في السعي وراء مصادر طاقة مستدامة وسلسة، ظهرت البرك الشمسية كحل واعد في مجال الطاقة المتجددة. ومع استمرار ارتفاع الطلب العالمي على الطاقة في حين تتزايد المخاوف بشأن التأثير البيئي ونضوب الغاز الأحفوري، لم تكن أهمية الطاقة المتجددة أكثر أهمية من أي وقت مضى. توفر البرك الشمسية طريقة فريدة وفعالة لتسخير طاقة الشمس، والتي لم تعد وفيرة فحسب، بل أصبحت أيضًا سلسة وحرة.
مفهوم ومبدأ عمل البرك الشمسية
البركة الشمسية هي جسم مائي مصمم لجمع الطاقة الشمسية والحفاظ عليها في شكل حرارة. وهي تعمل بناءً على مبدأ وجود جسم مائي غير حراري وطبقي. تتكون البركة الشمسية عادةً من ثلاث طبقات سائدة: الطبقة الحملية العليا، وطبقة التدرج الملحي غير الحملية، والطبقة الحملية السفلية.
الطبقة الحملية العلوية هي الجزء العلوي من البركة الشمسية، وهي رقيقة نسبيًا وتحتوي على تركيز منخفض من الملح. يخترق ضوء الشمس هذه الطبقة ويسخن الماء. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض محتواها من الملح، فإن هذه الطبقة تتحدى انتقال الحرارة الحملية. أي أن الماء الدافئ في السطح يميل إلى الاندماج مع الماء البارد أدناه، مما يؤدي عادةً إلى تبديد الحرارة.
تحت الطبقة الحملية العلوية توجد طبقة التدرج الملحي غير الحملي. هذه الطبقة هي مفتاح آلية تخزين الكهرباء في البركة الشمسية. لديها تركيز ملح متزايد تدريجيًا من الأعلى إلى الأسفل. يمنع التدرج في الكثافة الناتج عن تركيزات الملح المختلفة في هذه الطبقة الحمل الحراري. ونتيجة لذلك، لا يمكن للكهرباء الحرارية الممتصة بواسطة الطبقات السفلية من البركة أن تفلت من الحمل الحراري. تتراكم هذه الحرارة المحاصرة بمرور الوقت في الطبقة الحملية السفلية، وهي الطبقة السفلية من البركة الشمسية. تتمتع الطبقة الحملية المنخفضة بوعي عالٍ بالملح ويمكنها تخزين كمية هائلة من الحرارة، والتي يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات.

أهمية البرك الشمسية في مجال الطاقة المتجددة
تلعب البرك الشمسية دورًا حاسمًا في محفظة الكهرباء المتجددة لأسباب مختلفة. أولاً، فهي مصدر موثوق للطاقة الحرارية. يمكن استخدام الحرارة المحفوظة في البركة الكهروضوئية لمجموعة من الأغراض، مثل تدفئة المنازل للمباني، وتدفئة الأنظمة الصناعية، وحتى توليد الطاقة الكهربائية من خلال دورة رانكين أو أنظمة تحويل الحرارة إلى طاقة مختلفة. وهذا يجعل البرك الكهروضوئية مناسبة لكل من تطبيقات الطاقة الصغيرة والكبيرة.
ثانيًا، للبرك الشمسية تأثير بيئي منخفض بشكل ملحوظ مقارنةً بمصادر الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري. فهي لا تنبعث منها غازات دفيئة أثناء التشغيل، مما يساهم في تقليل انبعاثات الكربون والتخفيف من تغير المناخ. كما أنها لا تُنتج تلوثًا للهواء مثل ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والجسيمات الدقيقة، والتي تُشكل خطرًا على صحة الإنسان والبيئة.
علاوة على ذلك، يمكن بناء البرك الشمسية في مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواقع الجغرافية، طالما توفر ضوء الشمس الكافي. وهذا يجعلها قابلة للوصول إلى العديد من المناطق حول العالم، بغض النظر عن قربها من موارد الطاقة المشتركة. ويمكن أيضًا دمجها بالمياه الجارية في أجسادنا أو بناؤها على الأراضي الهامشية، مما يقلل من الحاجة إلى حيازة الأراضي على نطاق واسع.
