تاريخ استخدام الطاقة الشمسية في العالم وفي مصر بصفة خاصة دراسة تاريخية على مجالات الطاقة المتجددة

مقدمه الدراسة

     خلق الله الشمس والقمر کآیات دالة على کمال قدرته وعظم سلطانه وجعل شعاع الشمس مصدراً للضیاء على الأرض وجعل الشعاع المعکوس من سطح القمر نوراً فالشمس تجری فی الفضاء الخارجی بحساب دقیق أی أن مدار الأرض حول الشمس محدد وبشکل دقیق، وآی اختلاف فی مسار الأرض سیؤدی إلى تغیرات مفاجئة فی درجة حرارتها وبنیتها وغلافها الجوی، وقد تحدث کوارث إلى حد لا یکون عندها بقاء للحیاة فقدرة الله تعالى وحدها جعلت الشمس الحارقة رحمة ودفئاً ومصدراً للطاقة تتدرج درجة حرارتها فی الانخفاض حتى تصل عند السطح إلى 5762 مطلقة (کلفن) إن طاقة الشمس تعتبر المصدر الرئیسی للطاقة فی کوکب الأرض ومنها توزعت وتحولت إلى مصادر الطاقة الأخرى سواء ما کان منها مخزون فی طاقة الریاح والطاقة الحراریة فی جوف الأرض والطاقة المولدة من مساقط المیاه والطاقة الشمسیة وغیرها من مصادر الطاقة کالفحم الحجری والأخشاب، وبما أن الطاقة الشمسیة هی أهم مصادر الطاقة المتجددة خلال القرن القادم فإن جهود کثیر من الدول تتوجه لها بمختلف صورها وترصد لها المبالغ اللازمة لتطویر المنتجات والبحوث الخاصة باستغلال الطاقة الشمسیة کإحدى أهم مصادر الطاقة البدیلة للنفط والغاز، وقد أعطى النصیب الأوفر فی البحوث والتطبیقات لمجال تحویل الطاقة الشمسیة إلى کهرباء وهو ما یعرف باسمPhotovoltaics وهذا المصدر من الطاقة هو أمل الدول النامیة فی التطور حیث أصبح توفر الطاقة الکهربائی من أهم العوامل الرئیسیة لإیجاد البنى الأساسیة فیها ولا یتطلب إنتاج الکهرباء من الطاقة الشمسیة إلى مرکزیة التولید بل تنتج الطاقة وتستخدم بنفس المنطقة أو المکان وهذا ما سوف یوفر کثیراً من تکلفة النقل والمواصلات وتعتمد هذه الطریقة بصورة أساسیة على تحویل أشعة الشمس إلى طاقة کهربائیة، وتوجد فی الطبیعة مواد کثیرة تستخدم فی صناعة الخلایا الشمسیة والتی تجمع بنظام کهربائی وهندسی محدد لتکوین ما یسمى باللوح الشمسی والذی یعرض لأشعة الشمس بزاویة معینة لینتج أکبر قدر من الکهرباء.

     وقد أثبتت التجارب والتطبیقات العلمیة والعملیة إمکانیة استخدام الطاقة الشمسیة لتولید الکهرباء على نطاق تجاری، وقد امنّ الله سبحانه وتعالى على مصر بقسط وافر من کمیة الطاقة الشمسیة حیث تعتبر الطاقة الشمسیة الساقطة على المتر المربع الواحد فی مصر من أعلى معدلاتها فی العالم مستندین بذلک على القیاسات لبعض مناطق الجمهوریة .

مشکلة البحث

     تحلیل وسرد تاریخ ارتباط استخدام الطاقة المتجددة وخاصة الطاقة الشمسیة فی جمهوریة مصر العربیة، والمطلوب معرفة الأسباب التی دعت مصر إلى استخدام الطاقة المتجددة فی أوائل القرن الماضی وأسباب أهمالها بعد ذلک والعودة الیها فی بدایة القرن الحالی على نطاق واسع لتحل محل الطاقة التقلیدیة (البترول والغاز الطبیعی) وتنتج من هذه المشکلة عدة تسأولات وهی:

السؤال الأول: ما هو تاریخ البدء فی استخدام الطاقة المتجددة والمکان والسبب فی ذلک؟

السؤال الثانی: ما هی الاسباب التی أدت إلى الأستغناء عن أستخدام الطاقة الشمسیة فی تولید الکهرباء لتشغیل محطات رفع المیاه من نهر النیل إلى مزارع القطن فی منطقة صحراء المعادی؟

السؤال الثالث: ما هی الأسباب التی أدت إلى أستعادة التعامل فی استخدام الطاقة داخل أنحاء الجمهوریة وخاصة منطقة أسوان محطة بنبان لتولید الطاقة الکهربائیة عن طریق الطاقة الشمسیة.

أهمیة البحث

-          الاهتمام العالمی المتزاید بالتنمیة المستدامة والطاقات المتجددة خاصة الطاقة الشمسیة.

-          الأعتماد على مفهوم التنمیة المستدامة من أجل زیادة الاعتماد على الطاقة الشمسیة، وتحسین کفاءتها الإنتاجیة والأقتصادیة.

-          الأهتمام المتزاید من الدول العربیة بتنمیة إمکانیاتها من الطاقات المتجددة خاصة منها الطاقة الشمسیة.

أهداف البحث

-     الأستخدام الرشید للموارد التقلیدیة والمحافظة علیها، حیث لانورث لأنبائنا وللأجیال القادمة بیئة استنزفت مواردها وتدهورت طاقتها على الإنتاج.

-          التعرف على واقع الطاقة المتجددة فی مصر والمشاکل والتحدیات التی تواجهها.

فروض البحث

-     توجد علاقة أرتباط بین تولید الکهرباء وأستخدام الطاقة الشمسیة فی بدایة القرن السابق لعدم وجود بدیل لها من الطاقة التقلیدیة.

-     توجد علاقة ارتباط بین تولید الکهرباء من مصادر الطاقة التقلیدیة (البترول والغاز الطبیعی) فی بدایة هذا القرن بعد الحرب العالمیة الأولى وظهور وأکتشاف البترول فی المنطقة العربیة.

-          توجد علاقة ارتباط بین تولید الکهرباء واستخدام الطاقة الشمسیة فی العصر الحالی.

المبحث الثانی:  الاطار النظری

أهمیة الطاقة الشمسیة:

یبحث الإنسان دوماً عن مصادر جدیدة للطاقة لتغطیة احتیاجاته المتزایدة فی تطبیقات الحیاة المتطورة التی نعیش فیها، ونضوب مصادر الطاقة التقلیدیة وتکلفة استغلالها المرتفعة والتأثیر السلبی لاستخدامها على البیئة، وقد تنبّه الإنسان فی العصر الحدیث إلى إمکانیة الاستفادة من حرارة أشعة الشمس والتی تتصف بأنها طاقة متجددة ودائمة لا تنضب، ومواجهة المخاطر التی تعتمد على استخدام مصادر الطاقة الأخرى والشائعة (وخاصةً النفط والغاز الطبیعی) فی تلوّث البیئة وتدمیرها، مما یجعل الطاقة الشمسیة الخیار الأفضل على الإطلاق. ولهذا أصبحت الطاقة الشمسیة فی عصرنا الحالی دخلاً قومیاً لبعض البلدان حتى أنه فی دول الخلیج العربی والتی تعتبر من أکثر بلاد العالم غنىً بالنفط، تستخدم الطاقة الشمسیة بشکل رئیسی وفعال. وقد استخدمت الطاقة الشمسیة لتولید الکهرباء فی تطبیقات عدیدة منها محطات تولید الکهرباء وتحلیة المیاه، وتشغیل إشارات المرور وإنارة الشوارع، وتشغیل بعض الأجهزة الکهربائیة مثل الساعات والآلات الحاسبة، وتشغیل الأقمار الاصطناعیة والمرکبات والمحطات الفضائیة، ومؤخراً رأینا على التلفاز سیارة تسیر بالطاقة الشمسیة تصل سرعتها إلى 60 میل (96 کم) فی الساعة.

