محطة الطاقة الشمسية العائمة، وتُسمّى أحيانًا floatovoltaics، محطة شمسية تُبنى على الماء بدلًا من اليابسة. وتستقر الوحدات على منصات طافية، تُصنع عادةً من عوامات البولي إيثيلين عالي الكثافة، وتُثبَّت أو تُرسى في قاع خزان أو بحيرة أو بركة أو بحيرة محجر أو في ضفافها. وتنقل كابلات عائمة أو مغمورة الطاقة إلى الشاطئ حيث المموّجات ومحطة التحويل على اليابسة.
لماذا البناء على الماء؟
- لا أرض تُشترى: في المناطق كثيفة السكان، تكون الأرض القريبة من الشبكة باهظة ومتنازعًا عليها. أما الخزانات وبرك الري وبحيرات معالجة المياه فموجودة أصلًا، وغالبًا بجوار وصلات الشبكة القائمة.
- وحدات أبرد: تميل الوحدات فوق الماء إلى العمل بحرارة أقل من الوحدات على الأرض الحارة. ولأن خرج الوحدة ينخفض كلما ارتفعت حرارتها، فإن الوحدات الأبرد تنتج طاقة أكثر من ضوء الشمس نفسه.
- تبخر أقل: تغطية جزء من الخزان تظلل الماء وتقلل التبخر، وهو أمر مهم في المناطق الجافة.
- تقاسم البنية التحتية: يمكن لمحطة عائمة على خزان كهرمائي أن تتقاسم وصلة الشبكة الخاصة بالسد، ويكمّل المصدران أحدهما الآخر على مدار اليوم والفصول.
التحديات
- التثبيت والإرساء: يجب أن تبقى المنصة في مكانها رغم تغير مناسيب المياه والرياح والأمواج. ويُعد تصميم الإرساء من أكبر المهام الهندسية.
- أحمال الرياح: تعرض المصفوفة العائمة الكبيرة المسطحة سطحًا كبيرًا للرياح، ويجب تصميم هياكلها ومرساها لسرعات الرياح القصوى المحلية.
- الرطوبة والتآكل: الرطوبة الدائمة قاسية على الموصلات والكابلات والأجزاء المعدنية والإلكترونيات، وهي تحتاج إلى مواد وعزل مناسبين.
- التشغيل والصيانة: تنظيف الوحدات واستبدال الأجزاء وفحص الكابلات تجري كلها من ممرات المشاة أو من القوارب.
- البيئة: قد تؤثر تغطية جزء كبير جدًا من مسطح مائي في الضوء والأكسجين والحياة في الماء، لذلك يجب تقييم نسبة التغطية والآثار البيئية لكل موقع.
- ميل أقل: تُركَّب الوحدات العائمة عادةً بزوايا ميل منخفضة لتقليل حمل الرياح، ما يغيّر الإنتاجية وسرعة غسل المطر للغبار على حد سواء.
ما الذي يُقاس في المحطة العائمة
يُحكم على المحطة العائمة بالطريقة نفسها التي يُحكم بها على محطة على اليابسة: بمقارنة الطاقة التي أنتجتها بالطاقة التي كان ينبغي أن تنتجها في ضوء الطقس. والطقس فوق الماء مختلف، وبعض فوائد الطاقة الشمسية العائمة، مثل الوحدات الأبرد، لا يمكن إثباتها إلا بقياسها. وينبغي أن تغطي محطة رصد الطقس للمحطة العائمة:
- الإشعاع على المستوى الأفقي وفي مستوى الوحدات، مع تركيب المستشعرات بحيث لا تشوّه حركة المنصة القراءة؛
- درجة حرارة الوحدة، لإظهار أثر تبريد الماء ولتصحيح نسبة الأداء بحسب درجة الحرارة؛
- درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية، اللتان ترتفعان فوق الماء؛
- سرعة الرياح واتجاهها، للسلامة الإنشائية وللتبريد أيضًا؛
- التلوث بالأتربة، لأن فضلات الطيور مشكلة شائعة على المسطحات المائية، ولأن الوحدات منخفضة الميل تُغسل أقل في المطر.
ويجب أن تناسب المعدات الموقع أيضًا. إذ ينبغي أن تتمتع المكونات بحماية قوية من دخول الرطوبة، وأن تصل البيانات إلى الشاطئ بموثوقية: عبر كابل أو عبر Wi-Fi أو 4G LTE إلى منصة مراقبة، مع تخزين محلي يكفي لتجاوز انقطاع الاتصال.
وقد بُنيت محطات رصد الطقس من Aeron للمحطات الشمسية لمراقبة الفئة A وفق IEC 61724-1:2021، مع اختيار المستشعرات ومسجلات البيانات والاتصال لكل موقع. ويتميز مستشعر درجة حرارة الهواء والرطوبة لدينا بجسم من الفولاذ المقاوم للصدأ وحماية IP65، ومستشعر درجة حرارة الوحدة Rigel 2 بحماية IP65 وجسم من الألمنيوم، ويحتفظ مسجّل البيانات Xtreme بالقراءات في ذاكرة داخلية مع فتحة بطاقة SD ويرسلها عبر Ethernet أو Wi-Fi أو 4G LTE.
هل الطاقة الشمسية العائمة مناسبة للموقع؟
تكلّف الطاقة الشمسية العائمة عادةً أكثر لكل ميغاواط في البناء من محطة مماثلة مثبتة على الأرض، بسبب العوامات ومرساها. وهي منطقية حيث تندر الأرض أو تغلو، وحيث يوجد مسطح مائي مناسب بالقرب من وصلة شبكة، وحيث تضيف درجة حرارة التشغيل الأبرد والتبخر الأقل قيمة. وينبغي أن تنظر دراسة الجدوى في عمق الماء وتغيّرات منسوبه، وظروف الرياح والأمواج، والقاع والضفاف لأغراض التثبيت، واستخدام المياه والأنظمة البيئية.
وبعد بناء المحطة، يبيّن القياس الجيد هل تحقق الإنتاجية التي صُممت لأجلها. وللحديث عن مراقبة محطة عائمة، تواصل مع فريقنا.