الدور الحاسم للأغشية الجيوممبرانية في البرك الشمسية
الأغشية الجيوممبرينية، مثل أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) وألواح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة، هي جوانب حيوية في بناء وتشغيل البرك الشمسية. تعمل هذه المواد كحاجز لمنع تسرب المياه من البركة الشمسية إلى التربة المحيطة. لا يمكن أن يؤدي التسرب إلى فقدان المياه في البركة الشمسية فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في تلف التربة الأساسية والمنشآت القريبة بسبب حركة الأملاح المحمولة بالماء.
أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة، على وجه الخصوص، مقاومة إلى حد ما للمواد الكيميائية والأشعة فوق البنفسجية والتدهور العضوي. لديهم قوة شد ومرونة عالية، مما يسمح لهم بتحمل الضغوط والآثار المرتبطة بتطوير وتشغيل البركة الشمسية. تم تصميم صفائح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة خصيصًا لمنح سطح نظيف وغير منفذ للبركة، مع التأكد من بقاء الماء داخل البركة والحفاظ على طبقة التدرج الملحي. يساعد استخدام الأغشية الجيولوجية في البرك الشمسية على تحسين الكفاءة والمتانة الطبيعية لنظام البركة الشمسية، مما يجعله حلاً أكثر إمكانية وجودة وقيمة للطاقة المتجددة.
الدور الحاسم للأغشية الجيوممبرانية
2.1 وظيفة الحاجز
تلعب الأغشية الجيوممبرانية، وخاصة أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة، دورًا حيويًا كحاجز في مشاريع البرك الشمسية. في البركة الشمسية، يكون احتواء الماء ذا أهمية قصوى. تتميز أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة بنفاذية منخفضة للغاية، مما يمنع الماء بفعالية من التسرب خارج البركة. وهذا أمر لا غنى عنه نظرًا لحقيقة أن أي فقدان للمياه يمكن أن يعطل طبقة تدرج الملح الأساسية لآلية تخزين الطاقة في البركة الشمسية.

على سبيل المثال، في مشروع بركة شمسية ضخمة الحجم، إذا حدث تسرب للمياه، فقد يتم تخفيف طبقة تدرج الملح أو حتى تدميرها تمامًا. سيؤدي هذا إلى انهيار الطبقة غير الحملية، وستفقد الحرارة عن طريق الحمل الحراري، مما يقلل من الكفاءة المعتادة للبركة الشمسية. تضمن خصائص مقاومة الماء والمضادة للتسرب لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة بقاء الماء داخل البركة، مما يحافظ على سلامة طبقة تدرج الملح.
علاوة على ذلك، تعمل الأغشية الجيوممبرينية أيضًا كحاجز ضد هجرة المواد الكيميائية. في بعض الحالات، قد تحتوي المياه الموجودة في البركة الشمسية أيضًا على أملاح معينة أو مكونات كيميائية أخرى. تمنع أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة هذه المركبات الكيميائية من التسرب إلى التربة المحيطة، مما يحمي الخصائص الكيميائية والفيزيائية للتربة. هذا لا يحمي البيئة المحيطة بالبركة الشمسية فحسب، بل يساعد أيضًا في الحفاظ على التوازن طويل المدى لهيكل البركة الشمسية.
2.2 الدعم الهيكلي
بالإضافة إلى وظيفتها كحاجز، توفر الأغشية الجيوممبرينية دليلاً هيكليًا مهمًا للبرك الشمسية. تُعد صفائح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة، بخصائصها العالية من القوة والمتانة، ضرورية في هذا الصدد. توضع صفائح البطانة في أسفل وجوانب البركة الشمسية، مما يُشكل قاعدة آمنة للكتلة المائية.
تسمح قوة الشد العالية لألواح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة لها بمقاومة الإجهاد الذي يمارسه الماء في البركة الشمسية. عندما تمتلئ البركة الشمسية بالماء، يمكن أن يتسبب وزن الماء في إجهاد كبير على هيكل البركة. يمكن لألواح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة تحمل هذا الإجهاد باستثناء التمزق أو التشوه، مما يضمن توازن البركة.
علاوة على ذلك، طوال مدة تطوير البركة الشمسية، يمكن لألواح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة المساعدة في توزيع الحمل بالتساوي. يمكنهم جسر المخالفات الصغيرة أو النقاط الحساسة في التربة الأساسية، مما يوقف تكوين الحفر أو الفشل الهيكلي الآخر. وهذا مهم بشكل أساسي في المناطق التي قد تكون فيها متطلبات التربة أقل من المثالية. على سبيل المثال، في المناطق ذات التربة الملساء أو الحرة، يمكن لألواح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة توفير التعزيز الحاسم لدعم وزن البركة الشمسية ومحتوياتها. بمرور الوقت، تضمن متانة صفائح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة أن الدليل الهيكلي الذي توفره يظل متسقًا، مما يساهم في استمرارية البركة الشمسية على المدى الطويل.
