التوسع العالمي في أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المنقسمة ذات اللوحة المسطحة يُسرّع عملية التحول إلى الطاقة الخضراء - تعاون سلسلة الصناعة يُحفّز التنفيذ

تتسارع وتيرة تحول صناعة الطاقة الخضراء العالمية

تُقدم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ذات اللوحة المسطحة فرص تطوير جديدة 

في السنوات الأخيرة، شهد مشهد الطاقة العالمي تغيرات جذرية. وقد دفعت التقلبات المتكررة في أسعار الوقود الأحفوري، والزيادة المستمرة في التلوث البيئي، وضغط انبعاثات الكربون، الدول إلى تسريع وتيرة تحول هيكل الطاقة واحدة تلو الأخرى. وانطلاقًا من "أهداف الكربون المزدوج" ومفهوم التنمية الخضراء، أتاح قطاع الطاقة المتجددة فرصًا تنموية غير مسبوقة. ومن بين هذه الفرص، أصبح نظام سخان المياه الشمسي المنقسم ذو اللوحة المسطحة، باعتباره عنصرًا أساسيًا في تطبيقات الطاقة النظيفة، محط اهتمام هذا القطاع تدريجيًا.

المبدأ الفني: الجمع بين امتصاص الحرارة بكفاءة وتخزين الحرارة بشكل مرن 

يتكون نظام التقسيم ذي اللوحة المسطحة من مُجمِّع شمسي ذي لوحة مسطحة وخزان لتخزين الماء الساخن، يُركَّبان بشكل منفصل. تُركَّب المُجمِّعات عادةً على أسطح المباني أو في المناطق المُشمسة، حيث تمتص الإشعاع الشمسي وتنقل الحرارة إلى الوسط المُتداول في الأنابيب. يُوضَع خزان الماء الساخن داخل المنزل أو في غرفة الماكينة، مما يُجنِّب فقدان الحرارة ومخاطر السلامة الناتجة عن التعرض الطويل الأمد لخزان الماء التقليدي متعدد الاستخدامات للخارج.

ويتمثل جوهر هذا النظام في المجمع ذي اللوحة المسطحة عالي الكفاءة: 

يمكن للصفائح النحاسية أو الألومنيوم ذات الطلاءات الامتصاصية الانتقائية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية ونقلها بسرعة إلى الماء المتداول.

يمكن لأغطية الزجاج المقسى أن تقلل من فقدان الحمل الحراري والإشعاع، مما يعزز كفاءة تجميع الحرارة.

يجعل التصميم المنفصل، مع دوران المضخة أو الدورة الطبيعية، توصيل الماء الساخن أكثر استقرارًا وموثوقية. 

بالمقارنة مع الطاقة الشمسية الأنبوبية المفرغة التقليدية، فإن نظام تقسيم اللوحة المسطحة له مزايا واضحة في إمداد المياه بسعة كبيرة، والتشغيل الذي يتحمل الضغط وعمر الخدمة الطويل، وهو مناسب بشكل خاص للطلب المركزي للمياه الساخنة في الفنادق والمستشفيات والمدارس ومساكن المصانع والمساكن الراقية.

خلفية الصناعة: مدفوعة بالسياسة وطلب السوق 

مع التوضيح المستمر لأهداف الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات في جميع أنحاء العالم، قدمت حكومات مختلف البلدان على التوالي سياسات داعمة: 

لقد أدرج الاتحاد الأوروبي استهلاك الطاقة في المباني باعتباره محوراً رئيسياً للحد من الكربون ويشجع المشاريع الجديدة والمجددة على اعتماد أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية.

وقد اقترحت الصين صراحة تطوير الطاقة المتجددة بقوة في خطتها الخمسية الرابعة عشرة، كما أدرجت العديد من المقاطعات والمدن أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ضمن معايير البناء الأخضر الخاصة بها.

بسبب موارد أشعة الشمس الوفيرة في الشرق الأوسط وأفريقيا، يتم اختيار أنظمة تقسيم اللوحة المسطحة تدريجياً كبديل مهم لسخانات المياه الكهربائية.

وفي الوقت نفسه، فإن جانب الطلب في السوق يتوسع أيضًا بشكل مستمر. مع تحسن مستويات معيشة السكان، تتزايد طلبات المستخدمين لراحة الماء الساخن وسلامة الأنظمة باستمرار. تولي المباني التجارية والوحدات الصناعية المستهلكة للطاقة المزيد من الاهتمام لتأثيرات توفير الطاقة وتكاليف التشغيل على المدى الطويل. في ظل هذه الخلفية، برز نظام تقسيم اللوحة المسطحة تدريجيًا نظرًا لاستقراره القوي وقابليته للتكيف على نطاق واسع وتكلفة الصيانة المنخفضة.