وظهرت أهمیة الطاقة الشمسیة مجدداً کعامل مهم فی الاقتصاد العالمی وفی الحفاظ على البیئة مع استخدام السخانات الشمسیة فی معظم دول العالم وحتى الغنیة منها لتسخین المیاه لمختلف الأغراض، وقد زاد فی أهمیتها نجاحها فی التطبیقات العملیة وسهولة ترکیبها وتشغیلها وتعد المملکة الأردنیة الهاشمیة الدولة الأولى فی منطقة الشرق الأوسط فی تفعیل استخدام الطاقة الشمسیة وتصنیع وإنتاج وتطویر السخانات الشمسیة، والتی تصل نسبة استخدامها إلى 40% من مجموع البیوت السکنیة، ویرکب فیها سنویاً ما یقارب من 15.000 جهاز طبقاً للإحصاءات الرسمیة، هذا بالإضافة إلى استخدامها فی المستشفیات والمدارس والفنادق وتدفئة برک السباحة، وفی العدید من التطبیقات الصناعیة والخدمیة والزراعیة، حیث یتم ترکیب السخان الشمسی والذی یتناسب مع جمیع التطبیقات على اختلاف أحجامها کنظام مستقل ودائم أو کنظام مساعد لأنظمة التدفئة المرکزیة وأنظمة تسخین المیاه.

إن النجاح فی استخدام الطاقة الشمسیة یعتمد على العدید من العوامل المتکاملة،نذکر منها:

1. الموقع الجغرافی (قوة الإشعاع الشمسی ودرجة الحرارة وسرعة الریاح).
2. ملائمة النظام الشمسی مع حجم التطبیق.
3. نوعیة المنتج (النظام الشمسی).
4. التقنیة المستخدمة فی تصنیع المنتج (النظام الشمسی).
5. جودة وکفاءة المکونات المستخدمة.

     الطاقة الشمسیة هی الإشعاع الحراریّ الناتج من الشمس، ویمکن الاستفادة منها فی التفاعلات الکیمیائیّة، أو تولید الکهرباء، وتتجاوز الکمیّة الإجمالیّة للطاقة الشمسیّة على کوکب الأرض متطلّبات الطاقة الحالیّة والمتوقّعة مستقبلاً للبشر فی العالم؛ لکن یجب تسخیرها بشکل مناسب لتلبیة احتیاجات البشر من الطاقة، ومن المتوقّع أن یتمّ استخدامها بشکل متزاید فی القرن الحالی بسبب خصائصها غیر الملوّثة للبیئة، ولأنّها متجدّدة ولا تنفد.

المبحث الثالث: تاریخ الطاقة الشمسیة

     لقد عرفت البشریة إستخدام الطَّاقة الشمسیة لأغراض متنوعة منذ القرن السَّابع قبل المیلاد .وبدأت بإستخدام الطَّاقة الشمسیة بتسخین المیاه داخل الزجاج وذلک عن طریق أشعة الشمس، والآن اصبحنا نستخدم الطَّاقة الشمسیة فی تولید الطَّاقة الکهربائیة، وحتى أنَّها أصبحت تستخدم فی تقنیة المرکبات الهجینة .

أولا: تاریخ الطاقة الشمسیة فی العالم

    ففی القرن السابع قبل المیلاد تم صنع قطعة من الزجاج قادرة على ترکیز الإشعاع الشمسی مما سهل فی عملیة إشعال النیران، وفی القرن الثالث بعد المیلاد إستخدم کل من الرومان والأغریق المرایا لإشعال النیران فی مشاعل ضوئیة وذلک للأغراض الدینیة، ولکن لم یتوقف الأمر على ذلک فقد تمکن العالم أرخمیدس فی بدایات العام 212 قبل المیلاد من إستخدام خصائص البرونز (الدروع البرونزیة) فی إشعال النار فی سفن الإمبراطوریة الرومانیة والتی کانت تحاصر مدینة سیراکیوز آنذاک وذلک بترکیز الإشعاع الشمسی علیها^[1].

    وفی العام عشرین بعد المیلاد إستخدم الصینیون الطَّاقة الشمسیة لاغراض دینیة؛ حیث إستخدموها لإشعال النیران، وفی الفترة الممتدة من القرن الأول إلى الرابع بعد المیلاد إستغل الرومان الطَّاقة الشمسیة فی تامین الدفء فی الحمَّامات وأماکن الإستجمام لدیهم وذلک عن طریق بناء هذه الأماکن بطریقة تسمح بنفاذ ضوء الشمس إلیها.

     وإعترافاً من البشریة بأهمیة الشمس تم فی القرن السادس بعد المیلاد سن أول قانون عرف بحقوق الشمس والَّذی تم من خلاله بناء غرف تسمح لاشعة الشمس بالوصول للأفراد لانَّ ذلک یعد من حقوقهم، وفی القرن الثانی عشر تم فی أمریکا الشمالیة بناء بیوت بطریقة خاصة تسمح بتجمیع ضوع الشمس بالشتاء.

     وفی عام 1767 میلادی کان الفضل للعالم السویسری دی سوسیر هوراس Horace de Saussure فی بناء أول تقنیة فعلیة لجمع الطَّاقة الشمسیة والتی إستخدمة لاحقاً من قبل السید جون هبرشیل Sir John Herschel فی طهی الطَّعام خلال زیارته إلى جنوب إفریقیا.

      وفی العام 1816 میلادی حصل روبرت ستیرلینغ Robert Stirling على برآءة إختراع تتعلق بالمحرکات الحراریة، وفی عام 1839 میلادی تمکن العالم الفرنسی أدمون بیکریل Edmond Becquerel إکتشاف ظاهرة التأثیر الحراری photovoltaic effectوذلک من خلال تجاربه على خلیة التحلیل الکهربائی والتی لاحظ من خلالها إزدیاد کمیة التیار عند تعرض الخلیة للضوء.

    وفی ستینیات القرن التاسع عشر إقترح عالم الریاضیات الفرنسی أغسطس موشیه August Mouchet فکرة لتشغیل المحرکات الحراریة عن طریق والتی شهدت النور وأبدت إسهاماً فی إیجاد کثیر من التطبیقات التی دخلت فیها هذه المحرکات بالعقدین التالیین.

     وفی العام 1873 میلادی، إکتشف یلوغبی سمیث Willoughby Smith الظاهرة الضوئیة بالسیلینیوم، وفی عام 1876 إکتشف ولیام آدمز جریلز و ریتشارد إیفانز دآی William Grylls Adams and Richard Evans Day أنَّ السیلینیوم یولد الکهرباء عند تعرضه للضوء، ولکن فشلت حینها الخلایا السیلینومیة بتولید ما یکفی من الکهرباء لتشغیل المعدات الکهربائیة .

      وقد إستمرت مساهمات العلماء فی مجال الطَّاقة الشمسیة حیث إخترع العالم صموئیل إنغلی Samuel P. Langley  جهاز یستخدم لقیاس الضوء الساقط من أضعف النجوم إلى أشعة الشمس، وفی عام 1883 میلادیة تمکن المخترع الأمریکی تشارلز فریتز Charles Fritts ، من صناعة أول خلیة مصنوعة من رقائق السیلینیوم.

     وفی عام 1887 میلادی، إکتشف هاینریش هیرتز Heinrich Hertz بعض خصائص الأشعة فوق البنفسجیة، وفی عام 1891 تم إختراع أول سخَّان میاه تجاری، وفی 1904 میلادی إکتشف اکتشف ویلهلم هالواخ Wilhelm Hallwachs أن مزیج من النحاس وأکسید نحاسی یعطی تأثراً بالظاهرة الضوئیة.

     وفی عام 1905 میلادی، نشر الفیزیائی الشهیر ألبرت أینشتاین Albert Einstein نشر ورقته على  التأثیر الکهروضوئی (جنبا إلى جنب مع ورقة عن نظریته النسبیة)، وفی 1908 میلادی، یضح العالم ولیام جبیلی William J. Bailley أول نموذج للخلایا الحالیة بتصمیمها المعتمد الآن، وفی العام 1914  میلادی لوحظ وجود طبقة الحاجز barrier layer فی الأجهزة الضوئیة.

     وفی 1918 میلادی، طور العالم البولندی جان کیزوشرالزکی Jan Czochralski إستخدام تقنیة کریستال السیلیکون فی مجال الطَّاقة الشمسیة، وفی 1921 میلادی حصل آینشتأین على جائزة نوبل نتیجة لأبحاثة سالفت الذکر.

