تقارير وحوارات

810

السبيعي: إنشاء شبكة ذكية تجريبية كمنصة اختبار للتقنيات الناشئة

كشف الدكتور خالد السبيعي، المدير التنفيذي بالإنابة لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة التابع لجامعة حمد بن خليفة أن قطر حققت قفزة كبيرة في مجال الطاقة الشمسية والطاقة البديلة.

وأكد في حوار خاص لــ الشرق أن البحوث التي يجريها المعهد تركز على تطوير إلكترونيات أكثر كفاءة للاستفادة من الطاقة الشمسية، فضلاً عن إيجاد طرق كفيلة بخفض الطلب على الطاقة في وقت الذروة معلنا عن إنشاء شبكة صغيرة ذكية تجريبية لتكون بمثابة منصة اختبار للتقنيات الناشئة.

وقال: تركز بحوثنا على الطاقة الشمسية، وتخزين الطاقة، وتكامل شبكات الكهرباء. كما نقوم بتحديد ورصد الموارد الشمسية في قطر وتطوير أدوات استباقية للتنبؤ بكثافة الطاقة الشمسية، مشيرا إلى أهمية التعاون الوثيق مع جامعة حمد بن خليفة.

وأكد أن هناك 20 موظفاً من معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة يشغلون مناصب كأعضاء هيئة تدريس مشاركين مع جامعة حمد بن خليفة . كما كشف د السبيعي الإنجاز الكبير الذي حققته قطر في معايير نظام "الريادة في الطاقة والتصميم البيئي" وهو نظام تصنيف دولي لتصميم وبناء وتشغيل وصيانة المباني الخضراء .

وصرح السبيعي: يتمثل الهدفان الرئيسيان لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة في تطوير وربط الطاقة الشمسية ضمن شبكات الكهرباء (أمن الطاقة)، والمساعدة في تأمين إمدادات كافية ومستدامة من المياه العذبة (الأمن المائي). وفيما يتعلق بأمن الطاقة، تركز بحوثنا على الطاقة الشمسية، وتخزين الطاقة، وتكامل شبكات الكهرباء. كما نقوم بتحديد ورصد الموارد الشمسية في قطر وتطوير أدوات استباقية للتنبؤ بكثافة الطاقة الشمسية. ونعمل في منشأة اختبارات الطاقة الشمسية، الواقعة في واحة قطر للعلوم والتكنولوجيا، على تقييم موثوقية الألواح الشمسية وتطوير أساليب للتخفيف من تأثير الغبار على أدائها. ونحن نعمل على ابتكار أشكال جديدة من السيليكون لاستخدامها في الألواح الشمسية بحيث تعمل مثل السيليكون البلوري الأحادي لكن بتكلفة أقل بكثير. وعلاوة على ذلك، نعمل على تطوير تقنيات ألواح شمسية جديدة ملائمة تماماً للبيئة المليئة بالتحديات في قطر.

وأضاف: يعتبر تخزين الطاقة وتكامل شبكة الكهرباء عاملين مهمين للغاية لتحقيق انتشار واسع لتقنيات الطاقة المتجددة. وتهدف مشاريعنا البحثية إلى دمج البطاريات مع الألواح الشمسية لتوفير طاقة مستمرة، وتطوير مواد جديدة للبطاريات لزيادة القدرة وتقليل تكلفة تخزين الطاقة. وفيما يتعلق بتكامل الشبكة، تركز بحوثنا على تطوير إلكترونيات طاقة أكثر كفاءة للمساعدة في الاستفادة من الطاقة الشمسية، فضلاً عن إيجاد طرق كفيلة بخفض الطلب على الطاقة في وقت الذروة وزيادة كفاءة النظام بشكل عام. ونحن نقوم حالياً ببناء شبكة صغيرة ذكية تجريبية في منشأة اختبارات الطاقة الشمسية التي تشمل الألواح الشمسية، وتخزين الطاقة، ومصادر الطاقة حسب الطلب، والأحمال الكهربائية، وأنظمة التحكم، لتكون بمثابة منصة اختبار للتقنيات الناشئة.

وأشار إلى أن قطر تعاني من ندرة موارد المياه، وتعتمد على المياه المحلاة لتلبية 99٪ من إجمالي الطلب على المياه لديها. وعلاوة على ذلك، تم الإفراط في استهلاك موارد المياه الجوفية في الدولة. وتركز مشاريع المياه لدينا على تحلية المياه، ومعالجتها، وإعادة استخدامها، وإعادة تعبئة المياه الجوفية، والحفاظ عليها.

