Chinese
English
Español
Francés
Deutsch
Русский
Português
日本語
한국어
Italiano
حالة الماء الساخن بالطاقة الشمسية على ارتفاعات عالية: منتجع 40 طن/يوم في لاسا
نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية بطاقة 40 طن/يوم لمنتجع الهضبة ذو المناظر الخلابة في لاسا، التبت
توفر 77 مجموعة من المجمعات ذات 100 أنبوب 40 طنًا من الماء الساخن بدرجة حرارة 55-60 درجة مئوية يوميًا على ارتفاع 3650 مترًا، لتحل محل التدفئة الكهربائية في أكثر من 200 غرفة ضيوف - توفير 280 ألف يوان صيني سنويًا، وخفض 350 طنًا من ثاني أكسيد الكربون، وانخفاض الشكاوى بنسبة 90%+.
خلفية المشروع
منتجع “برينسيس وينتشنغ ستار دومين” هو منتجع سياحي رائد يقع خارج مدينة لهاسا، ويجمع بين عروض الفنون الثقافية التبتية والسياحة الفلكية في المناطق المرتفعة والضيافة الممتازة. نظرًا للعدد الكبير من الزوار الذين يزورون هذا المنتجع بشكل مستمر، فإن الطلب على المياه الساخنة يشمل الغرف الفندقية والمطاعم ومرافق الحمامات العامة. كان هذا المنتجع يعتمد في السابق على نظام التدفئة الكهربائية، ولكن تشغيل هذا النظام على نطاق واسع يكلف الكثير من المال، كما أنه يتعارض مباشرة مع إطار سياسة حماية البيئة في التبت.
لماذا تعتبر هذه الحالة مهمة بالنسبة للمشاريع المماثلة في المناطق ذات الارتفاعات العالية؟تتمتع لاسا بأكثر من 3000 ساعة من أشعة الشمس سنويًا، كما أن مستويات الإشعاع الشمسي فيها أعلى بكثير من المتوسطات في المناطق المنخفضة. لكن أنظمة التجميع الشمسي العادية تفشل بسرعة في درجات الحرارة المنخفضة جدًا في الشتاء (أقل من -10 درجات مئوية)، وفي التقلبات اليومية في درجات الحرارة (بين 15 و20 درجة مئوية)، بالإضافة إلى تأثير أشعة الشمس فوق البنفسجية الشديدة بسبب الغلاف الجوي الرقيق. يوضح هذا المشروع المتطلبات الهندسية اللازمة لاستخدام أنظمة التسخين الشمسي في المناطق المرتفعة، مثل المقاومة للبرودة، والتصاميم المضادة للتجمد، بالإضافة إلى الطلاءات المستقرة أمام أشعة الشمس فوق البنفسجية.
التحديات قبل التحديثية
مشكلة المياه الساخنة في هذا المنتجع لم تكن متعلقة فقط بالتكلفة، بل أيضًا بموثوقية هذه المياه في الظروف التي تتسبب في تلف معدات الطاقة الشمسية العادية. كانت هناك أربع قيود محددة أثرت بشكل كبير على تصميم هذا المنتجع.
تكاليف التدفئة الكهربائية المرتفعة
توليد الحرارة الكهربائية لتسخين المياه بكمية تصل إلى 40 طنًا في اليوم لمنتجع يضم أكثر من 200 غرفة، أدى إلى تكاليف سنوية لفواتير الكهرباء تقارب…أكثر من 300 ألف يوان صينيكانت التكلفة تزداد مع معدلات الإشغال خلال موسم الذروة، دون وجود حد أقصى لهذا الزيادة.
عطل في المعدات على ارتفاع كبير
تتشقق أجهزة جمع الطاقة الشمسية القياسية تحت…دورات تجميد وإذابة عند درجة حرارة -30 درجة مئويةتقل كفاءة الامتصاص في ظل التعرض الشديد لأشعة الشمس فوق البنفسجية، كما يحدث تدهور في المظهر الجمالي لهذه المواد… وكل ذلك غير مقبول بالنسبة لمنتجع سياحي يحتوي على تركيبات مرئية على السطح.
شكاوى الضيوف بشأن عدم توافر الماء الساخن
كانت أنظمة التدفئة التقليدية تتسبب في أوقات انتظار طويلة وتقلبات كبيرة في درجات الحرارة، خاصةً أثناء الذروة المسائية في فصل الشتاء. كما كانت شكاوى المستخدمين بشأن المياه الساخنة مشكلة متكررة في جميع أنحاء المنطقة.أكثر من 200 غرفة.