أنواع الأغشية الجيوممبرانية المستخدمة في مشاريع البرك الشمسية
3.1 غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة
أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) هي الأغشية الجيولوجية الأكثر استخدامًا في مشاريع برك الطاقة الشمسية. البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) هو راتنج بلاستيكي حراري يتميز بدرجة عالية من التبلور وعدم الاستقطاب. تتميز هذه الأغشية بخصائص مذهلة متنوعة تجعلها مثالية لتطبيقات برك الطاقة الشمسية.

أحد الجوانب الرئيسية لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة هو مقاومتها الكيميائية الرائعة. يمكنهم تحمل التعرض لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية، بما في ذلك الأملاح الموجودة في مياه البركة الشمسية. تضمن هذه المقاومة عدم تدهور الغشاء أو تآكله بمرور الوقت، مما يحافظ على سلامته ووظائفه. على سبيل المثال، في بركة شمسية ذات طبقة الحمل الحراري المنخفضة الوعي بالملح العالي، يمكن لغشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة منع الأملاح من مهاجمة المادة كيميائيًا، مما يضمن الأداء على المدى الطويل.
تتميز أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة أيضًا بمقاومة كبيرة للأشعة فوق البنفسجية. وعلى الرغم من أن البرك الشمسية مليئة بالمياه، إلا أن المكونات العليا للغشاء الأرضي قد تظل معرضة لأشعة الشمس أثناء البناء أو في حالة تقلبات مستوى المياه. إن قدرة أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة على تحمل الأشعة فوق البنفسجية المحتملة يمكنها الحفاظ على خصائصها المادية والميكانيكية على مدى سنوات عديدة من التعرض لأشعة الشمس. هذه المقاومة للأشعة فوق البنفسجية ضرورية لمتانة البركة الشمسية على المدى الطويل، حيث يجب أن يؤدي الغشاء المتدهور إلى تسرب المياه وفقدان قوة البركة الشمسية - قدرات التخزين.
خاصية أساسية أخرى لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة هي مرونتها المرغوبة. وعلى الرغم من كونها مادة قوية وطويلة الأمد، يمكن لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة أن تتوافق مع بنية أساس البركة الشمسية، سواء كانت مسطحة أو بها بعض المخالفات. وتوافق هذه المرونة على التركيب المريح، حيث يمكن وضع الغشاء وتعديله ليناسب الخطوط العريضة الخاصة بموقع البركة. كما يسمح للغشاء بمقاومة الحركات الطفيفة في التربة الأساسية إلى جانب التشقق أو التمزق، وهو أمر أساسي لتحقيق الاستقرار طويل الأمد لبنية البركة الشمسية. بفضل هذه الخصائص المختلطة، تُستخدم أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة على نطاق واسع في مبادرات البرك الشمسية في جميع أنحاء العالم، مما يوفر حلاً موثوقًا وعالي الجودة لاحتواء المياه وحماية الحاجز.
3.2 الأغشية الجيولوجية الأخرى
في حين أن أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة هي الأكثر شيوعًا في مشاريع البرك الشمسية، فإن أنواعًا مختلفة من الأغشية الجيولوجية تجد أيضًا وظائف في مواقف إيجابية.
على سبيل المثال، تتميز أغشية البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) بكثافة منخفضة على عكس أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة. يتميز البولي إيثيلين منخفض الكثافة بمرونة أكبر من البولي إيثيلين عالي الكثافة، مما قد يكون مفيدًا في بعض التطبيقات التي تتطلب مرونة شديدة، كما هو الحال في البرك ذات الأشكال غير المنتظمة بشكل لا يصدق أو في المناطق ذات حركة الأرضية جيدة الحجم. ومع ذلك، يتميز البولي إيثيلين منخفض الكثافة بقوة شد منخفضة وهو أقل مقاومة كيميائيًا من البولي إيثيلين عالي الكثافة. في البركة الشمسية، يمكن أن تؤدي المقاومة الكيميائية المنخفضة بشكل ملحوظ للبولي إيثيلين منخفض الكثافة إلى جعله أكثر عرضة للتحلل من الأملاح والعوامل الكيميائية الأخرى في مياه البركة بمرور الوقت. ونتيجة لذلك، لم تعد أغشية البولي إيثيلين منخفض الكثافة تُستخدم بشكل متكرر مثل أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة في مشاريع البرك الشمسية، ولكن يمكن أيضًا رؤيتها في حالات محددة حيث تكون مرونتها الخاصة عاملاً جوهريًا.
