة لتركيز ضوء الشمس لإشعال النار وحرق النمل. استخدم الإغريق والرومان أيضًا مرايا مشتعلة لإضاءة المشاعل لأغراضهم الدينية في حوالي القرن الثالث قبل الميلاد. في وقت مبكر من 212 قبل الميلاد استخدم العالم اليوناني أرخميدس الخصائص العاكسة للدروع البرونزية لتركيز ضوء الشمس وإشعال النار في السفن الرومانية التي حاصرت سيراكيوز.

تصميم مركز الطاقة لتطوير حي مستدام وموفر للطاقة في هذه المقالة من خلال تطبيق نموذج نظام طاقة هجين لتوفير طاقة المنطقة في مدينة أوليانوفسك. هذا النموذج هو المزيج المثالي بين أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الديزل. يوفر النظام طاقة ذات انبعاثات غازات دفيئة منخفضة (CO2 و CO و NOx و SO2 و UHC و PM). يمكن أن يعمل هذا النموذج كمشروع للتطوير المستقبلي لعلم الأحياء بحيث يمكن تقليل استنفاد الأوزون.