الضغوط البيئية والسياسية
يتطلب إطار سياسة “السياحة + البيئة” في التبت اتخاذ إجراءات واضحة لتقليل انبعاثات الكربون من قبل الجهات المسؤولة عن إدارة المواقع السياحية. ويؤدي الاعتماد المستمر على الكهرباء المتاحة في الشبكة لتلبية الاحتياجات الحرارية إلى خطر في عملية الإبلاغ عن هذه الانبعاثات، بالإضافة إلى عدم تناسق في صورة العلامة التجارية لهذه الجهات.
نظرة عامة على الحل
تعاونت شركة SOLETKS مع هذا المنتجع ونشرت 77 مجموعة من أنظمة جمع الطاقة المكونة من 100 أنبوب، تم تصميمها بواسطة شركة Feitian New Energy (إحدى شركات مجموعة SOLETKS المتخصصة في تصنيع أنظمة جمع الطاقة المناسبة للمناطق المرتفعة وذات الجودة الهندسية العالية). يعتمد فلسفة تصميم هذه الأنظمة على ثلاثة مبادئ أساسية: التكرار عن طريق زيادة عدد الأنابيب، استخدام مواد مخصصة للمناطق المرتفعة، والتحكم الموحد في جميع أنظمة الجمع البالغ عددها 77 مجموعة.
مصفوفة من 77 وحدة منفصلة، وليست كتلة واحدة متكاملة.
توزيع الحمل البالغ 40 طنًا في اليوم على 77 مجموعة من أنظمة التوزيع يسمح بتشغيل الأنظمة بحمل جزئي، مما يسهل عمليات الصيانة (حيث يمكن عزل كل مجموعة على حدة دون إيقاف تشغيل النظام بأكمله)، كما يسمح بدمج الأنظمة الموجودة على السطح مع البيئة المحيطة بشكل جمالي.
مواد مصنوعة وفقًا لمعايير المناطق المرتفعة في جميع أنحاء المنتج.
أنابيب البوروسيليكات بقطر 1.8 مم والأنابيب الفراغية بقطر 3.3 مم تتحمل اختبارات التجميد والإذابة في درجة حرارة تصل إلى -30 درجة مئوية. أغلفة الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304، والمطلية بطبقة مقاومة لأشعة الشمس فوق البنفسجية، تضمن عمر خدمة يزيد عن 15 عامًا في بيئات ذات إشعاع شمسي عالي في المناطق ذات الارتفاعات العالية.
طلاء انتقائي ذو قدرة امتصاص عالية
يحقق الطلاء الخاص بالمنتج امتصاصًا للطاقة الشمسية بنسبة 96%، مع انبعاث أقل من 4% من الحرارة. كما أن استقراره أمام أشعة الشمس فوق البنفسجية يضمن عدم تدهور أدائه على مدار سنوات التعرض للظروف الجوية القاسية على ارتفاعات عالية، وهو السبب الرئيسي الذي يؤدي إلى فشل أجهزة جمع الطاقة الشمسية العادية في هذه الظروف.
نظام تدوير ذكي مضاد للتجمد
جميع المجموعات الـ77 مرتبطة تحت نظام تحكم موحد. يتم تفعيل نظام التدفق المضاد للتجمد تلقائيًا عندما تنخفض درجة حرارة البيئة عن 5 درجات مئوية، مما يحمي شبكة الأنابيب أثناء الانخفاضات الليلية التي تصل عادةً إلى -10 درجات مئوية في شتاء لاسا.
إعدادات النظام
مجموعات أنابيب تجميع الطاقة الجديدة من شركة فيتيان، مصنوعة من البوروسيليكات بسمك 1.8 مم، وأنابيب فراغية بسمك 3.3 مم، مع نسبة امتصاص وانبعاث تبلغ 96% مقابل 4%، وغلاف مصنوع من فولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 مع طلاء مضاد لأشعة الشمس فوق البنفسجية.
درجة حرارة توصيل مستقرة طوال العام في أكثر من 200 غرفة للضيوف، بالإضافة إلى 3 مناطق لتقديم الوجبات و2 منشأت للاستحمام العام. توفير مياه ساخنة فورًا يلغي تمامًا شكاوى الانتظار التي كانت موجودة في الماضي.
نظام تحكم ذكي موحد في جميع المجموعات الـ77. يتم تفعيل دورة التدفق المضادة للتجمد تلقائيًا، وقد تم اختبار هذا النظام في ظروف درجات حرارة تتراوح بين -30 درجة مئوية وصفر درجة مئوية. هذا النظام ضروري للغاية في ظروف درجات الحرارة المنخفضة جدًا التي تصل إلى -10 درجة مئوية خلال فصل الشتاء في لاسا.
غلاف أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ رقم 304، مزود بطلاء مقاوم لأشعة الشمس فوق البنفسجية، وقد تم تصميمه خصيصًا للاستخدام في الأماكن ذات الارتفاعات العالية حيث تكون أشعة الشمس فوق البنفسجية شديدة. يتميز هذا الغلاف بتصميم معياري يسمح باستبدال أجزائه بشكل فردي دون الحاجة إلى إيقاف تشغيل النظام بأكمله.