الأغشية الأرضية المصنوعة من الإيثيلين - البروبيلين - ديين مونومر (EPDM) هي خيار آخر. EPDM هي مادة مطاطية اصطناعية. توفر الأغشية الأرضية المصنوعة من EPDM مقاومة رائعة للعوامل الجوية والأوزون والأشعة فوق البنفسجية. كما أنها تتمتع بمرونة مناسبة ويمكن ربطها معًا بسهولة. ومع ذلك، فإن أغشية EPDM تكون عادةً أكثر تكلفة من أغشية HDPE، مما يحد من استخدامها الواسع في مشاريع البرك الشمسية. يمكن أيضًا اختيار EPDM للبرك الشمسية في المناطق ذات الظروف البيئية القاسية للغاية، مثل المناطق المرتفعة ذات الأشعة فوق البنفسجية العالية أو المناطق ذات التركيز العالي للأوزون، حيث يمكن أن تبرر مقاومتها للعوامل الجوية الأكثر فعالية التكلفة الأعلى.

تركيب وصيانة الأغشية الجيوممبرانية
4.1 عملية التثبيت
إن الإعداد المثالي للأغشية الجيوممبرانية أمر بالغ الأهمية للأداء والكفاءة على المدى الطويل لمشاريع البرك الشمسية. قبل التثبيت، من الضروري الحصول على إرشادات شاملة عبر الإنترنت. يجب تطهير المنطقة المجاورة التي سيتم بناء البركة الشمسية فيها من أي حطام أو صخور أو نباتات قد تؤدي بلا شك إلى ثقب أو إتلاف الغشاء الجيوممبراني. يجب تسوية سطح التربة وضغطها لتوفير قاعدة نظيفة ومستقرة. يمكن أن تتسبب أي مخالفات في السطح في حدوث نقاط ضغط على الغشاء الجيوممبراني، مما يؤدي إلى الفشل المبكر.
عندما يتعلق الأمر بالوضع الحقيقي للغشاء الجيوممبرين، يجب الحرص على التأكد من الملاءمة المرغوبة. عادةً ما يتم فرد صفائح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة ونشرها في جميع أنحاء الموقع المنظم. من الضروري فرد الصفائح بطريقة تقلل من التجاعيد والثنيات. في مشاريع البرك الشمسية الضخمة، يمكن أيضًا استخدام المعدات الميكانيكية مثل الجرارات أو البكرات للمساعدة في طريقة وضع الأغشية الجيوممبرينية الضخمة، بينما يمكن تركيب المساحات الأصغر يدويًا.
أثناء عملية التركيب، يُعد التداخل بين صفائح الغشاء الجيوممبرين المتجاورة عاملاً ضروريًا. عادةً ما يكون عرض التداخل خاصًا في تصميم المشروع، ولكن من الشائع أن يكون حوالي 10-15 سم. يضمن هذا التداخل وجود نسيج كافٍ لرابطة قوية وموثوقة طوال عملية اللحام. يجب محاذاة حواف صفائح الغشاء الجيوممبرين المتداخلة بعناية للتأكد من وجود تداخل موحد.
اللحام هو النهج الرئيسي لعضوية صفائح الغشاء الجيوممبراني معًا لتشكيل حاجز مستمر غير منفذ. اللحام بالإسفين الساخن هو تقنية مستخدمة على نطاق واسع لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة. في هذه العملية، يتم تسخين الحواف المتداخلة للأغشية الجيوممبرانية باستخدام آلة لحام الإسفين الساخن. تتسبب الحرارة في ذوبان نسيج البوليمر لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة. بمجرد أن يكون القماش في حالة شبه منصهرة، يتم استخدام الضغط لدمج الطبقتين معًا. يتم ضبط سرعة اللحام ودرجة الحرارة وإعدادات الضغط بعناية بناءً على سمك الغشاء الجيوممبراني والمتطلبات البيئية في موقع التثبيت. على سبيل المثال، في الطقس البارد، قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى درجات حرارة لحام أعلى لضمان ذوبان مناسب لمادة البولي إيثيلين عالي الكثافة.