     وفی العام 1932 میلادی إکتشف العالمان أودوبرت و ستورا Audobert and Stora ظاهرة التأثیر الضوئی فی کبریتات الکادیوم، وفی العام 1953 میلادی تمکن الدکتور دان تریفتش Dr. Dan Trivich من وضع طریقة ریاضیة لحساب کفآئة المواد المستخدمة بنآءاً على نطاق الطَّاقة band gap فی کل منها.

      وبعدها بعام شهدت الولایات المتحدة الأمریکیة تطویر أول خلیة شمسیة سیلیکونیة على ید کل من داریل شابین، کالفین فولر، وجیرالد بیرسون Daryl Chapin,Calvin Fuller, and Gerald Pearson وکانت حین إذ بکفآءة 4% ولکن سرعان ما تم تطویرها لتصل إلى 11% .

     وسرعان ما تم الترویج لهذه التقنیة تجاریاً على مستوى واسع حیث انَّه فی العام 1954 میلادی، بدات ویسترن إلکتریک Western Electricلبیع الرخص التجاریة للالسیلیکون الضوئیة (PV)، وکان لهذه التقنیة أثر کبیر فی التنمیة والنهضة فی الولایات المتحدة خاصة بعد التأثر الکبیر لقطاعات الطَّاقة فیها فی الحرب العالمیة الثانیة.

     وفی منتصف خمسینیات القرن العشرین ساهم المهندس المعماری فرانک بریدجر Frank Bridgers بتصمیم أول مکتب تجاری فی العالم یستخدم الطَّاقة الشمسیة فی تسخین المیاه، وفی العام 1956 بدأت الأبحاث تجرى لإدخال تقنیة الخلایا الشمسیة إلى مجال الفضاء لتکون مزود للطَّاقة فی الأقمار الصناعیة الَّتی تدور حول الأرض.

     وبعدها بعام حققت شرکة هوفمان إلکترونیک Hoffman Electronics إنجازاً بصنع خلیة شمسیة بکفآءة 9% ، وفی العام 1958 دخلت الخلایا الشمسیة مجال الفضاء فعلیاً.

     وفی عام 1959 میلادی، عادت شرکة هوفمان إلکترونیات لتحقق کفاءة 10٪ للخلایا الشمسیة، وهی متاحة تجاریا فی ذلک العام، وفی 1959 میلادی، أطلق القمر الصناعی إکسبلورر السادس والذی کان یستخدم تقنیة الخلایا الفوتوضوئیة ( الخلایا الشمسیة ) بشکل کبیر.

    وبعدها بعام قامت هوفمان بتطویر الکفآءة لتصل 14%، وإزدهرت خلال ذلک العام أیضاً صناعة الخلایا الشمسیة من السیلینیوم والسیلیکون فی عدد من الشرکات .

     وفی 1962 میلادی، مختبرات جرس الهاتف تطلق القمر الصناعی الأول للاتصالات ، وکان یستخدم تقنیة الخلایا الشمسیة، وفی العام 1963 میلادی، بدأت شرکة سارب Sharp Corporation بإنتاج خلایا السیلیکون لإنتاج الکهرباء.

     وفی العام 1963 میلادی، زودت الیابان أکبر منارة فی العالم آنذاک بنظام خلایا شمسیة یمولها بمقدار 242 واط من القدرة، وبعدها بعام واحد أطلقت وکالة ناسا قمر صناعی مدعوم بنظام شمسی یولد 470 واط من القدرة.

     وفی العام 1965 میلادی، وضع بیتر جلاسر Peter Glaser أول تصور لمحطَّة طاقة شمسیة فضائیة، وفی 1966 اطلقت ناسا اول مرصد فلکی مداری ، مدعوم بنظام شمسی قادر على تزویده بکیلواوات من القدرة وکان هدفه هو توفیر البیانات الفلکیة، وفی 1969 میلادی تم إختراع الفرن الشمسی فی فرنسا .

     وفی سبعینیات القرن العشرین، قام الدکتور إلیوت بیرمان Dr. Elliot Berman، بمساعدة من شرکة إکسون Exxon Corporation، بتصمیم خلایا الشمسیة أقل تکلفة، لیصل سعر السهم من 100 دولار للواط إلى 20 دولارا للواط، مما ساهم فی تعزیز إستخدام تقنیة الخلایا الشمسیة على المستوى المنزلی وبدایة وجود الأنظمة المتصلة مع الشبکة gridconnected.

      وفی 1972 قام الفرنسیون بإستخدام کبریتید الکادیوم بتشغیل تلفزیون یستخدم فی العملیة التربویة فی أحد مدارس قرى النیجر، وفی العام ذاته تم تأسیس معهد تحویل الطاقة فی جامعة دیلاویر University of Delaware لإجراء البحث والتطویر فی الأغشیة الرقیقة الضوئیة (PV) و الطاقة الشمسیة للأنظمة الحراریة، لیصبح أول مختبر فی العالم مکرسة للبحث والتطویر.

     وفی عام 1976 میلادی، مرکز أبحاث ناسا لویس NASA’s Lewis Research Center یبدأ بترکیب 83 من أنظمة الطاقة الشمسیةفی کل القارات باستثناء استرالیا، حیث توفر هذه النظم مثل الطَّاقة لعدد من التطبیقات مثل تبرید اللقاحات فی المراکز الصِّحیَّة، إضاءة الغرفة، وإضاءة العیادة الطبیة والاتصالات وضخ المیاه وطحن الحبوب، وتشغیل التلفزیون ومد الفصول الدراسیة بالطَّاقة اللَّازمة. وبدأ إستخدام السیلیکون غیر المتبلور فی الخلایا الشمسیة، وفی العام 1977 أطلقت وزارة الطَّاقة الأمریکیة معهد بحوث الطَّاقة الشمسیة، وفی العام نفسه وصل إنتاج القدرة الکهربائیة من تقنیة الخلایا الشمسیة إلى 500 کیلووات.

     وفی عام 1978 میلادی، مرکز أبحاث لویس ناسا NASA’s Lewis Research Center یخصص نظام من الخلایا الشمسیة بقدرة 3.5 کیلووات فی جنوب منطقة أریزونا Arizona حیث یستخدم هذا النظام لتوفیر لضخ المیاه والکهرباء السکنیة فی 15 منزلا حتى عام 1983.

     وفی عام 1980 میلادی، حققت شرکة أرکو ARCO سبقاً تجاریَّاً حیث أصبحت الشرکة الأولى التی تنتج أکثر من قدرة واحد میغاواط من الخلایا الشمسیة فی العام الواحد، وفی نفس العام قامت جامعة دیلاویر University of Delaware بصناعة رقائق من الخلایا الشمسیة تصل قدرتها إلى 10%، حیث صنعت بإستخدام کبریتید النحاس وکبریتید الکادمیوم .

     وفی عام 1981 میلادی، قام بول ماکریدی Paul MacCready طائرة تعمل بالخلایا الشمسیة، وفی العام التالی شهدت کالیفورنیا أول محطَّة لتولید الطَّاقة الکهربائیة من الطَّاقة الشمسیة بواقع واحد میغاواط من القدرة ، ومن العام نفسه شهد العالم اول سیارة تعمل بالخلایا الشمسیة فی إسترالیا، وأیضاً قامت وزارة الطَّاقة فی الولایات المتحدة الأمریکیة بنفس العام بإطلاق عدد من المشاریع فی مجال الطَّاقة الشمسیة مع عدد من الشرکات.

     وفی عام 1982 میلادی، قامت شرکة فولکس واجن Volkswagen الألمانیة بإستخدام الخلایا الشمسیة على أسطح المرکبات لتغذیة نظام الإشعال ignition system، وفی العام ذاته مرکز فلوریدا للطَّاقة الشمسیة The Florida Solar Energy Center وبدعم وزارة الخارجیة الأمریکیة یعزز إستخدام الطَّاقة الشمسیة فی المجلات الهندسیة، وفی ذلک العام أیضاً تجاوز الإنتاج العالمی من الطَّاقة الکهربائیة بإستخدام الخلایا الشمسیة 9.3 میغاوات.