قبل وبعد
يقارن الجدول نظام المياه الساخنة في هذا المنتجع قبل تركيب أنظمة التدفئة الكهربائية، مع النظام الجديد الذي يعتمد على 77 وحدة شمسية حرارية. تم الحصول على بيانات التكاليف والانبعاثات من الشركة المشغلة للمنتجع.
| متري | الخط الأساسي الكهربائي | الطاقة الحرارية الشمسية (مجموعة من 77 وحدة) | تحسين |
|---|---|---|---|
| الكمية اليومية من الماء الساخن المتاحة | 40 طنًا (بشكل متقطع) | 40 طنًا (في درجة حرارة مستقرة تتراوح بين 55 و60 درجة مئوية) | تم حل مشكلة الاستقرار. |
| تكلفة الكهرباء السنوية | حوالي 300 ألف يوان صيني فأكثر | استهلاك النسخ الاحتياطي فقط | ~ 280 ألف يوان صيني تم توفيره / سنويًا |
| توفير التشغيل لمدة 15 عامًا | — | — | 4 مليون يوان صيني + تراكمي |
| الانبعاثات السنوية لغاز ثاني أكسيد الكربون | ~350+ طن ثاني أكسيد الكربون | بالقرب من الصفر (بقيادة الطاقة الشمسية) | 350 طن مخفض/السنة |
| انبعاثات SO₂ السنوية | ~11 طن (ما يعادل) | مستبعد | 11 طنًا مخفضًا/السنة |
| معادل الفحم القياسي | ~140 طن/ سنة | — | توفير 140 طنًا/عامًا |
| شكاوى الضيوف من الماء الساخن | متكرر (ذروة الشتاء) | انخفض بشكل ملحوظ | 90%+ ↓ |
نتائج الأداء
الأداء السنوي الذي أبلغ عنه المشغل بعد التشغيل. ويستند رقم الوفورات التراكمية لمدة 15 عامًا إلى توقعات تعريفة الكهرباء المستقرة وبيانات التشغيل الملحوظة للسنة الأولى.
"تحسن استقرار الماء الساخن بشكل ملحوظ - انخفضت شكاوى الضيوف بنسبة تزيد عن 90%. ويصل التوفير السنوي في الكهرباء إلى 280,000 يوان مقارنة بالتدفئة الكهربائية التقليدية، ومن المتوقع أن يصل إلى أكثر من 4 ملايين يوان على مدار 15 عامًا من التشغيل."
هل تخطط لمشروع لتوليد المياه الساخنة باستخدام الطاقة الشمسية في منطقة ذات ارتفاع عالٍ أو في مناخ قاسٍ؟ احصل على عرض أسعار مفصل خلال 24 ساعة.
طلب عرض أسعار →الدروس الهندسية المستفادة من مشاريع المناطق ذات الارتفاعات العالية
الدروس المستفادة من هذه التجربة تنطبق بشكل مباشر على أي مشروع في مجال الضيافة أو الترفيه أو المؤسسات يتم تنفيذه على ارتفاع يزيد عن 2,500 متر، أو في المناطق التي تتميز بنفس شدة أشعة الشمس فوق البنفسجية ونفس ظروف التجمد في فصل الشتاء.
يرجى استخدام أنابيب مصممة خصيصًا للاستخدام في المناطق المرتفعة، وليس الأنابيب العادية المتوفرة في الأسواق.
سيليكات البوروسيليكون بقطر 1.8 مم ومعدل 3.3، والتي تتوفر بيانات اختبارات التجمد والذوبان عند درجة حرارة -30 درجة مئوية، لا يمكن استخدامها على ارتفاع يزيد عن 3000 متر. فإن أجهزة جمع هذه المواد تتعطل خلال 2 إلى 3 شتاءات تحت تأثير هذه التقلبات الحرارية، مما يلغي أي فائدة محتملة من استخدامها.
إن الطلاء الانتقائي المستقر أمام أشعة الشمس فوق البنفسجية أكثر أهمية بكثير من قدرة هذا الطلاء على امتصاص الأشعة بشكل كامل.
عند ارتفاع 3650 مترًا، تزداد شدة أشعة الشمس فوق البنفسجية بمقدار 3 إلى 5 أضعاف مقارنة بالظروف الموجودة في المناطق المنخفضة. فإن الحفاظ على أداء الطلاء على المدى الطويل يكون أكثر أهمية من المكاسب الطفيفة الناتجة عن امتصاص هذه الأشعة. لذا، يجب التحقق من مواصفات استقرار الطلاء أمام أشعة الشمس فوق البنفسجية، وليس فقط من كفاءته في البداية.
تتفوق المصفوفات النمطية على الوحدات المركزية.