هناك اعتبار حيوي آخر في جميع أنحاء اللحام وهو جودة اللحام. يجب فحص طبقات اللحام بصريًا بحثًا عن أي علامات وأعراض عيوب، مثل الاندماج غير المكتمل أو الثقوب أو المخالفات. يمكن أيضًا استخدام طرق الاختبار غير السلبية، مثل اختبار إجهاد الهواء، لتأكيد سلامة اللحامات. في اختبار إجهاد الهواء، يتم ضخ الهواء في المنطقة بين الطبقتين الملحومتين للغشاء الأرضي. إذا كان اللحام سليمًا، فسيظل ضغط الهواء آمنًا لفترة زمنية محددة. إذا كان هناك تسرب، فسوف ينخفض ​​الضغط، مما يشير إلى الحاجة إلى إعادة اللحام أو الإصلاح.
4.2 اعتبارات الصيانة
الحماية المنتظمة للأغشية الأرضية في البرك الكهروضوئية ضرورية لضمان استمرار فعاليتها وطول عمرها. أحد العوامل الرئيسية للتجديد هو الفحص المنتظم. يجب إجراء عمليات التفتيش مرة واحدة على الأقل في السنة، ومع ذلك قد تكون الاختبارات المنتظمة أكثر جوهرية في المناطق ذات الظروف البيئية المفرطة أو المناطق عالية الحركة حول البركة الكهروضوئية. أثناء عمليات التفتيش، يجب فحص السطح الكامل للغشاء الأرضي بصريًا بحثًا عن أي علامات أو أعراض للتلف. يتضمن ذلك البحث عن الثقوب أو التمزقات أو الشقوق أو المناطق التي قد يكون تم فيها رفع الغشاء الأرضي أو فصله عن التربة الأساسية. يجب إيلاء اهتمام خاص لطبقات اللحام، لأنها المناطق الأكثر عرضة للتسربات المحتملة.

تنظيف الغشاء الأرضي هو مهمة حماية حيوية أخرى. بمرور الوقت، يمكن أن تتراكم الحطام والأوساخ والطحالب على سطح الغشاء الأرضي. هذا لا يؤثر فقط على مظهر البركة الشمسية ولكن يمكن أن يضر الغشاء الأرضي أيضًا. نمو الطحالب، على سبيل المثال، يمكن أن يجذب الرطوبة ضد الغشاء، مما يؤدي إلى التدهور. لتسهيل الغشاء الأرضي، يمكن استخدام فرشاة ذات شعيرات ناعمة ومنظف لطيف غير كاشط. يجب تجنب المواد الكيميائية القاسية، لأنها يمكن أن تلحق الضرر بنسيج البوليمر لغشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة. في بعض الحالات، يمكن أيضًا استخدام رذاذ ماء منخفض الضغط لشطف الحطام الحر.
إذا تم اكتشاف أي إصابة أثناء الفحص، فإن الإصلاح الفوري ضروري. يمكن إصلاح الثقوب أو التمزقات الصغيرة بانتظام باستخدام رقعة. يجب تنظيف المكان المكسور تمامًا أولاً للتخلص من أي غبار أو حطام. ثم يتم قطع رقعة من مادة الغشاء الجيوممبرين المتساوية، أكبر بقليل من المنطقة المكسورة. يتم تسخين حواف الرقعة والمكان المكسور باستخدام مسدس هواء دافئ أو أداة لحام صغيرة الحجم. بمجرد ذوبان المواد، يتم الضغط على الرقعة بقوة على المنطقة المكسورة وتثبيتها في المنطقة حتى يبرد القماش ويتصلب مرة أخرى. قد تتطلب مناطق الضرر الأكبر أيضًا إصلاحات جوهرية إضافية، مثل تغيير منطقة من الغشاء الجيوممبرين. في مثل هذه الحالات، تتم إزالة المنطقة المكسورة بحذر، ويتم توصيل قطعة جديدة من الغشاء الجيوممبرين ولحامها في مكانها، باتباع نفس تقنيات الإعداد واللحام كما هو الحال طوال مدة البناء الأولي.