      وما زالت تکنولوجیا الخلایا الشمسیة وإستخدامها بتطور ، حیث قامت فی العام التَّالی شرکة أرکو ARCO ببناء محطَّة تولید للطَّاقة الکهربائیة بقدرة 6 میغاواط فی وسط کالیفورنیا، وتم أیضاً تصمیم منازل لها الإعتمادیة الذَّاتیة بتولید الطَّاقة الکهربائیة حیث وصلت القدرة المولَّدة فی کل منها إلى 4 کیلووات وذلک فی وادی نهر هدسون، وتجاوز فی ذلک العام الإنتاج العالمی من الطَّاقة الکهربائیة بهذه التقنیة 21.3 میغاواط مع مبیعات فاقت 250 ملیون دولار.

     وفی عام 1985 میلادی، شهدت کفآءة الخلایا الشمسیة تطوُّراً کبیراً حیث تمکَّنت جامعت ساوت ویلز من إنتاج خلیة شمسیة من السیلیکون تصل کفاءتها إلى 20%، وفی عام 1986 بناء أکبر منشأة للطاقة الشمسیة الحراریة 1986 فی العالم، وتقع فی تقاطع کرامر، کالیفورنیا، حیث یتضمن نظام الطاقة الشمسیة هذا صفوف من المرایا التی تعمل على ترکیز طاقة الشمس على نظام الأنابیب التی تعمل على نقل السوائل.

     وفی العام 1988 میلادی، حصل الدکتور ألفین مارکس Dr. Alvin Marks على برآءة إختراع لتطویره تقنیة الخلایا الشمسیة، وفی عام 1992 میلادی طوَّرت جامعة فلوریدا کفآءة الخلایا المصنوعة من تیلورید الکادیوم cadmium telluride لتتجاوز 15% .

     وفی عام 1994 میلادی، تم تطویر الخلیة المصنوعة من gallium indium phosphide and gallium arsenide لتتجاوز کفآئتها 30%، وفی عام 1996 میلادی الطَّائر الأکثر تطوراً فی العالم والتی تعمل بالخلایا الشمسیة تحلق فوق ألمانیا، ویستمر التطویر فی مجال الطیران، حیث ظهرت فی عام 1998 میلادی، أول طائرة تعمل بالطَّاقة الشمسیة ویتحکم بها عن بعد.

     فی عام 1999تستخدم أطول ناطحة سحاب فی مدینة نیویورک الخلایا الشمسیة، وتم تطویر خلایا شمسیة تصل کفآئتها إلى 32.2% ، وبلغ إنتاج العالم من الکهرباء یتقنیة الخلایا الضوئیة 1000 میغاواط فی ذلک العام.

     وفی عام 2000 یستمر دخول هذه التقنیة وتطورها على مستوى الفضاء، حیث تم ترکیب مجموعة شمسیة بعدد 32500 خلیة شمسیة بالفضاء، وفی العام ذاته تم تطویر العاکسات Inverters – وسنتعرف على عملها لآحقاً -المستخدمة فی أنظمة تولید الطَّاقة الکهربائیة من الخلایا الشمسیة،وبعدها بعام تم تطویر طریقة فریدة باستخدام الشرائح الثلاثیة الأبعاد لترکیز ضوء الشمس على الخلایا الشمسیة.

     وبعد ذلک الوقت حتَّى الآن تطوَّرت الخلایا الشمسیة والأنظمة المختلفة الَّتی تستخدم فیها بشکل کبیر لا یکاد یحصى، حیث أنَّ التطور أصبح على مستوى الأجزاء البسیطة من الکفآءة، ولکن کان من الواجب علینا معرفة تاریخ تطور هذه التقنیة وإستخدام الطَّاقة الشمسیة؛ لنعلم مقدار المجهود الَّذی بذل لکی تصل إلینا هذه التکنولوجیا بصورها التی نلاحظها فی مجالات کثیرة الیوم.

ثانیا: تاریخ الطاقة الشمسیة بمصر

     إن مصر هی أول دولة فی العالم دخلت مجال الطاقة الشمسیة ^[2]والمتجددة حتى وإن کان منشأها أمریکی "فرنک شومان" مخترع أمریکی للطاقة الشمسیة رفضه العالم واستقبلته مصر عام 1912.

     ففی حی المعادی وتحدیدت فی "6 شارع 101" تم إنشاء أول محطة تعمل الشمسیة الحراریة فی العالم واحتوت على خمس مجمعات طاقة شمسیة کل منها بطول 62 متر وعرض 4 أمتار وتفصل بینهم مسافة 7 متر وکان تصمیمها معدل من محرکات تم شحنها من تاکونی (قریة فی ولایة فیلادلفیا فی الولایات المتحدة الامریکیة) وخامات تم إنتاجها فی الموقع واستمر تشغیلها لفترة أقل من عام.

     بدأ العمل بها عام 1912 وانتهت الإنشاءات فی عام 1913، وتم توفیر الأرض والعمالة من مهندسین متخصصین. وإستخدم شومان فی محطته أحواضا من قطع مکافئ لتشغیل محرک بقوة 55 حصانا لضخ 2000 لترمیاه فی الدقیقة من نهر النیل إلى حقول القطن المجاورة وحقق نظامه العدید من التحسینات التکنولوجیة، منها لوحات امتصاص مزدوجة مفصولة بمسافة بوصة. وأستطاعت مصر إن تروی مزارع القطن بقوة 55 حصان شمسی.

     وبفضل تلک المحطة الشمسیة کانت عنوان غلاف أکبر وأقدم مجلة أمریکیة متخصصة فی الولایات المتحدة الأمریکیة وهی مجلة "Electrical Experimenter "، فقد نشرت فی الصفحة 35, 36، 37 من العدد الصادر فی مارس 1916 صورة ضخمة لصحراء المعادی والجمال تنقل المرکزات الشمسیة وخلفها یستظل المهندسون المصریون والأمریکان برئاسة العالم الأمریکی فرانک شومان داخل الخیام أسفل عدد من أشجار النخیل.

     وأکد المخترع الأمریکی شومان لصحیفة نیویورک تایمز فی عددها الصادر فی 2 یولیو 1916 إن مصر بلاشک هی أفضل مکان فی العالم لإنشاء محطة طاقة شمسیة ونظرا لأهمیتها کبلد فی نشر الفکرة إلى العالم ولحجم إنتاجها الزراعی. وإن ما حدث فی مصر هو اطلاقة لعصر جدید من الطاقة فی التاریخ.

     إلا أن اندلاع الحرب العالمیة الأولى واکتشاف النفط الرخیص فی الثلاثینات، خفف من أهمیة اکتشافه وأخر نهوض استخدامات الطاقة الشمسیة، فتعرضت اکتشافات شومان للإهمال.

     وأعید إحیاء أفکاره وتصامیمه الأساسیة ورؤیته فی السبعینات، خلال فترة موجة الاهتمام بالطاقة الشمسیة الحراریة

     وفی نفس الوقت الذی یطالب فیه قطاع الکهرباء أقدم قطاع فی أفریقیا وأسیا بالعودة لاستخدام الفحم فی إنتاج الطاقة الکهربائیة لتفادی أزمة الوقود تستعد مصر للاحتفال بمرور 100 عام على إنشاء أول محطة للطاقة الشمسیة فی العالم.

ثالثا: محطات الطاقة الشمسیة فی مصر

     إن علاقة المصریین مع الشمس قدیمة الأزل منذ أیام الفراعنة، إلا أن مصر بدأت فی استثمار الطاقة الشمسیة منذ قرنٍ تقریبا، حین أنشأت أول محطةٍ للطاقةِ الشمسیة المرکزةِ فی العالم عام 1913، ثم انطفأ حماسها لیتم العمل عام 2012 على خطة تولید «3500 میجاواط» من الطاقة الشمسیة «2800 منها من الطاقة الشمسیة المرکزة و700 منها من الطاقة الکهروضوئیة» بحلول عام 2027، ما سیخفض انبعاثات ثانی أکسید الکربون بمقدار «7،7 ملیون طن» سنویًا وسیوفر ما یقارب «ثلاثة ملایین طن» وقود سنویًا.

     وتتشارک الحکومة فی مشروع الاتحاد الأوروبی «إی إم باور» مع بنک التنمیة الألمانی بهدف نشر ودعم تطبیقات الطاقة وخفض کلفة التولید وسد الاحتیاجات.

