رؤية عمان 2040: برنامج الطاقة المتجددة – الجزء التاسع تطبيقات – السخانات الشمسية

د. حسين كاظم الوائلي
رئيس مجموعة ابحاث الطاقة المتجددة وتكنولوجيا الاستدامة
استاذ مشارك وخبير طاقة – جامعة صحار

في الجزء التاسع سنتعرض لسخانات المياه الشمسية وتطبيقاته، سخانات المياه بشكل عام تختلف من مكان الى آخر حسب النوع والطاقة المستخدمة وتعمل بالكهرباء أو الغاز أو الطاقة الشمسية، وفي عمان يستخدم السخان الكهربائي، والسخان الكهربائي عبارة عن وعاء من مادة الفلز مغلف بمادة عازله من الخارج حتى يحفظ الماء ساخنا. فهناك مثلا السخان ذو المقطع الدائري أو البيضاوي أو المستطيل لكي تتناسب مع محيطها، كما تختلف السخانات كذلك من حيث سعاتها التخزينية التي تتراوح ما بين 6 إلى 200 لتر بالنسبة للسخانات الكهربائية المنزلية، وسعات أكبر من 200 لتر بالنسبة للسخانات التجارية. ويستهلك السخان الكهربائي كمية كبيرة من الكهرباء مع تقدم الوقت، وبالتالي لا يوفر لكِ من الناحية المادية على المدى البعيد. بالاضافة الى العديد من المشاكل الفنية والتي قد تؤدي الى انفجار السخان الكهربائي.
قد نلاحظ قلة استخدام السخانات الشمسية في عمان رغم شدة الاشعاع الشمسي وتهيء الضروف المناخية في عمان، ومن الغرابة ان السخانات الشمسية منتشرة في شمال الوطن العربي الكبير ابتداء من سورية ولبنان والاردن وفلسطين الى اقصى المغرب العربي لاسباب كثيرة منها انها مجدية فنيا واقتصاديا، والغرابة ان البلدان المذكورة يكون فيها الاشعاع الشمسي قليل مقارنة مع عمان هذا فضلا عن ضعف الاشعاع الشمسي في الدول الغربية وفي اوربا وغيرها. هذا النقاش يقودنا الى استنتاج جدوى استخدامها في العديد من دول العالم.
لإنتاج السخانات الشمسية عند درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية ، هناك نوعان من التكنولوجيا المطبقة عادة. أحدهما عبارة عن أداة تجميع اللوحات المسطحة مع أداة امتصاص مغطاة بسطح انتقائي خاص وغطاء زجاجي منخفض من الحديد، وفي بعض الأحيان غطاء إضافي أيضًا. والآخر هو أنبوبي يجمع شبكة الانابيب حيث يتم دمج امتصاص في أنبوب زجاجي مع فراغ. هذا الأخير أكثر كفاءة في درجات الحرارة القريبة من 100 درجة مئوية ، ولكن اللوحة المسطحة هي الأفضل لدرجات الحرارة المنخفضة. تقوم هذه المجمعات بتحويل ما يصل إلى 80 في المائة من العزل الشمسي إلى حرارة بمعدل سنوي يصل إلى 50 في المائة من العزل الشمسي. يتكون النظام الاكثر استخداما لعائلة ما من حوالي 2 متر مربع من المجمع مع خزان تخزين متكامل يقع أعلى المجمعات بحيث لا تكون المضخة ضرورية لتدوير السائل في المجمعات. يتم تصنيع أنظمة أكبر مع مجمعات على السطح ونظام أنابيب لنقل الحرارة إلى خزان تخزين في المبنى.
يتميز النظام الشمسي عمومًا بالتكلفة الأولية العالية والتكاليف التشغيلية المنخفضة مقارنةً بالتكاليف الأولية المنخفضة نسبيًا وتكاليف التشغيل المرتفعة لأنظمة سخانات المياه الكهربائية التقليدية EWH. بالاضافة الى تدفئة المياه هناك فوائد طويلة الأجل للطاقة الشمسية، مثل تقليل استخدام الوقود الاحفوري كالنفط والغاز في المستقبل مع زيادة اسعارها والفوائد البيئية. تعتمد المقارنة بين هذه الأنظمة على المصروفات النقدية المباشرة للمستخدمين النهائيين. لدراسة الجدوى الاقتصادية للنظام يمكن استخدام طرق مختلفة لتقييم الأشكال المختلفة لجدارة الأنظمة. وقد اجرى العديد من الباحثين في عمان العديد من الدراسات كما اجرينا عدة دراسات قبل اكثر من عشر سنين عن السخانات وجدواها الاقتصادية والفنية، وقد اثبتت دراساتنا العملية والنظرية وباستخدام طريقة التكلفة السنوية مع مقارنة التكاليف النسبية لللسخانات الكهربائية والشمسية ان الاخيرة افضل من الناحية الفنية والاقتصادية..
وقد تجدر الاشارة هنا الى ضرورة تشجيع ودعم القطاع الخاص لاسيما الشركات المتوسطة والصغيرة للاستثمار في السخانات الشمسية وكما من المناسب جدا تصنيع السخانات في عمان وخصوصا انها بسيطة التصنيع. من جانب اخبر يقع على عاتق الجهات الاعلامية مهمة توعية المجتمع بهذه التقنية. ان السخانات الشمسية مهمة كتطبيق في برنامج الطاقة المتجددة ضمن رؤية عمان 2040. والى تطبيق اخر دمتم بخير.