بالإضافة إلى عمليات التفتيش والإصلاحات الجسدية، من الضروري أيضًا مراقبة المتطلبات البيئية حول البركة الشمسية. يمكن أن تؤثر التغيرات في درجة الحرارة والرطوبة ومتطلبات التربة على الأداء العام للغشاء الأرضي. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي التقلبات الشديدة في درجات الحرارة إلى تمدد الغشاء الأرضي وتقلصه، مما قد يؤدي إلى حدوث شقوق إجهادية. إذا تم اكتشاف تغييرات كبيرة في المناطق المحيطة، فيجب اتخاذ تدابير جيدة لحماية الغشاء الأرضي، مثل إضافة المزيد من العزل أو ضبط إدارة مستوى الماء في البركة الشمسية. من خلال اتباع إجراءات الصيانة هذه، يمكن للغشاء الجيوممبريني في البركة الشمسية أن يستمر في العمل بكفاءة لسنوات عديدة، مما يساهم في النجاح المنتظم لمشروع الكهرباء المتجددة.
دراسات حالة لمشاريع برك الطاقة الشمسية الناجحة
5.1 المشروع أ
في مشروع بركة شمسية مُقام في منطقة شبه قاحلة، كان استخدام أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة ضروريًا لنجاحه. هدف المشروع إلى توفير الطاقة الحرارية لمنشأة زراعية قريبة، وبشكل عام لتدفئة البيوت الزجاجية خلال الأشهر الأقل حرارة.
تم تطوير البركة الشمسية باستخدام غشاء HDPE كبير الحجم كبطانة. تم تنفيذ عملية التثبيت بحذر، مع التركيز على ضمان وجود حاجز سلس ومقاوم للتسرب. تم اختبار المقاومة الكيميائية الهائلة لغشاء HDPE حيث كانت مياه البركة تحتوي على نسبة عالية جدًا من الملح بسبب مصدر المياه المحلي. على مدار سنوات التشغيل، لم يظهر غشاء HDPE أي علامات أو أعراض للتدهور من الأملاح الموجودة في الماء.
أدى استخدام غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة في هذا التحدي إلى تحقيق فوائد مالية كبيرة. فمن خلال وقف تسرب المياه، تمكنت البركة الشمسية من الحفاظ على مستوى المياه وسلامة طبقة التدرج الملحي. وقد أدى ذلك إلى تخزين مستمر للحرارة وإنتاج طاقة فعال. ووفر المرفق الزراعي قدرًا كبيرًا من المال على وقود التدفئة النموذجي، مثل الغاز الطبيعي. كما أن الأداء الآمن للبركة الشمسية، بفضل غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة الموثوق به، قلل أيضًا من الحاجة إلى الحفظ والإصلاحات المنتظمة، مما أدى أيضًا إلى خفض التكاليف.
5.2 المشروع ب
نُفِّذت مهمةٌ أخرى مذهلةٌ لإنشاء بركةٍ شمسية في منطقةٍ ساحلية. كانت هذه المهمة أكثر تعقيدًا إذ كان عليها مواجهة البيئة الساحلية القاسية، بالإضافة إلى الرطوبة العالية والرياح العاتية والتعرض للهواء الملوث بالملح، بالإضافة إلى التحديات الاعتيادية التي تواجهها البركة الشمسية.
تم اختيار غشاء HDPE عالي الجودة لمقاومته للأشعة فوق البنفسجية ومتانته. أثناء التركيب، تم اتخاذ المزيد من الاحتياطات لحماية الغشاء من التلف المحتمل طوال عملية البناء، والتي كانت قلقة من التعامل مع التضاريس الساحلية غير المستوية. تم لحام اللحامات المتداخلة لألواح بطانة HDPE بدقة رائعة، وتم تنفيذ تدابير تحكم مرضية وشاملة لضمان سلامة اللحامات.
فيما يتعلق بالتأثير البيئي، كان استخدام غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة في مشروع البركة الشمسية هذا خطوة عالية الجودة. حيث وفرت البركة الشمسية كهرباء حرارية سلسة لمركز محلي قريب، مما قلل من اعتماد المركز على أنظمة التدفئة التي تعمل بالوقود الأحفوري. وقد أدى ذلك بدوره إلى تقليل البصمة الكربونية للمركز المحلي. كما ساهم غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة في السلامة البيئية النموذجية من خلال منع تسرب أي موارد يحتمل أن تكون ضارة من البركة الشمسية إلى النظام البيئي الساحلي المحيط. لقد أثبت نجاح المشروع أن الأغشية الجيولوجية مثل أغشية البولي إيثيلين عالية الكثافة يمكن استخدامها بشكل صحيح في البيئات الصعبة للمساعدة في مبادرات الطاقة المتجددة والحصول على كل من الفوائد المالية والبيئية.

