أنظمة سخانات المياه الشمسية المنقسمة ذات اللوحة المسطحة: نجم صاعد في سوق الطاقة المتجددة العالمية

مقدمة: موجة جديدة في تسخين المياه

مع تسارع وتيرة انتقال العالم إلى الطاقة النظيفة، تظهر تدريجيًا تقنية فريدة في الدول المتقدمة والأسواق الناشئة: سخانات المياه الشمسية ذات اللوح المسطح BTE. كان هذا النوع من الأجهزة غالبًا ما يُطغى عليه سخانات المياه الكهربائية وسخانات المياه الغازية في الماضي، ولكنه الآن يُنظر إليه بشكل متزايد من قِبل المزيد من المنازل والمؤسسات التجارية والمرافق العامة كحل مبتكر لخفض تكاليف الطاقة مع السعي نحو الحياد الكربوني. 

تقدم هذه المقالة، استنادًا إلى وجهات نظر خبراء الصناعة وأحدث بيانات السوق وردود الفعل من المستخدمين النهائيين، تفسيرًا متعمقًا لمبدأ العمل والبنية الفنية وصعوبات التطبيق والمزايا والتطبيقات النموذجية لسخانات المياه الشمسية ذات اللوحة المسطحة.

ما هو سخان المياه الشمسي ذو اللوحة المسطحة؟ 

سخانات المياه الشمسية ذات اللوحة المسطحة هي أجهزة طاقة متجددة تُسخّن المياه باستخدام الإشعاع الشمسي. تتكون بشكل رئيسي من جزأين أساسيين:

1. المجمعات الشمسية ذات الصفائح المسطحة - تُركّب عادةً على أسطح المنازل أو في المناطق المفتوحة، وتقوم بجمع الطاقة عن طريق امتصاص الطاقة الشمسية وتحويلها إلى حرارة. يتكون هيكلها عادةً من طبقة امتصاص داكنة، وغطاء شفاف، وطبقة عازلة، وغلاف معدني، مما يضمن كفاءة عالية في التقاط الحرارة.

٢. خزان مياه مستقل - بخلاف الأجهزة المدمجة المدمجة، عادةً ما يُوضع خزان المياه في نظام التكييف المنفصل بشكل منفصل داخل المنزل أو على الأرض. هذا لا يقلل الحمل على السطح فحسب، بل يمنع أيضًا تعرض خزان المياه المباشر للعوامل الجوية السيئة وتلفه. 

يعتمد مبدأ تشغيل النظام على نقل الحرارة: يمتص السائل المتداول (الماء أو مانع التجمد) الطاقة في المجمع ثم ينقل الحرارة إلى خزان تخزين المياه المعزول جيدًا لتوفير الماء الساخن المنزلي.

التصميم العلمي للمجمعات ذات اللوحات المسطحة

تشتهر المجمعات الشمسية ذات الألواح المسطحة بكفاءتها العالية ومتانتها. وتشمل هياكلها الرئيسية ما يلي:

1. طبقة الامتصاص: يتم طلاء السطح بطبقة انتقائية لامتصاص الإشعاع الشمسي إلى أقصى حد وتقليل فقدان الحرارة.

2. لوحة غطاء شفافة: يمكن لطبقة الغطاء الزجاجية أو البوليمرية أن تقلل بشكل فعال من فقدان الطاقة الناجم عن الحمل الحراري والإشعاع.

3. مادة عازلة: تقلل من تسرب الحرارة من الخلف والجوانب.

4. نظام الأنابيب: عادة ما يتم استخدام أنابيب النحاس أو الألومنيوم لنقل السائل الساخن إلى خزان تخزين المياه.

في ظل التشغيل العادي، يمكن لهذا النظام تسخين الماء إلى 60-80 درجة مئوية (140-176 درجة فهرنهايت)، وحتى في ظروف أشعة الشمس المعتدلة، يمكنه تلبية الطلب اليومي على الماء الساخن، مع مجموعة واسعة جدًا من التطبيقات.

عيوب سخانات المياه التقليدية

لفهم مزايا سخانات المياه الشمسية، من الضروري أولاً التعرف على عيوب طرق التدفئة التقليدية 

١. ارتفاع تكاليف التشغيل - غالبًا ما تُشكّل سخانات المياه الكهربائية وسخانات المياه التي تعمل بالغاز الجزء الأكبر من نفقات الطاقة الشهرية للأسرة. في بعض المناطق، قد يصل استهلاك الماء الساخن إلى ٣٠٪ من إجمالي استهلاك الطاقة المنزلية.