تولید الطاقة الحراریة الشمسیة فی الکریمات

      تنتج المحطة الشمسیة المختلطة فی الکریمات «140 میجاواط،» إذ أسهمت فی تهیئة الکوادر الفنیة الوطنیة القادرة على التعامل مع هذه التقنیة، ثم وقع الاختیار على موقع «کوم أمبو» فی مدینة أسوان لإقامة محطةٍ للطاقة الشمسیة المرکزة فیها بسعة «100 میجاواط» بقدرةٍ تخزینیةٍ للحرارة تصل لأربع ساعات، بالإضافة لنیة إنشاء 10 محطاتٍ للطاقة الکهروضوئیة بسعة «20 میجاواط» للمحطة بالتعاون مع القطاع الخاص باستخدام «نظام بی أو أو.» وبالتعاون مع وکالات التنمیة والتعاون العدیدة تعتزم الحکومة إنشاء محطتین للطاقة الکهروضوئیة فی «الغردقة» «وکوم أمبو» بسعة «20 میجاواط» للواحدة، إذ ستخفض المحطة الواحدة الانبعاثات بمقدار «17 ألف طن» سنویًا وستوفر «سبعة آلاف طن» وقود سنویًا. وتخطط الحکومة أیضًا لتغذیة «264 قریةٍ وتجمعٍ» بمحطات الطاقة الکهروضوئیة بالاشتراک مع الجانب الإماراتی^[3].

محطة طاقة شمسیة لإنتاج الکهرباء فى"مدینة السادات"^[4]

     بدء التشغیل التجریبی لأول محطة الطاقة الشمسیة بمدینة السادات بطاقة 65 کیلو وات، بتکلفة ملیون و548 ألف جنیه، فى إطار توجه الدولة نحو تفعیل استخدام الطاقة المستدامة وترشید استهلاکات الطاقة، والتى تنفذها حالیا هیئة المجتمعات العمرانیة فى جمیع المدن الجدیدة، لإیجاد حلول تتعلق بکفاءة الطاقة والاعتماد على الطاقات الجدیدة والمتجددة. و لحل مشاکل الکهرباء فی مصر، وتم التنسیق بین جهاز مدینة السادات ووحدة الطاقة المستدامة بالهیئة، على إنشاء أول محطة طاقة شمسیة لإنتاج الکهرباء بمدینة السادات، موضحا أنه تم إنشاء وحدة طاقة شمسیة أعلى جهاز المدینة بقدرة 65 کیلو وات بعدد خلایا 264 خلیة شمسیة، قدرة الخلیة 250 وات (منشأ أوروبى). وقامت بتنفیذها الشرکة العربیة العالمیة للبصریات التابعة لجهاز مشروعات الخدمات الوطنیة بالقوات المسلحة، وتنقسم القدرة الکلیة إلى 58 کیلو وات متصلة بالشبکة، وتتم تغذیة الأحمال بها مباشرة فى الحالة الطبیعیة متصلة بعدد 3 انفرتر ذات قدرة 20 کیلو وات، و7 کیلو وات منفصلة عن الشبکة off grid بها انفرتر بقدرة 7 کیلو وات، وفضلا عن منظم جهد یتم استخدامها فى تغذیة البطاریات، وذلک لتغذیة الأحمال فى حالات الطوارئ.

     یذکر أن الهیئة وقعت بروتوکول تعاون مع جهاز مشـروعات الخـدمة الوطنیـة بالقوات المسلحة، لاستبـدال 27500 کشاف لإنارة الشـوارع بکشافات "لید" فى 11 مدینة جدیدة، فى إطار توفیر الطاقة أیضا، بجانب بدء التشغیل التجریبى، لأول محطة طاقة شمسیة مرکزیة، لإنارة طریق طیبة – قنا الصحراوى الشرقى، بطول 4 کیلومترات، وتشغیل محطة الطاقة الشمسیة بمدینة طیبة الجدیدة، بقدرة 90 کیلو وات، ومحطة الطاقة الشمسیة بمدینة برج العرب الجدیدة بقدرة 65 کیلووات.

محطة للطاقة الشمسیة بقرى درب الأربعین بمنحة إماراتیة 15 ملیون جنیه

     تنفیذ وترکیب محطة الطاقة الشمسیة بقرى درب الأربعین لمرکز ومدینة باریس بالوادى الجدید، المرحلة الثانیة بقدرة نصف میجا وات بتکلفة اجمالیة تصل إلى خمسة عشر ملیون جنیه کمنحة من دولة الإمارات العربیة المتحدة والتى ستدعم قطاع الکهرباء والإنارة کأحد مصادر الطاقة المتجددة بالقریة.
أن رئاسة المرکز تواصل استکمال تنفیذ المشروعات الخدمیة بالقریة فى إطار تنفیذ مشروع القرى الأکثر احتیاجًا والتى تضم تنفیذ مشروعات رصف الطرق وإنشاء محطات تنقیة ومد خطوط میاه تحت إشراف القوات المسلحة.

محطة الطاقة الشمسیة بمدیریة التربیة التعلیم فی محافظة بنى سویف

     ذلک ضمن خطة المحافظة فى استخدام الطاقة المتجددة والنظیفة فى مختلف المجالات، ومساهمة منها فى توفیر وحل أزمة الکهرباء، مشیدا بالخطوة التى اتخذتها مدیریة التربیة والتعلیم لتکون بذلک أول مدیریة خدمیة تعمل بالطاقة الشمسیة على الجمهوریة مطالبا بتعمیمها على باقى المصالح والمبانى الحکومیة.

     وأضاف بأن التوجه العام هو التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة والنظیفة مثل الشمس والریاح، وتقلیل الاعتماد کلیاً على مصادر الطاقة التقلیدیة من النفط والغاز، وذلک نظراً لارتفاع الاستهلاک والتلوث وازدیاد الحاجة إلى توفیر مصادر بدیلة للطاقة فى العالم کل یوم مع ارتفاع النمو السکانى والحاجة المستمرة إلى تغذیة المنشآت والمصانع المختلفة بالطاقة، لاسیما مع ما تتمیز بها محافظات مصر من اعتدال المناخ وسطوع دائم للشمس أغلب فصول السنة.

     أن المحطة قامت بتنفیذها وزارة الإنتاج الحربى بتکلفة ملیون و200 ألف جنیة بطاقة 40 کیلو وات فى الساعة بنظام البطاریات البالغ عددها 174بطاریة، وتتکون من 160 خلیة شمسیة حیث یتم تخزین الطاقة بالبطاریات لتعمل المدیریة طوال الیوم بالطاقة الشمسیة.

محطة جامعة القاهرة

     لأول مرة فی تاریخ مصر سنة 2015، نجح فریق بحثى بکلیة الهندسة بجامعة القاهرة، فی تصمیم أول نموذج للمحطة البحثیة التجریبیة للطاقة الشمسیة، وینتظر الفریق استفادة الحکومة منه فی إنتاج الطاقة الشمسیة، فی إطار تحدى الطاقة الذی تعیشه مصر حالیا.

      فإن المشروع یعد تطویر نموذج مصرى لنظام طاقة شمسیة مرکزة لتولید الکهرباء، من خلال المحطة البحثیة التی تحتوى على وحدتى مرکزات شمسیة، مساحة مقطع کل منهما 70 مترا مربعا، وینتج منها زیت ساخن بدرجات حرارة مرتفعة (من 300 إلى 400 درجة مئویة)، ویمکن للوحدة الواحدة إنتاج من 7 إلى 10 کیلووات، على اعتبار أن تحویل الشمس إلى کهرباء یمر بثلاث مراحل، الأولى وضع زیت مخصص ویوضع مرة واحدة فقط، ثم تقوم المحطة من خلال الشمس بتسخین الزیت لدرجة الغلیان، بعدها یتم تحویل بخار الزیت المغلى إلى توربینات المحطة التی تحولها إلى طاقة کهربائیة.

     الفریق البحثى المکون من 35 أستاذا ومعیدا وفنیا بکلیة الهندسة وخبراء آخرین، أجرى دراسة نظریة لمحاکاة مجمع الطاقة الشمسیة المرکزة، انتهت إلى وضع تصمیم تفصیلى للمجمع لتحقیق مخرج محدد، ثم تم تصنیع النموذج الأولى طبقا لهذا التصمیم، وبعد ترکیب المجمع وتشغیله تمت دراسات تجریبیة لتحقیق أداء المجمع تحت الظروف الواقعیة، وتضمنت الدراسة تحدید التکلفة لکل وحدة من القدرة المنتجة، کما اشتملت على الإمکانات المتاحة للتصنیع المحلى لمرکبات النظام المختلفة.