ونحن نعمل على تطوير تقنيات أغشية جديدة لإتاحة عمليات فصل أكثر كفاءة للمياه العذبة عن مياه البحر، وتطوير تقنيات تحلية هجينة تستخدم الطاقة الشمسية، واستعراض كفاءة هذه التقنيات على نطاق تجريبي. كما يتم تطوير عمليات جديدة لمعالجة وإعادة استخدام المياه. وللمساعدة في إعادة تعبئة المياه الجوفية، يجري تقييم ونمذجة وتخطيط ديناميكيات المياه الجوفية. ويجري حالياً إنشاء نماذج للتنبؤ بالطلب على المياه واستهلاكها بالشكل الأمثل.

واندمج معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة مع جامعة حمد بن خليفة بطريقتين رئيسيتين، هما: تقديم دروس في برامج الدراسات العليا في الطاقة المستدامة والبيئة المستدامة بجامعة حمد بن خليفة، والعمل كجهة استشارية لطلاب الماجستير والدكتوراه في هذا البرنامج. وهناك حالياً 20 موظفاً من معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة يشغلون مناصب كأعضاء هيئة تدريس مشاركين مع جامعة حمد بن خليفة. وسوف يقوم طلاب الدراسات العليا في جامعة حمد بن خليفة بإجراء بحوث رائدة لنيل درجاتهم المتقدمة في مختبرات المعهد.

وتعني كفاءة الطاقة تقديم نفس الخدمات باستهلاك كميات أقل من الطاقة، وهذا يعني انخفاض التكلفة. ويعود استهلاك كميات أقل من الطاقة بالفائدة على البيئة من خلال تخفيض انبعاثات الغازات الدّفيئة وغيرها. وعلى سبيل المثال، يتطلب البناء المعزول بشكل جيد طاقة أقل للتبريد من البناء الغير معزول.

وتُعتبر المباني التجارية والسّكنية الأكثر استهلاكاً للكهرباء في قطر، لذلك فإنّ كفاءة الطاقة في المباني تحظى بأهمية خاصة، وهذا ما أفضى إلى اعتماد معايير بناء صارمة. وأنجزت قطر تقدماً سريعاً للغاية لتحقيق معايير نظام "الريادة في الطاقة والتصميم البيئي، وهو نظام تصنيف دولي لتصميم وبناء وتشغيل وصيانة المباني الخضراء. ويقوم نظام (LEED) على 6 فئات، تتضمّن المواقع المستدامة، وكفاءة استخدام المياه، والطاقة والغلاف الجوي، والمواد والموارد، وجودة البيئة الداخلية، والابتكار في التصميم.

ومن بين المرافق التي تحقّق معايير شهادة (LEED) الذهبية؛ مركز قطر الوطني للمؤتمرات، حيث يتم توفير أكثر من 12٪ من إجمالي استهلاك الكهرباء للمبنى عن طريق الألواح الشمسية المركّبة على السطح.

ويتيح البحث والتطوير تحسين كفاءة استخدام الطاقة وتقليل الأثر البيئي في العديد من المجالات، وتشمل هذه المجالات تطوير الألواح والبطاريات الشمسية الأكثر كفاءة والأقل تكلفة للاستفادة من طاقة الشمس بأكملها. وتمثّل الإلكترونيات الذكية وأجهزة التحكّم ضرورةً للاستفادة القصوى من مواردنا، بما في ذلك إدارة الطلب الأعلى على الطاقة. ويمكن أيضاً استخدام طاقة الشمس في تحقيق كفاءة التبريد بالطاقة الشمسية.

وأكد د السبيعي أنَّ تطوير الأنظمة والمنتجات الأكثر كفاءة واستدامة مسألة مهمّة، لذلك يسعى معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة (QEERI) من خلال أبحاثه إلى تعزيز كفاءة استهلاك الطاقة في المباني، دون تجاهل توفير الراحة والصحة والسلامة لسكانها. ويتمّ إنجاز ذلك من خلال تطوير تقنيات تعزّز استخدام الطاقة المتجددة، والاستفادة من المواد الصديقة للبيئة، والحدّ من النفايات، واستخدام موارد الطاقة والمياه بكفاءة طوال دورة حياة المبنى.