2. الاعتماد على الموارد المحدودة - تعتمد سخانات المياه بالغاز بشكل كبير على الوقود الأحفوري وتتأثر بشكل كبير بتقلبات الأسعار والمواقف الدولية.

3. انبعاثات الكربون الشديدة - تنتج طرق التدفئة التقليدية كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وهي محرك مهم لتغير المناخ.

4. عمر خدمة محدود - سيتم التخلص من العديد من سخانات المياه الكهربائية خلال 5 إلى 7 سنوات بسبب التآكل أو الترسبات أو انخفاض كفاءة الطاقة.

تعالج سخانات المياه الشمسية ذات اللوحات المنقسمة هذه النقاط المؤلمة بشكل مباشر وتوفر بديلاً أكثر ديمومة وصديقًا للبيئة.

الميزة الأساسية لنظام تقسيم الشاشة المسطحة 

1. الحفاظ على الطاقة - اعتمادًا على ظروف ضوء الشمس المحلية، يمكن للمستخدمين تقليل نفقات الماء الساخن بنسبة 50% إلى 80% سنويًا.

2. تقليل انبعاثات الكربون - يمكن لكل مجموعة من المعدات أن تعوض ما يتراوح بين 1 إلى 3 أطنان من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا، مما يجعلها مناسبة للغاية للمستهلكين المهتمين بالبيئة.

3. هيكل قوي - بالمقارنة مع أنظمة الأنابيب المفرغة، تحتوي المجمعات ذات اللوحة المسطحة على مكونات أقل وهي أكثر قدرة على تحمل الظروف الجوية القاسية مثل الرياح والبرد.

4. التركيب المرن - لم يعد خزان تخزين المياه مثبتًا على السطح، مما لا يقلل الحمل على المبنى فحسب، بل يتيح أيضًا تصميمًا أكثر إرضاءً من الناحية الجمالية.

5. دعم السياسات - في العديد من البلدان، يمكن للمستخدمين الذين يقومون بتثبيت أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية الاستمتاع بمزايا ضريبية أو إعانات أو شهادات خضراء.

اتجاه تطوير السوق 

يشهد قطاع سخانات المياه الشمسية نموًا متسارعًا. ووفقًا لأحدث إحصاءات وكالة الطاقة الدولية (IEA)، سيتجاوز إجمالي القدرة المركبة لأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية العالمية 500 جيجاواط بحلول عام 2023، حيث تُمثل المنتجات ذات الألواح المسطحة حصةً كبيرةً منها. 

لا تزال أوروبا تُمثل أكبر سوق لتطبيقات سخانات المياه الشمسية. في ظل ارتفاع أسعار الطاقة وتفاقم مشاكل المناخ، يُنظر تدريجيًا إلى سخانات المياه الشمسية ذات اللوح المسطح على أنها "استثمار طويل الأجل ومستقر". فهي لا تُساعد المستخدمين على خفض فواتير الطاقة على المدى القصير فحسب، بل ستواصل أيضًا إحداث تأثير إيجابي على المجتمع والبيئة في العقود القادمة.

نبذة عن شركة BTE:

Soletks Group-BTE هي مجموعة صناعية عالية التقنية مع سلسلة صناعية كاملة من حلول استخدام الطاقة الشمسية الشاملة. في السنوات الأخيرة، طورت بقوة أعمال الطاقة النظيفة البديلة القائمة على الطاقة الشمسية. تشمل الشركات التابعة لها Dezhou Jinheng New Energy Co.، Ltd. وShandong Feitian New Energy Co.، Ltd. وShandong Soletks Solar Technology Co.، Ltd. وDezhou BTE Co.، Ltd. وShandong Shenggao Thermal Power Co.، Ltd. وDezhou Jinnaier New Material Technology Co.، Ltd. وZhongye Energy (Beijing) Co.، Ltd. وTibet Soletks Energy Technology Co.، Ltd.، إلخ. بمساعدة التخصص والتكنولوجيا، حققت مجموعة Soletks معدل نمو مركب مستمر بنسبة 88٪ في السنوات العشر الماضية وزيادة قدرها 192 مرة. رسّخت مجموعة سوليتكس مكانتها في مجال البحث والتطوير التكنولوجي الأساسي، وعلامتها التجارية، وسوقها، وفريق عملها، وإدارتها، وغيرها. وتغطي قنوات المبيعات والخدمات السوق العالمية، وتُصدّر منتجاتها إلى العديد من الدول والمناطق. يبلغ إنتاجها السنوي من مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة 3 جيجاواط (600,000 متر مربع)، لتحتل المرتبة الثالثة عالميًا لثلاث سنوات متتالية من عام 2017 إلى عام 2019، والثانية عالميًا من عام 2020 إلى عام 2021.

