مشاريع رائدة لإنتاج الطاقة الكهروشمسية في السعودية

«النفط الجديد» الذي لا ينضب

منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)
منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)
TT

مشاريع رائدة لإنتاج الطاقة الكهروشمسية في السعودية

منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)
منشأة لإنتاج الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية في العينية شمال العاصمة الرياض (أ.ف.ب)

تتأهب السعودية لانطلاقة عالمية رائدة في مشاريع الطاقات البديلة بعد الإعلان عن توقيع الأمير محمد بن سلمان بن عبد العزيز، ولي العهد السعودي، مع «سوفت بنك» الياباني على مذكرة تفاهم للبدء بمشروع لإنتاج 200 غيغاواط من الطاقة الكهربائية المستمدة من الطاقة الشمسية بحلول عام 2030، بقيمة إجمالية تقدر بـ200 مليار دولار أميركي.
- مشروع ضخم
يعد هذا المشروع الأضخم في التاريخ لإنتاج الطاقة من الشمس وهو أكبر بمئات المرات من أي من المشاريع، وأكبر مشروع موجود حالياً يقدر بنحو 1.5 غيغاواط، أما أكبر الخطط التي بدأ تنفيذها حالياً فهي في اليونان وأستراليا بقدرة 2 غيغاواط لكل منهما.
وستكون أولى محطتين في هذا المشروع بقدرة 7.2 غيغاواط، وسيبدأ الإنتاج منهما في عام 2019 وفقا للخطط. وأشار الخبراء إلى المساحة الهائلة المطلوبة لإنتاج هذا المقدار من الطاقة باستخدام التكنولوجيا المتوفرة حالياً في حال تم البناء في موقع واحد، حيث ذكر موقع «كوارتز» أن المشروع في حال مقارنته مع واحدة من أكبر محطات توليد الطاقة من أشعة الشمس مثل المحطة الموجودة في الهند من ناحية «نسبة الإنتاج لمساحة المحطة» فسيكون بحاجة لنحو 5000 كلم مربع، مما يعني أنه سيكون أكبر من بعض كبرى مدن العالم مثل لندن ومدينة نيويورك؛ بينما بينت إحصاءات أخرى أن المساحة المطلوبة تقدَر بـ2023 كلم مربع، حتى مع هذا التقدير ما زال أكبر من كبرى المدن.
وتتميز السعودية بوجودها داخل نطاق ما يسمى الحزام الشمسي العالمي والمحصور بين 35 درجة شمالا و35 درجة جنوبا، وأغلب أيام السنة هي أيام مشمسة بمعدل 3000 ساعة سنويا.
- حزام شمسي
وتتميز أيضا بالمساحات الشاسعة ونسبة عالية من الإشعاع الشمسي تقدر بنحو 2450 «كيلوواط. ساعة» لكل متر مربع وهذا يجعلها قادرة على إنتاج كميات ضخمة من الطاقة قابلة للبيع، وثروات معدنية من الأرض مهمة في تصنيع الألواح الشمسية والمعدات مثل السيليكا والنحاس وغيرها، مما يجعلها في صدارة الدول للاستثمار في صناعة واستغلال الطاقة الشمسية. هذا غير الحاجة المتزايدة للاعتماد على مصدر آخر للطاقة غير النفط لتوليد الكهرباء مثلا، وخصوصاً إذا أخذنا بعين الاعتبار الارتفاع المتزايد للطلب على الطاقة الكهربائية والذي وصل لمعدل عال.
هذا وسيوفر المشروع كما هو متوقع نحو 100 ألف وظيفة وزيادة في الناتج المحلي بنحو 12 مليار دولار، إضافة لتوفير نحو 40 مليار دولار سنوياً.
وتعتبر الطاقة الشمسية نوعاً من أنواع الطاقة النظيفة، وعملية تحويلها إلى طاقة كهربائية لا تتخللها أي انبعاثات لأي مركب كيميائي للبيئة المحيطة، الأمر الذي يجعلها طاقة نظيفة تجنب الإنسان التلوث الذي يؤدي إلى الكثير من المشاكل الصحية ومشاكل المناخ مثل الاحترار الجوي بسبب تلك، وأثر أنواع الطاقة غير المتجددة أو غير النظيفة كبير جدا على البيئة.
كما أن الطاقة الشمسية لن تنضب إلا بزوال الشمس وهذا مستبعد، أضف لذلك أن وسائل التقدم العلمي والتكنولوجي رفعت فاعلية تحويل طاقة هذه الأشعة لطاقة كهربائية لتصل لنحو 40 في المائة، كما أن انخفاض تكلفة البنية التحتية في السنوات الأخيرة لبناء هذه المحطات وقلة الصيانة المطلوبة وطول العمر الافتراضي الذي يكون في الغالب 25 سنة لهذه الألواح بدأ بجعل هذه الطاقة منافسا حقيقيا من ناحية التكلفة أيضا لغيرها.
ولكن الأمور تصعب قليلا عند محاولة تخزين الكهرباء المنتجة. وهناك عامل مهم للكثير من الدول وهو تحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة أو على الأقل تقليل الاعتمادية والحاجة للغير.



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»