اتجاهات السوق العالمية: النمو السريع وسيناريوهات التطبيق المتنوعة 

وفقًا لأحدث البيانات الصادرة عن العديد من مؤسسات البحث، تجاوز حجم السوق العالمية لأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية 20 مليار دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن يصل إلى أكثر من 40 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. ومن بينها، تتزايد نسبة أنظمة تقسيم اللوحة المسطحة عامًا بعد عام، ومن المتوقع أن تحافظ على معدل نمو سنوي متوسط ​​يتراوح بين 10% و12% في السنوات الخمس المقبلة.

وفي أوروبا، أصبحت أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المنفصلة نقطة مكافأة مهمة للحصول على شهادات البناء الأخضر، وخاصة في بلدان مثل ألمانيا وإيطاليا وإسبانيا، حيث يتجاوز معدل التطبيق في المشاريع واسعة النطاق 40%.

في منطقة آسيا والمحيط الهادئ، شهدت أسواق الصين والهند وأستراليا نموًا ملحوظًا. وقد مكّن الترويج لأنظمة السخانات المسطحة في شمال الصين المزيد من السكان من التخلي عن غلايات الفحم والاستمتاع بحياة دافئة ونظيفة.

في أفريقيا وأمريكا اللاتينية، يتقدم بناء البنية التحتية باستمرار، ويتم اعتماد أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية على نطاق واسع بسبب تكاليف تشغيلها المنخفضة وخصائصها المتجددة.

من حيث مجالات التطبيق، لم يعد نظام التكييف المسطح المنفصل يقتصر على الاستخدام المنزلي فحسب، بل يُستخدم على نطاق واسع في الفنادق والمستشفيات ودور رعاية المسنين والمدارس والمصانع وحمامات السباحة وغيرها، بل يُستخدم أيضًا في تدفئة الصوبات الزراعية وتوفير الماء الساخن للتنظيف الصناعي.

الابتكار التكنولوجي: أصبح الذكاء وتكامل النظام اتجاهات التنمية

مع تطبيق إنترنت الأشياء (iot) وتقنيات التحكم الذكية، تشهد أنظمة تقسيم الشاشة المسطحة اتجاهًا جديدًا للترقيات:

التحكم الذكي: من خلال أجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة التحكم، يمكن للنظام ضبط وضع الدورة الدموية تلقائيًا وفقًا لشدة الضوء وطلب المياه، مما يحقق عملية توفير الطاقة.

الجمع مع المضخات الحرارية: تقوم بعض الشركات بربط مضخات الحرارة الهوائية بأنظمة الطاقة الشمسية لمعالجة مشكلة عدم كفاية التدفئة في الأيام الممطرة وفي الشتاء، مما يضمن إمدادات مستقرة من المياه على مدار العام.

تصميم معياري: يعتمد المجمع ذو اللوحة المسطحة الجديد على طريقة الوصل المعيارية، مما يجعل التثبيت أكثر ملاءمة ويسهل تطبيقات الهندسة واسعة النطاق.

المواد المقاومة للطقس: يعتمد الغلاف الخارجي للمجمع بشكل عام على سبائك الألومنيوم والطلاء المقاوم للتآكل، مما يطيل عمر خدمة المعدات.

ولا تعمل هذه الابتكارات على تعزيز موثوقية تشغيل النظام فحسب، بل تمكن أيضًا نظام تقسيم اللوحة المسطحة من التكيف بشكل أكثر مرونة مع متطلبات المناطق والسيناريوهات المختلفة.

حالة الصناعة: تطبيق واسع النطاق من المنازل إلى المشاريع واسعة النطاق

في جميع أنحاء العالم، تظهر حالات التطبيق الناجحة لأنظمة تقسيم اللوحة المسطحة واحدة تلو الأخرى:

قام مستشفى رفيع المستوى في شمال الصين بتركيب نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية المركزي بسعة 500 طن، والذي يمكنه توفير حوالي 2 مليون متر مكعب من استهلاك الغاز الطبيعي وتقليل انبعاثات الكربون بأكثر من 4000 طن سنويًا.

اعتمد فندق خمس نجوم في إسبانيا نظام تقسيم الشاشة المسطحة لتوفير الماء الساخن لغرف الضيوف والمطابخ، مما أدى إلى توفير أكثر من 300 ألف يورو في فواتير الكهرباء سنويًا والحصول على شهادة المباني الخضراء.

نجح سكن جامعي في كينيا في حل مشكلة الماء الساخن اليومية لآلاف الطلاب من خلال تركيب نظام تقسيم مركزي، مما أدى إلى تقليل ضغط الطاقة بشكل كبير في المناطق التي تعاني من نقص الطاقة.

وتثبت هذه الحالات أن نظام تقسيم الشاشة المسطحة ليس مجرد جهاز موفر للطاقة، بل هو أيضًا مظهر من مظاهر نمط الحياة الأخضر.

