قامت مدينة العلوم والتقنية بتنفيذ وتطوير وإنتاج العديد من تقنيات الطاقة الشمسية لدعم القاعدة الصناعية وتحقيق الريادة للمملكة في امتلاك تقنياتها، بدءا من أبحاث وصناعة السيليكون المستخدم في صناعة أشباه المواصلات كالخلايا الشمسية والإلكترونيات، وذلك بالاعتماد على الرمل الأبيض المتوافر بكميات كبيرة في المملكة، حيث قامت المدينة ببناء محطة تجريبية بالتعاون مع كازاخستان لتحويل الرمل إلى مادة بولي سيليكون عالية الجودة وبتكلفة منخفضة، إلى جانب إنتاج السيليكون عالي النقاوة بطريقة مبتكرة بالتعاون مع معهد ستانفورد، وذلك في سبيل توطين التقنيات الحديثة في المملكة وتطويرها.
وفي مجال أبحاث صناعة وتطوير الخلايا الشمسية تقوم المدينة بتطوير وتصنيع ثلاثة أنواع من الخلايا الشمسية ،النوع الأول من رقاقة السيليكون وحيد البلورة من النوع المطعم بمادة ثلاثية التكافؤ وبكفاءة تصل إلى 21 في المائة، والنوع الثاني من رقاقة السليكيون وحيد البلورة ومطعم بمادة خماسية التكافؤ بين طبقتين من السيليكون عديم التبلور الذي تم تطويره ليصل إلى كفاءة مقدارها 16 في المائة وتعكف على تحسينه ليصل إلى الرقم العالمي 23 في المائة، والنوع الثالث يعتمد على مادة زرنيخ الغاليوم التي تتميز بامتصاص أشعة الشمس، حيث إن 3 مايكرومترات من هذه المادة كافية لامتصاص نحو 95 في المائة من أشعة الشمس.
وتقوم المدينة حاليا بالعمل على بناء خط إنتاج الخلايا الشمسية السيليكونية بطاقة إنتاجية مقدارها 100 ميجاواط سنويا بهدف الوصول إلى خلايا شمسية وطنية الصنع منافسة عالميا من حيث التكلفة والجودة، كما تعمل على تطوير تقنيات الخلايا الشمسية الرقيقة لرفع كفاءتها وتحسين أدائها لتناسب البيئة في المملكة وذلك عبر ترسيب بودرة السيليكون على الأسطح المرنة لتشكل خلايا شمسية مرنة وخفيفة الوزن، أو ترسيب السيليكون على الأسطح القاسية كالزجاج لتوفير استهلاك السيليكون.
باحثان سعوديان خلال قيامهما باختبار الألواح الشمسيةفي مدينة العلوم والتقنية في الرياض. “الاقتصادية”
وعلى مستوى أبحاث صناعة وتطوير الألواح الشمسية، أولت المدينة اهتماما كبيرا بتوطين تقنيات تصنيع وإنتاج ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتطويرها بما يتلاءم مع بيئة المملكة.
حيث بدأت العمل على إنتاج وتجميع الألواح الشمسية بقدرة 14 ميجاواط سنويا منذ 2011، وذلك عبر معاملها في العيينة التي تم من خلالها تدريب المهندسين والفنيين السعوديين.
وتعكف حاليا على إنشاء خط إنتاج وتجميع الألواح الشمسية بقدرة 100 ميجاواط سنويا ومن المقرر أن يبدأ إنتاجه بداية العام القادم 2016، وكذلك خط إنتاج الألواح الشمسية بتقنية الخلايا الشمسية خلفية التوصيل الحديثة الذي سيبدأ إنتاجه نهاية العام الجاري 2015.
وتواصل المدينة جهودها في مجال إنتاج وتركيب المجمعات الكهروضوئية عالية التركيز، وحيث تقوم هذه المجمعات بتركيز أشعة الشمس 1600 مرة باستخدام خلايا شمسية ثلاثية الوصلة ذات كفاءة عالية تم تركيبها على نظام متابع شمسي لمحورين بقدرة 10 كيلوواط.
وقامت المدينة ببناء محطة بقدرة 20 كيلوواط في محطة أبحاث العيينة ومحطة بقدرة 10 كيلوواط في محطة أبحاث الخفجي، وقد توصلت المدينة من خلال البحث والتطوير في معاملها إلى كفاءة منافسة عالميا تجاوزت 33 في المائة.