وتابع السبيعي حديثه: تمثّلُ الطاقة الكهروضوئية النّموذج السائد لتقنيات الطاقة المتجددة التي يجري تطويرها ونشرها داخل دولة قطر. ويتمثل أكبر مشروع للطاقة الشمسية يجري تطويره حالياً في مزرعة كهرماء الشمسية بقدرة 100 ميجاواط، والتي ستحتوي على حوالي 800 ألف متر مربع من الألواح الشمسية. وقد التزمت كهرماء بنشر ما لا يقل عن 200 ميجاواط من الطاقة الشمسية بحلول عام 2020. وقد تمَّ نشر الألواح الشمسية على نطاق أضيق في مواقع متعددة في قطر. فعلى سبيل المثال، تمَّ تركيب الألواح الشمسية في مركز قطر الوطني للمؤتمرات، والإسكان الطلابي، وموقف السيارات الشمسي. ومن المتوقع التوسّع في منشآت إضافية لتحقيق الحياد الكربوني حتّى استضافة كأس العالم لكرة القدم في العام 2022.

من جهة أخرى، تتخذ شركة قطر لتقنيات الطاقة الشمسية دولة قطر مركزاً لها، وهي شريكة لسولار وورلد إي جي إحدى أكبر شركات التطوير التجاري في العالم لتقنيات الطاقة الشمسية. وتركّز شركة قطر لتقنيات الطاقة الشمسية جهودها على تطوير تقنيات الطاقة الشمسية القائمة على السيليكون، وقامت ببناء المصنع الرائد في مدينة راس لفان الصناعية بقدرة إنتاج تبلغ 8000 طن متري سنوياً من البولي سيليكون. وهذه الكمية من مادة البولي سيليكون، تعادل عند تحويلها لألواح كهروضوئية شمسية قدرة طاقية تبلغ 1.2 جيجاواط سنوياً.

أمّا مركز إدارة النّفايات الصّلبة المحليّة في مسيعيد فيعالج أكثر من 1500 طن من النفايات يومياً، ومن المتوقّع توليد طاقة كهربائية كافية لتشغيله وإنتاج فائضٍ بأكثر من 40 ميجاواط يضاف إلى القدرة التشغيلية الكاملة للشبكة الوطنية. ويعتبر المصنع واحداً من أكبر المنشآت في دول مجلس التعاون الخليجي.

ونوه د خالد السبيعي إلى أن دولة قطر وشبه الجزيرة العربية تعتبر منطقة ذات كثافة شمسية بشكل عام، إضافة إلى أجوائها الصافية. ونتيجة أن الطاقة الشمسية هي الأنسب لهذه المنطقة، وخاصة الألواح الكهروضوئية. ولا تعتبر أنظمة الطاقة الشمسية المركزة (CSP) ملائمة لدولة قطر لأنَّ لأشعة الشمس هنا عوامل انتشار كبير. وإن التوسع في استخدام الألواح الشمسية على السطوح بالإضافة إلى المزارع الشمسية الكبيرة كتلك التي خططت لها كهرماء سيكون مفيداً في قطر. وهذا ينسجمُ مع رؤية دبي التي أُعلن عنها مؤخراً وتهدف إلى تركيب الألواح الشمسية على الأسطح بحلول عام 2030.

أمّا الرياح فلا يتم استثمار طاقتها في قطر بحجم كبير على الرغم من أن سرعة الرياح قبالة سواحل قطر تفوق السرعة الحرجة بـ 3 أمتار في الثانية لما يقارب 80٪ على مدار الساعة، ويمكن أن تقدّم فوائد من حيث التّكلفة أكثر من مولّدات الكهرباء بالغاز. وقطر ليس لديها قدر كبير من موارد الطاقة الكهرومائية والطاقة الحرارية الأرضية أو طاقة المحيطات. لذلك نعتقد أنَّ هناك فرصاً للتوسع بشكل كبير في مجال تحويل النفايات إلى طاقة.

وأوضح السبيعي: يعتبرُ نظام السكك الحديدية الجديد أهمّ تطور في قطاع النقل في قطر، والذي من المقرر أن يعمل بالطاقة الكهربائية. ومن المتوقع عند استخدام النّظام على نطاق واسع تحقيق انخفاضٍ كبيرٍ في انبعاثات الغازات الدفيئة وغيرها. ومن المتوقع أيضاً أن تصبح السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات وبخلايا الوقود ذات أهمية متزايدة ما من شأنه تمكين استخدام الكهرباء من الطاقات المتجددة في مجال النقل. وفيما يتعلّق بخلايا الوقود، يمكن أن يُنتج وقود الهيدروجين بواسطة التحليل الكهربائي للماء بالكهرباء المولّدة من الألواح الشمسية، ومن ثم تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كهربائية في خلية الوقود. أمّا الشاحنات الثّقيلة، فيقدّم وقود الديزل الحيوي البديل جدوى أكثر من الوقود الذي يعتمد على النفط، والذي يتطلب عادةً مزج المنتجات البترولية.