     واستغل الفریق البحثى ملحق کلیة الهندسة بمدینة الشیخ زاید، لوضع التصمیمات والترکیبات والقیاسات اللازمة، ویعتبر هذا المشروع خطوة مهمة- وفقا للدکتور کاسب- فی اتجاه نقل وتطویر تکنولوجیا تجمیع الطاقة الشمسیة المرکزة فی مصر، سیثرى الصناعات الزجاجیة والمعدنیة المحلیة بتکنولوجیات متقدمة وواعدة، ویقلل من معدلات البطالة، نظراً لکثافة الصناعات المغذیة.

     ووفقا للفریق البحثى، یمکن تعظیم الاستفادة من هذه المحطة من خلال مسارات متعددة، منها إنتاج الکهرباء وإنشاء محطات کبیرة متکاملة (تحتوى على 5000 وحدة مماثلة لوحدات المحطة التجریبیة لإنتاج حوالى 50 میجاوات) وهذه الکمیة کافیة لإنارة مدینة کاملة بحجم الشیخ زاید، وضخها فی الشبکة الموحدة، خاصة أن التکالیف الاستثماریة ستنخفض بنسبة 20% عن مثیلاتها المستوردة، بالإضافة لخلق فرص عمل للشباب.

     ویمکن استخدام المشروع فی تحلیة المیاه أو تبرید وتکییف الهواء، وفى هذه الأحوال یتم استخدام عدد محدود من الوحدات حسب الطلب، ویمکن استکمال کافة إنشاءات هذه المحطة لتکون محطة بحثیة تجریبیة للطاقة الشمسیة بصورة شاملة، مثل مثیلاتها فی إسبانیا وألمانیا وأمریکا.

     وتضم لوحة الشرف لرؤساء المجموعات البحثیة والتنفیذیة، بمشروع محطة الطاقة الشمسیة التجریبیة بجامعة القاهرة الأساتذة: الدکتور أمین مبارک- الباحث الرئیسى للمشروع، والدکتور عادل خلیل- رئیس مجموعة التصمیم الحرارى، والدکتورمحمد فوزى الرفاعى- رئیس مجموعة التصمیم البصرى، والدکتور سعد قاسم- رئیس مجموعة أنظمة التحکم، والدکتور سیف خورشید- رئیس مجموعة التصمیم المیکانیکى، والدکتور عبدالخالق رضوان- رئیس مجموعة التصنیع والترکیب، والدکتور سید کاسب- رئیس المجموعة الإداریة.

     أن محطة الطاقة الشمسیة بجامعة القاهرة التى تم إنشاؤها بالتعاون مع وزارة الإنتاج الحربى تغطى 13 مبنى من مبانى المدینة الجامعیة للطلبة وجارى إنشاء محطة للطاقة الشمسیة بکلیة الزراعة.

     وأن تکلفة استهلاک الکهرباء بالجامعة فى العام تقارب 30 ملیون جنیه، وهو الأمر الذى دفع الجامعة إلى الاتجاه نحو استخدام الطاقة الشمسیة لتخفیف العبء على الشبکة القومیة للکهرباء، ولتوفیر استهلاک الکهرباء فى مبانى الجامعة.

     وأشار رئیس جامعة القاهرة، إلى قیام الجامعة بتنفیذ مشروع جدید مع وزارة الإنتاج الحربى، یستهدف تغییر صنابیر المیاه بمبانى الجامعة إلى صنابیر تعمل بالضغط، لتوفیر کمیات کبیرة من المیاه، وتم تورید 1700 صنبور بمبانى الجامعة.

محطة الطاقة الشمسیة بجامعة المنیا

     افتتح محطة للطاقة الشمسیة أعلى مبنى رئاسة الجامعة سنة 2018 والتى تعمل بنظام العداد التبادلى المرتبط بالشبکة القومیة للکهرباء کأحد التجارب الرائدة فى مجال استخدامات الطاقة النظیفة والمتجددة کالطاقة الشمسیة التى یمکن أن تستخدم صیفا وشتاء لتغذیة مبانى الجامعة والمدن الجامعیة بها، وذلک بقدرة 61.48 کیلو وات؛ توفیراً للطاقة الکهربائیة.

     وأن أعمال التصمیم والإنشاء للمحطة تحت إشرف الشرکة العربیة للطاقة المتجددة "بالهیئة العربیة للتصنیع"، وسیتم تعمیمها ونشرها بالمستشفیات والمدن الجامعیة داخل الجامعة، إذ أن المستشفیات تستهلک سنویا مایزید عن 8 ملایین جنیه کهرباء، وذلک تأکیداً لدور الجامعة الریادى فى المساهمة فى حل مشکلات المجتمع، ومواکبة التوجه الحکومى فى استخدام الطاقات الجدیدة والمتجددة، وتشجیع المجتمع المحیط على استخدام الطاقات الجدیدة.

     وأن المحطة بلغ عدد الألواح المستخدمة فیها 232 لوحا شمسیا، یبلغ قدرة اللوح فیها 265وات، ویصل متوسط الطاقة الإنتاجیة للمحطة 120000کیلو وات ساعة، لافتاً إلى تکلفتها التى بلغت 1018000جنیه، إذ ستسترد الأموال المدفوعة بها فى ستة أعوام تقریباً، ویبلغ عمر المحطة الافتراضى 25عاما .

محطة طاقة شمسیة بمنطقة بنبان بمحافظة أسوان

     یهدف المشروع إلى زیادة الطاقة النظیفة المنتجة، فضلاً عن توفیر الاحتیاجات من الطاقة الکهربائیة للمواطنین، وکذلک توفیر فرص عمل للشباب، وتفادی 2 ملیون طن من الانبعاثات الکربونیة سنویًا.‏

     ویضم المشروع نحو 32 محطة شمسیة بقدرة تصل إلى 1465 میجاوات، بما یعادل 90% من الطاقة المنتجة ‏من السد العالی، ویقام على مساحة قدرها ‏37 کم2 على 8843 فدانًا، بإجمالی استثمارات تبلغ ‏2 ملیار دولار.

     وسیوفر المشروع 10 آلاف فرصة عمل مباشرة وغیر مباشرة، فیما حصل مؤخرا على أفضل مشروع من البنک الدولی لعام 2019.

     وتسهم مجموعة البنک الدولى فى دعم مصر فى مجال الطاقة بقیمة 1.8 ملیار دولار ومن أبرز المشروعات مشروع تطویر طاقة الریاح بقیمة 219.7 ملیون دولار، ومشروع جنوب حلوان بقیمة 585.4 ملیون دولار، ومشروع توصیل الغاز للمنازل بقیمة 300 ملیون دولار، إضافة إلى قیام مؤسسة التمویل الدولیة بدعم مشروع الطاقة الشمسیة بأسوان بقیمة 653 ملیون دولار.

منذ 4 سنوات بدأت 20 شرکة فی تنفیذ هذا المشروع الطموح، والآن هذا المشروع یوازی 20% من مساحة واشنطن.

     إن مصر تسیر قدما فی تنفیذ إستراتیجیتها التی أقرها المجلس الأعلى للطاقة فی عام 2016، والتی تمتد حتى عام 2035، والتی تنص على التوازن بین مصادر الطاقة، ومشروع الیوم هو نجاح کبیر لهذه الإستراتیجیة التی ستضمن أمن واستدامة إمدادات الطاقة فی مصر، بالإضافة إلى تحسین جودة العمل المؤسسی فی قطاع الکهرباء.

     وتخطو وزارة الکهرباء والطاقة المتجددة، خطوات جادة وحثیثة نحو التوسع فی مشروعات الطاقة المتجددة، فی محاولة لتحقیق إستراتیجیتها الهادفة إلى الوصول بالطاقة الکهربائیة المولدة من الطاقات الجدیدة والمتجددة إلى أکثر من 42٪ فی عام 2035، وفی الوقت نفسه تستهدف الخطة قصیرة الأجل الوصول إلى 20٪ بحلول عام 2022، کما یتضمن مزیج الطاقة أیضا کافة أنواع مصادر الطاقة (الطاقة النوویة، الفحم النظیف، غاز).