التحديات والفرص: الجودة والتكلفة والمنافسة في السوق

على الرغم من أن آفاق تطوير أنظمة تقسيم الشاشة المسطحة واسعة، إلا أنها لا تزال تواجه بعض التحديات:

1. تكلفة استثمار أولية عالية: بالمقارنة مع سخانات المياه الكهربائية أو سخانات المياه التي تعمل بالغاز، تتطلب الأنظمة المنفصلة ميزانية تركيب أعلى.

2. الاختلافات الإقليمية الواضحة: في المناطق التي تعاني من عدم كفاية موارد الضوء أو البرد القارس في الشتاء، يكون تأثير تشغيل النظام محدودًا.

3. المنافسة الشرسة في السوق: دخلت مئات الشركات هذا المجال في جميع أنحاء العالم، وأصبحت مشكلة تجانس العلامة التجارية والمنتج بارزة.

ومع ذلك، مع انخفاض التكاليف من خلال الإنتاج واسع النطاق، والتقدم المستمر في سياسات الدعم الحكومي، وتعزيز وعي المستخدمين بتوفير الطاقة، يتم حل هذه المشكلات تدريجيًا. ويتوقع خبراء الصناعة أن تحتل أنظمة التكييف المسطحة المنفصلة مكانة متزايدة الأهمية في سوق سخانات المياه العالمية خلال السنوات القادمة، بفضل مزاياها في توفير الطاقة وتقليل الانبعاثات، بالإضافة إلى فوائدها الاقتصادية طويلة الأجل.

نظرة مستقبلية: محرك النمو في ظل التحول الأخضر

بالنظر إلى المستقبل، سوف تتكامل أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ذات اللوحة المسطحة مع المزيد من التقنيات الناشئة، مما يدفع الصناعة إلى المزيد من التطوير:

التفاعل مع أجهزة المنزل الذكية لتحقيق التوزيع المركزي للطاقة المنزلية.

مع الطاقة الشمسية الموزعة وتخزين الطاقة، يتم إنشاء حل شامل لاستغلال الطاقة؛

إنها تلعب دورًا في آلية تداول انبعاثات الكربون وتصبح أداة قوية للعمليات الخضراء للمؤسسات.

يمكن توقع أنه في ظل الموجة العالمية من التحول الأخضر ومنخفض الكربون، فإن نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية المسطحة ليس مجرد ابتكار تكنولوجي فحسب، بل هو أيضًا قوة تدفع التنمية المستدامة. وسوف يساعد المزيد من العائلات والشركات على الاستمتاع بالراحة التي توفرها الطاقة النظيفة ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في قضية خفض الكربون على مستوى العالم.

أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ذات اللوحة المسطحة المنقسمة تسرع التطبيق العالمي - التعاون في سلسلة الصناعة يعزز تنفيذ الطاقة الخضراء

في ظل التحول العالمي في مجال الطاقة، يتوسع استخدام الطاقة الشمسية من توليد الطاقة الكهروضوئية الفردية إلى نطاق أوسع من استخدام الطاقة الحرارية. وباعتباره حلقة وصل مهمة في سلسلة صناعة الطاقة المتجددة، يُصبح نظام سخان المياه الشمسي المُنفصل ذو اللوحة المسطحة نقطة نمو مهمة في السوق الحالية بفضل ما يتميز به من نضج تكنولوجي عالٍ واستقرار تشغيلي قوي ونطاق واسع من التطبيقات.

مميزات النظام: كفاءة عالية وأمان ومرونة

يتكون الهيكل الأساسي لنظام تقسيم الألواح المسطحة من جزأين: مجمع السقف وخزان الماء الساخن الداخلي. يتم نقل الحرارة عبر الأنابيب والمضخات الدائرية. لا يقتصر هذا التصميم الهيكلي على حل مشكلة فقدان الحرارة وخطر التجمد الناتج عن تعرض خزان الماء للخارج في سخانات المياه الشمسية المدمجة التقليدية، بل يعزز أيضًا من جمالها وعمرها الافتراضي.

بالمقارنة مع أنواع أخرى من سخانات المياه بالطاقة الشمسية، يتمتع نظام تقسيم اللوحة المسطحة بالمزايا التالية:

1. التشغيل الذي يتحمل الضغط: يدعم النظام إمداد المياه بالضغط العالي، مما يلبي متطلبات ضغط المياه في المساكن والفنادق الحديثة.

2. تطبيق ذو سعة كبيرة: يمكنه دعم الطلب على الماء الساخن الذي يتراوح من مئات إلى آلاف اللترات، مما يجعله مناسبًا لسيناريوهات التدفئة المركزية.

3. التركيب المرن: يتم ترتيب المجمع وخزان المياه بشكل منفصل، والذي يمكن تطبيقه على كل من المشاريع الجديدة وتجديد المنازل القديمة.