HTTPSConnectionPool(host='www.google.com', port=443): Max retries exceeded with url: /async/translate?vet=12ahUKEwjgj_PoiIKNAxUEEVkFHZnYPGYQqDh6BAgNEC4..i&ei=v00TaKC0NISi5NoPmbHzsQY&opi=89978449&sca_esv=b8ee9af777c98fc7&source=hp&yv=3&_fmt=pc&cs=0 (Caused by NewConnectionError('<urllib3.connection.HTTPSConnection object at 0x7fb5bc8ae130>: Failed to establish a new connection: [Errno -9] Address family for hostname not supported')) 

BTE هي منظمة مبتكرة بها مركز أبحاث وتطوير للتكنولوجيا، وهي مسؤولة عن تصميم نظام طلاء الفراغ، وتصميم الفيلم، وتصميم المجمع، وتصميم المبنى الشمسي المتكامل وأعمال البحث والتطوير الأخرى. إتقان واستخدام الأساليب والمهارات المبتكرة المتقدمة بمرونة، والمشاركة في مسابقة الابتكار في السوق الدولية، وتنمية فرق البحث والتطوير. بمساعدة موارد البحث والتطوير التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، ومعرفة الرياضيات التطبيقية والفيزياء من أجل التطوير المنهجي، تم تطوير عدد من أمثلة هندسة CAE (العناصر المحدودة)، واستخدام أساليب CAE لحل المشكلات الفنية في أعمال البحث والتطوير الفعلية، وتحليل الفيزياء الفعلية باستخدام مشكلة الأساليب الرياضية. على سبيل المثال، باستخدام تحليل العناصر المحدودة الميكانيكية للهيكل الميكانيكي، وتحليل العناصر المحدودة السائلة لتوزيع الغلاف الجوي في نظام الرش الفراغي، وتحليل العناصر المحدودة للمجال المغناطيسي لهيكل الهدف (مصدر الرش / الكاثود)، وتحليل العناصر المحدودة البصرية لهيكل الفيلم، وتحليل العناصر المحدودة لانتقال الحرارة للكفاءة الحرارية للمجمع. كان عمل البحث والتطوير مبتكرًا بشكل كبير، وتم تقصير دورة البحث والتطوير، وتم تقليل تكلفة البحث والتطوير. من حيث تطوير العملية، وتطوير المعدات، وتطوير المنتج، يمكن تحقيق نية تصميم المنتج.

تتمتع الشركة بالخبرة والقدرة على تصميم وتصنيع ودمج خطوط إنتاج طلاء السيرميت الانتقائي الشمسي بتقنية الرش المغناطيسي واسعة النطاق، بشكل مستقل، وبمستوى تكنولوجي مماثل للدول المتقدمة. كما تمتلك خبرة عملية في تصميم وتجهيز الطلاءات المركبة، المكونة من مواد ذات سماكات وتركيبات مختلفة على مقياس النانومتر، لتحقيق امتصاص ونقل وانعكاس انتقائي لمختلف نطاقات الطيف.

تأثير سرعة تدفق السائل العامل في قناة تدفق المجمع على التدفق

تمارس شركة BTE "روح الحرفيين"، وتسعى جاهدة لتحقيق الكمال، وتتعلم باستمرار، وتفكر وتبتكر. ومن منظور تكامل الموارد والتنمية الاقتصادية المستدامة، تهدف إلى بناء قاعدة تصنيع ذكية عالمية ممتازة للطاقة النظيفة. ومن خلال منتجاتنا وخدماتنا، سنساهم في الحصول على شمس أكثر إشراقًا وهواء أكثر نقاءً وحماية المياه الصافية والجبال الخضراء، ونساهم في تحقيق ذروة الكربون في عام 2030 والحياد الكربوني في عام 2060!