     وبلغ عدد المستثمرین الذین تقدموا للاستثمار فی هذا القطاع فی عام 2018 نحو ١٨٧ مستثمرًا، فیما بلغت حجم الاستثمارات ما یزید على ٢ ملیار دولار خلال العام المالی الحالی 2018/2019، ^[5].

أن العمر الافتراضی للمزرعة 25 عاما وتوفر 40 ألف فرصة عمل.^[6]

أن المحطة تمثل 10 % من طاقة الکهرباء فی مصر وهی طاقة نظیفة ولا تلوث البیئة.

     وتم تدشین المشروع بقرار جمهوری فی عام 2015 طبقًا للقرار الجمهوری رقم 274 لسنة 2014، ومنذ ذلک الحین لعبت وزارة الکهرباء والطاقة المتجددة دورا ملفتا فی اجتیاز خطوات تقدمیة فی المشروع الأکبر عالمیًا.

     وینطلق المشروع من قریة بنبان التی تبعد نحو 35 کیلو شمال أسوان، تعد قریة بنبان واحدة من المناطق الأکثر سطوعًا للشمس فی العالم، ووقع الاختیار علىها طبقًا لدراسات وتقاریر وکالة ناسا الفضائیة.

     ویهدف المشروع لحشد الاستثمارات الخاصة لبناء أکبر محطات تولید کهروضوئیة فی العالم، ویستهدف تدشین 4 محطات رئیسة لنقل الکهرباء بإجمالی 2000 میجاوات.

     یقع المشروع على مساحة 9 آلاف فدان على الطریق الصحراوی "أسوان – القاهرة"، ویشرف على تنفیذه نحو 39 شرکة متخصصة فی الطاقة الشمسیة، وتبلغ التکلفة الاستثماریة للمشروع نحو 3.4 ملیار یورو.

ودخلت الشرکات المنفذة فی صراع مع الزمن لتنفیذ المحطات الأربع الرئیسیة، فی وقت زمنی قیاسی، فیما تبلغ الطاقة المستهدفة بما یعادل نحو 90% من الطاقة المنتجة من السد العالی.

معلومات عن المشروع:

1. یعد المشروع نواة جدیدة لتولید الطاقة الکهربائیة فى مصر من الشمس، ودعم الشبکة القومیة کأحد أهم أهداف المشروع.
2. تم اختیار موقع المشروع بمنطقة بنبان بمحافظة أسوان، بناءً على دراسات وتقاریر وکالة ناسا الفضائیة وبعض المؤسسات العلمیة العالمیة التى أکدت أن موقع المشروع واحد من أکثر المناطق سطوعاً للشمس فى العالم.
3. یضم الموقع 40 محطة شمسیة لتولید الکهرباء تحت الإنشاء.
4. تبلغ قدرة کل محطة 50 میجا وات.
5. إجمالى الطاقة الناتجة من الشمس تعادل 90% من إنتاج السد العالى للطاقة الکهربائیة.
6. سیتم إنشاء المحطات من النوع المعزولة بالغاز GIS بالکامل لأول مرة فى مصر.
7. تدعم المحطات الجدیدة التوجه نحو الاستفادة من الطاقة المتجددة النظیفة.
8. یعد أکبر تجمع لمحطات طاقة شمسیة بنظام الخلایا الفولطیة بدون تخزین على مستوى العالم.
9. یقوم وزیر الکهرباء بافتتاح المحطة الأولى لشرکة "إنفینتى" من أصل 40 محطة وسیتم ربطها بالشبکة الموحدة بالمشروع.
10. المحطة مقامة على مساحة 250 فدان، بتکلفة مالیة تقدر بملیار جنیه.
11. تبلغ حجم الألواح الشمسیة المستخدمة فى المحطة نحو 200 ألف لوحة شمسیة تنتج 50 میجا وات من الطاقة النظیفة، التى تتمکن من إنارة 70 ألف منزل.
12. بدأ العمل فى مشروع الطاقة الشمسیة عام 2015، وفقاً للقرار الجمهورى رقم 274 لسنة 2014.
13. تبلغ تکلفة المشروع الاستثماریة نحو 40 ملیار جنیه مصرى.
14. یقام المشروع على مساحة 8843,3 فدان على الطریق الصحراوى "أسوان – القاهرة" أمام قریة بنبان.
15. تم اختیار 39 شرکة متخصصة فى إنتاج الطاقة طبقاً للمواصفات العالمیة منها 10 شرکات عالمیة وعربیة و30 شرکة مصریة بواسطة هیئة الطاقة الجدیدة والمتجددة من إجمالى 200 شرکة تقدمت لتنفیذ هذا المشروع الضخم.
16. الشرکات التى تم اختیارها وقعت عقودها مع وزارة الکهرباء والهیئة بنظام الـPOT بحق انتفاع لمدة 25 عاماً.
17. بمجرد الانتهاء من إنشاء المحطات الأربع الرئیسیة، تکون هذه المحطات جاهزة لاستقبال منتج الکهرباء المولدة من محطات الطاقة الشمسیة لرفعها إلى الشبکة الموحدة، ومنها إلى شرکات التوزیع المختصة على مستوى الجمهوریة.
18. یوفر المشروع العملاق 20 ألف فرصة عمل خلال مدة الإنشاءات التى تستمر على مدار 4 سنوات.
19. کما سیوفر المشروع 6 آلاف فرصة عمل ثابتة فى الشرکات بصفة دائمة عند بدء العمل الفعلى للمشروع.
20. الاتفاق مع وزارة التربیة والتعلیم، لتنفیذ مقترح محافظ أسوان لتحویل المدرسة الثانویة الصناعیة ببنبان إلى مدرسة للطاقة الشمسیة تبدأ من العام الدراسى الجدید، لتضم کافة حرف الطاقة الشمسیة من بدایتها وحتى محطات تولید الکهرباء بجمیع جوانبها.

محطة طاقة شمسیة ببرج العرب

"البحث العلمی" تفتتح أضخم بتکلفة 22 ملیون یورو سنة 2018

     مشروع محطة طاقة شمسیة نموذجیة متعددة الأغراض ببرج العرب بالإسکندریة، یعد هذا المشروع الأضخم تکنولوجیاً فی مصر والوطن العربی بالتعاون بین أکادیمیة البحث العلمی والاتحاد الأوروبی، کما یعتبر هذا المشروع ثمرة تعاون حقیقی بین المجتمع الأکادیمی والقطاع الصناعی ونتاج الاستفادة من أحدث التطورات التکنولوجیة، موضحاً یهدف المشروع إلى مساعدة مصر فی اتخاذ خطوات فعلیة نحو تحقیق هدفها الاستراتیجی لتوفیر 20% من احتیاجاتها من الطاقة من خلال مصادر الطاقة الجدیدة والمتجددة وخاصة الطاقة الشمسیة بحلول عام 2022.

     وهذا المشروع کونه محطة طاقة شمسیة نموذجیة متعددة الأغراض، بل یعتبر منصة بحثیة متطورة فی مجال الطاقة الشمسیة تأمل أکادیمیة البحث العلمی أن یصبح مرکزاً إقلیمیاً للتطبیقات التکنولوجیة فی مجال الطاقة الجدیدة والمتجددة فی شمال أفریقیا لخدمة مصر والشرق الدول العربیة والقارة أفریقیة، مشیرا إلى أن أهم ما یمیز المشروع ترکیزه علی استخدام تطبیقات حدیثة فی مجال الألواح الشمسیة والأنابیب وخزانات الطاقة بالإضافة إلی تکنولوجیات الملح المنصهر".

     "حصل کل مکون من مکونات المشروع قد على براءة اختراع، وأصبحت المؤسسات والهیئات البحثیة المصریة المشارکة فی المشروع، تتمتع بالخبرة والمعرفة التی تسمح بمزید من التطویر المحلی، بالإضافة إلی حق استنساخ المشروع وتطبیقه فی أماکن أخری داخل مصر".