وفي مجال أبحاث صناعة وتطوير مكونات النظام الشمسي الثانوية، تكثف المدينة جهودها على بناء وتطوير أجهزة عواكس التيار المتردد بقدرات صغيرة ومتوسطة ذات كفاءة عالية ومنخفضة التكلفة، حيث تم تصنيع مجموعة منها وربطها بالشبكة الكهربائية لاختبارها حقليا.
وللحد من مشكلة التصاق الغبار والأتربة على أسطح الزجاج التي تؤثر سلبا في أداء اللوح الشمسي تواصل المدينة أبحاثها لمعالجة تلك المشكلة وذلك بطلاء طبقة نانوية على الزجاج المستخدم في الألواح الشمسية، وهو ما سينعكس أيضا على استقطاب ضوء الشمس، حيث ستساعد الطبقة النانوية على زيادة الاستقطاب ورفع أداء اللوح الشمسي.
وإكمالا لجهودها في تطوير مكونات النظام الشمسي الثانوية تعمل المدينة على تطوير وبناء متابعات شمسية سهلة التصنيع منخفضة التكلفة، حيث انتهت أخيرا من تطوير متابعات شمسية ثنائية المحور لاستخدامها في أنظمة المجمعات الكهروضوئية عالية التركيز وتعمل حاليا على تطوير متابعات شمسية أحادية المحور وذلك لاستخدامها في أنظمة الألواح الكهروضوئية.
وقد شرعت المدينة بالتعاون مع الجهات ذات العلاقة لبناء أول محطة تحلية مياه مالحة من نوعها في الشرق الأوسط اعتمادا على خبراتها وما توصلت إليه من أبحاث لتطبيقها على الواقع واستثمارها صناعيا، وذلك لإنتاج 60 ألف مترمكعب من المياه المحلاة باستخدام الطاقة الشمسية بقدرة 40 ميجاواط في محافظة الخفجي، وذلك بهدف تقليل تكلفة المياه المحلاة مقارنة بالطرق التقليدية.
وأخيرا قامت المدينة بتطوير وتركيب أنظمة تحكم في تشغيل الكهرباء لعدد من مدارس منطقة الرياض بالطاقة الشمسية بالتعاون مع وزارة التعليم والشركة السعودية للكهرباء التي تمكن من تحسين المراقبة والتحكم والحماية لهذه الأنظمة تمهيدا لتطبيقها على نطاق واسع يشمل جميع مدارس المملكة.
ومن أجل حماية قطاع الطاقة الشمسية في المملكة من المنتجات منخفضة الجودة التي قد تؤثر سلبا في اقتصاد المملكة، قامت المدينة بإنشاء أول مختبر على مستوى المنطقة ليعمل على محاكاة الظروف المناخية والبيئية في المملكة وتأثيرها في مكونات النظام الشمسي، وقد أنهى المختبر أخيرا إعداد المواصفات والمقاييس السعودية الخاصة بهذه المنتجات وذلك بالتعاون مع الجهات المختصة، حيث ستسهم هذه المواصفات في حماية قطاع الطاقة الشمسية من المنتجات منخفضة الجودة.
وحيث يشكل تخزين الطاقة تحديدا جزءا لا يتجزأ من مكونات منظومة الطاقة الشمسية، قامت المدينة بتطوير مكثفات عالية السعة باستخدام أنابيب النانو الكربونية بسعة 10KF لتستخدم كنظام لتخزين الطاقة، كما تعمل حاليا مع أكبر شركة في مجال صناعة البطاريات على تطوير الجيل الثاني من بطاريات الصوديم أيون التي تمتاز بتحملها للأجواء الحارة، إلى جانب أن تخزين الكهرباء في البطاريات على شكل طاقة كيماوية يعد أنجح الطرق لما تتمتع به من كفاءة عالية في التخزين.
واستمرارا في جهودها لاعتماد الطاقة الشمسية طاقة بديلة في المملكة اتفقت أخيرا مع الشركة السعودية للكهرباء وشركة طاقة للتقنية على إنشاء أول محطة طاقة شمسية مستقلة في المملكة بسعة 50 ميجاواط في مدينة الأفلاج، بالتزامن مع إنشائها مركزا مشتركا للأبحاث والتطوير في قطاع التوزيع التابع للشركة السعودية للكهرباء، وستقوم شركة الكهرباء بشراء جميع إنتاج المشروع من الكهرباء طوال مدته بسعر غير مدعوم يعتبر الأرخص في العالم يبدأ من 18.75 هللة لكل كيلوواط/ ساعة.
وبحسب ما تقوله مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية فإنها ومن خلال الجهود البحثية إلى امتلاك المملكة تقنيات الطاقة الشمسية وتوطينها وتطويرها مستقبلا.