تتيح 77 مجموعة من أنابيب التوزيع الفردية إجراء عمليات الصيانة دون الحاجة إلى إيقاف تشغيل النظام، وهو أمر بالغ الأهمية في قطاع الضيافة حيث لا يمكن توقف تدفق المياه الساخنة أبدًا. أما التصاميم التي تعتمد على وحدات واحدة فقط، فإنها تتطلب إيقافًا مبرمجًا للتشغيل، وهو أمر لا يمكن لعمليات المنتجعات قبوله.
يجب أن تكون عملية منع التجمد تلقائية.
تفشل البروتوكولات اليدوية لمكافحة التجمد أثناء فترات الليل دون مراقبة. يعتبر النظام الموحد للتحكم الذي يتم تفعيله عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة عن 5 درجات مئوية الحل الوحيد الفعال في البيئات الشتوية حيث تصل درجات الحرارة إلى -10 درجات مئوية، والفرق في التكلفة مقارنة بالأنظمة اليدوية ضئيل للغاية في نطاق هذا المشروع.
التعليمات
هل يمكن لأنظمة المياه الساخنة الشمسية أن تعمل بشكل موثوق على ارتفاع 3650 مترًا فعلاً؟
نعم، طالما كانت المواصفات صحيحة. تتلقى لهاسا أكثر من 3000 ساعة من أشعة الشمس سنويًا، كما أن الإشعاع الشمسي هناك أعلى بكثير من المتوسط في المناطق المنخفضة، مما يجعلها واحدة من أفضل المناطق في الصين من حيث موارد الطاقة الشمسية. العائق الرئيسي يتعلق بمتانة المعدات، وليس بتوافر الطاقة الشمسية نفسها؛ ولهذا السبب، يتم استخدام أنابيب من البوروسيليكات بسمك 1.8 مم وطلاءات مقاومة لأشعة الشمس فوق البنفسجية في هذا المشروع، بدلاً من المكونات العادية.
ما هو مدة استرداد التكاليف لمشروع بهذا الحجم؟
مع وجود وفورات سنوية تقدر بحوالي 280,000 يوان صيني مقارنةً باستخدام أنظمة التدفئة الكهربائية التقليدية، فإن فترة استرداد التكاليف عادةً ما تتراوح بين 5 و8 سنوات، اعتمادًا على التكاليف الأولية المطلوبة لتركيب النظام. بعد ذلك، يوفر النظام وفورات مالية كبيرة طوال الفترة المتبقية من عمره الافتراضي الذي يزيد عن 15 عامًا.
كيف يتم توفير المياه الساخنة في الأيام الغائمة أو خلال فترات الذروة في الشتاء؟
تقوم هذه المجموعة المكونة من 77 وحدة بتخزين الحرارة داخل خزانات معزولة طوال اليوم. أما نظام التدفئة الكهربائي الاحتياطي فهو يعمل فقط عندما يكون الحرارة المخزنة غير كافية، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الكهرباء مقارنةً بالأنظمة التي تعتمد فقط على الطاقة الكهربائية.
هل يمكن تكرار هذا التصميم في مناطق أخرى ذات ارتفاعات عالية خارج التبت؟
نعم. نفس المعايير الهندسية تنطبق على المناطق الجبلية في الأنديز (بوليفيا، بيرو)، والهيمالايا (نيبال، بوتان)، وكذلك المناطق المرتفعة في آسيا الوسطى، حيث تكون شدة الأشعة فوق البنفسجية وظروف التجمد في الشتاء متشابهة. تقوم شركة SOLETKS بتوريد أنظمة مصممة خصيصًا لهذه المناطق للتصدير، وذلك وفقًا لاتفاقيات التوريد بالتصنيع حسب المواصفات المطلوبة أو حلول “التوريد الكامل”.
ما هي متطلبات الصيانة اللازمة لمجموعات الجمع رقم 77؟
يسمح التصميم القابل للتجميع بعزل المكونات الفردية لفحصها أو استبدالها دون الحاجة إلى إيقاف تشغيل النظام. تشمل أعمال الصيانة السنوية فحص طبقة الطلاء، وتفقد الضواغط وأجهزة التحكم، والتحقق من جودة سائل مكافحة التجمد، بالإضافة إلى مراجعة حالة الأنابيب. عادةً، يتطلب ذلك زيارة فني مدرب مرة واحدة كل ربع سنة.
قم ببناء نظام لتسخين المياه بالطاقة الشمسية يعمل على مستوى ثابت.
تقوم شركة “سولتكس” وشركتها التابعة “فيتيان نيو إنرجي” بتصميم أنظمة حرارية شمسية للاستخدام في المشاريع السياحية ذات الارتفاعات العالية والمناخات القاسية، وتُصدر هذه الأنظمة إلى أكثر من 60 دولة.