     "وتم تدریب فریق مصری من مهندسین وفنیین فی محطات ومراکز أبحاث فی إیطالیا على کیفیة إدارة وتشغیل المحطة فی مصر، حتى أصبح الفریق المصری الآن قادر علی التشغیل التام للمحطة، علاوة على ذلک، سیتم تدریب وفد من المهندسین الأفارقة فی منتصف العام الحالی على تکنولوجیات وتطبیقات مرکزات الطاقة الشمسیة من خلال المشروع".

     وقالت أکادیمیة البحث العلمی والتکنولوجیا، فی بیان لها، تبلغ تکلفة المشروع 22 ملیون یورو، وتقوم المحطة بتولید خمسة میجا واط طاقة حراریة، وواحد میجا واط من الطاقة الکهربیة، ومائتان وخمسون متر مکعب میاه محلاه من المیاه المالحة یومیاً؛ من خلال توظیف أحدث التطبیقات التکنولوجیة فی مجالات الطاقة الجدیدة والمتجددة.

     وتابعت البحث العلمی، شارک الیوم فی حفل الافتتاح الذی تنظمه أکادیمیة البحث العلمی، ممثلی من دول إیطالیا، بلغاریا، مالطا، أسبانیا، جمهوریة التشیک وعدد من الدول الأوربیة بالإضافة لرئیس الوکالة الإیطالیة للتکنولوجیات الحدیثة والطاقة والتنمیة الاقتصادیة المستدامة.

     وأشارت البحث العلمی، إلى أن قد ساهم فی تنفیذ المشروع ائتلاف ضم المؤسسات الرسمیة والهیئات البحثیة وعدد من الشرکات الصغیرة والمتوسطة فی مصر وشرکات کبری فی الاتحاد الأوروبی بالإضافة إلى هیئات وبیوت خبرة ومستثمرین من دول عربیة وأوروبیة، وقد عمل الائتلاف على مدار السنوات السابقة منذ عام 2011 فی مجالات البحوث والتطویر، ونقل التکنولوجیا والابتکار.​

     یبدو أن مدینة برج العرب بمحافظة الإسکندریة، على أبواب انجاز جدید یضیف للمدینة الصناعیة العملاقة، مشروع محطة طاقة شمسیة نموذجیة متعددة الأغراض ببرج العرب بالإسکندریة "ماتس". معلومات عن المحطة:

1-      "ماتس" یعد المشروع الأضخم تکنولوجیاً فى مصر والوطن العربى بالتعاون بین أکادیمیة البحث العلمى والاتحاد الأوروبى.

2-      شارک فیه دول "بریطانیا وإیطالیا وفرنسا وألمانیا".

3-      تبلغ التکلفة الإجمالیة للمشروع 22 ملیون یورو، ساهمت أکادیمیة البحث العلمى المصریة بـ 2.4 ملیون دولار.

4-   تقوم المحطة بتولید خمسة میجا وات طاقة حراریة، وواحد میجا وات من الطاقة الکهربیة، ومائتان وخمسون متر مکعب میاه محلاه من المیاه المالحة یومیا من خلال توظیف أحدث التطبیقات التکنولوجیة فى مجالات الطاقة الجدیدة والمتجددة.

5-   إیطالیا، بلغاریا، مالطا، أسبانیا، جمهوریة التشیک وعدد من الدول الأوربیة شارکت فى افتتاح مشروع "ماتس" البحثى بالإضافة لرئیس الوکالة الإیطالیة للتکنولوجیات الحدیثة والطاقة والتنمیة الاقتصادیة المستدامة.

6-   یمثل مشروع "ماتس" البحثى لأکادیمیة البحث العلمی ثمرة تعاون حقیقى بین المجتمع الأکادیمى والقطاع الصناعى ونتاج الاستفادة من أحدث التطورات التکنولوجیة، ویمثل تطبیقا للأبحاث العلمیة على أرض الواقع.

7-   أهداف مشروع "ماتس" البحثی هی مساعدة مصر فى اتخاذ خطوات فعلیة نحو تحقیق هدفها الاستراتیجى لتوفیر 20% من احتیاجاتها من الطاقة من خلال مصادر الطاقة الجدیدة والمتجددة وخاصة الطاقة الشمسیة بحلول عام 2022.

8-   یهدف المشروع لأن تصبح مصر مرکزاً إقلیمیاً للتطبیقات التکنولوجیة فى مجال الطاقة الجدیدة والمتجددة فى شمال أفریقیا لخدمة مصر والشرق الدول العربیة والقارة الإفریقیة.

9-      تم تدریب فریق مصرى من مهندسین وفنیین فى محطات ومراکز أبحاث فى إیطالیا على کیفیة إدارة وتشغیل المحطة فى مصر.

10-   الفریق المصری الآن قادر على التشغیل التام للمحطة، وسیتم تدریب وفد من المهندسین الأفارقة فى منتصف العام الحالى على تکنولوجیات وتطبیقات مرکزات الطاقة الشمسیة من خلال المشروع.

رابعا: مستقبل الطاقة الشمسیة فى مصر Solar energy future in Egypt

     برزت على الساحة العالمیة والإقلیمیة والمحلیة قضیة استخدام الطاقة الجدیدة والمتجددة وخاصة الطاقة الشمسیة باعتبارها إحدى الخیارات الإستراتیجیة لتلبیة الاحتیاجات المستقبلیة من الطاقة، حیث أنها طاقة لاتنضب بسبب استمرار تجددها مادام الکون مستمر، کما أنها طاقة مأمونة المصدر لایمکن احتکارها والسیطرة علیها کالوقود الاحفورى، بالإضافة إلى أنها طاقة نظیفة وصدیقة للبیئة.

   وهناک ارتباط شدید الصلة بین نجاح التنمیة وما یتم توفیره من طاقة باعتبارها المحرک الرئیسى لها وهو ما أضاف بعدا شدید الأهمیة یتجلى مع بدء نضوب المصادر التقلیدیة للطاقة خلال الثلاثون سنة القادمة، بالأضافة إلى أرتباط توفیر الطاقة بالمصادر التقلیدیة فى الارتفاع المضطرد والتى تساهم فى ارتفاع معدلات التلوث العالمیة وخاصة بالمراکز الحضریة الکبرى باعتبارها الأکثر استخداما للطاقة، وعلیه تسعى الدراسات الاقتصادیة والبیئیة إلى تحدید الآلیات المناسبة لتفعیل أنظمة استخدام الطاقة الشمسیة فى مصر ومدى جدواها الاقتصادیة لتحقیق وتفعیل مبادئ الاستدامة فى عملیة التنمیة والحفاظ على البیئة ومواردها^[7].

المقترحات و التوصیات:

     إن البحث والمثابرة فی إیجاد بدائل للطاقة الإحفوریة ما هو إلا جزء مکمل لاستمراریة دور الدول العربیة کدول مصدرة للطاقة والحفاظ على المستوى الاقتصادی الذی تنعم به هذه الدول الآن ومن أجل مواکبة بقیة دول العالم فی هذا المجال ، یقترح مراعاة التوصیات التالیة :

1- الدعم المادی والمعنوی وتنشیط حرکة البحث فی مجالات الطاقة الشمسیة.

2- القیام بإنشاء بنک لمعلومات الإشعاع الشمسی ودرجات الحرارة وشدة الریاح وکمیة الغبار وغیرها من المعلومات الدوریة الضروریة لاستخدام الطاقة الشمسیة .

3- القیام بمشاریع رائدة وکبیرة نوعاً ما وعلى مستوى یفید البلد کمصدر آخر من الطاقة وتدریب الکوادر العربیة علیها بالإضافة إلی عدم تکرارها بل تنویعها فی البلدان العربیة للاستفادة من جمیع تطبیقات الطاقة الشمسیة .

4- تنشیط طرق التبادل العلمی والمشورة العلمیة بین البلدان العربیة وذلک عن طریق عقد الندوات واللقاءات الدوریة

5- تحدیث دراسات استخدامات الطاقة الشمسیة فی الوطن العربی وحصر وتقویم ما هو موجود منها.

6- تطبیق جمیع سبل ترشید الحفاظ على الطاقة ودراسة أفضل طرقها بالإضافة إلی دعم المواطنین اللذین یستعملون الطاقة الشمسیة فی منازلهم.

7- تشجـیع التعاون مع الـــدول المتقدمــة فی هـذا المجال والاستفــادة من خبراتهــا على أن یکـون ذلک مبنیــاً على أســاس المســاواة والمنفعة المتبادلة.