التحديات والحلول في تطبيقات الأغشية الجيوممبرينية
6.1 التحديات
على الرغم من المزايا العديدة والاستخدام الكبير للأغشية الجيوممبرينية في مشاريع البرك الشمسية، إلا أن فائدتها لم تعد تمنع التحديات. أحد التحديات المهمة هو تأثير الظروف المناخية القاسية. في المناطق ذات المناخات ذات درجات الحرارة العالية، يمكن أن تتعرض البرك الشمسية لأشعة الشمس الزائدة ودرجات الحرارة المرتفعة لفترات طويلة. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع شيخوخة الأغشية الجيوممبرينية، وخاصة أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة. يمكن للحرارة أن تتسبب في تلف سلاسل البوليمر في نسيج البولي إيثيلين عالي الكثافة، مما يؤدي إلى فقدان الخصائص الميكانيكية مثل قوة الشد والمرونة. يمكن أن يؤدي هذا التدهور إلى زيادة خطر تشقق الغشاء الجيوممبريني أو تمزيقه، مما قد يؤدي بدوره إلى تسرب المياه وفقدان قدرات تخزين الكهرباء في البركة الشمسية.
بالإضافة إلى تحديات درجات الحرارة المرتفعة، تشكل البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة أيضًا مشكلات. في المناطق الخالية من الدماء، يمكن أن يظهر الغشاء الأرضي هشًا عند درجات الحرارة المنخفضة. عندما تنخفض درجة الحرارة عن درجة حرارة انتقال المادة الزجاجية، يمكن أن يفقد غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة مرونته ويظهر أكثر عرضة للتشقق. وينطبق هذا بشكل خاص أثناء عمليات ملء وتفريغ البركة الشمسية، حيث تكون الضغوط الميكانيكية على الغشاء الأرضي أكبر في هذه الأوقات. إذا تشقق الغشاء الأرضي بسبب هشاشة درجات الحرارة المنخفضة، فقد يعرض سلامة البركة الشمسية للخطر ويتطلب إصلاحات فاخرة.
مهمة أخرى كبيرة الحجم هي شيخوخة النسيج. بمرور الوقت، وحتى في ظل الظروف البيئية العادية، تكون الأغشية الجيولوجية عرضة للشيخوخة. يحدث هذا التقدم في السن في المقام الأول من خلال عناصر مثل الأشعة فوق البنفسجية والأكسدة والتحلل الكيميائي. على الرغم من أن أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة تتمتع ببعض درجات مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، إلا أن التعرض طويل المدى لأشعة الشمس يمكن أن يسبب تفاعلات أكسدة الصورة. يمكن أن تؤدي هذه التفاعلات إلى تكوين جذور حرة في بنية البوليمر، مما قد يؤدي إلى إتلاف سلاسل البوليمر وتسبب تدهور النسيج. يمكن أن تظهر الأكسدة أيضًا عندما يتلامس الغشاء الجيولوجي مع الأكسجين في الهواء أو الماء. قد يحدث تدهور كيميائي إذا احتوت مياه البركة الشمسية على مواد كيميائية معينة قد تتفاعل مع مادة الغشاء الجيوممبرين. ومع تقدم عمر الغشاء الجيوممبرين، يتدهور أداؤه باستمرار، مما يقلل من فعاليته كحاجز ودليل هيكلي في البركة الشمسية.
6.2 الحلول
لمواجهة تحديات الظروف الجوية الشديدة، يمكن تنفيذ عدد غير قليل من الخيارات. بالنسبة للبيئات ذات درجات الحرارة العالية، فإن استخدام الأغشية الأرضية ذات خصائص مقاومة الحرارة العالية هو خيار يمكن التحكم فيه. ينتج بعض المنتجين أغشية HDPE متخصصة مع مكونات تعزز استقرار حرارتها. يمكن أن تعمل هذه المكونات كمثبتات للحرارة، مما يمنع سلاسل البوليمر من الانهيار عند درجات الحرارة العالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن توفير اللون للبركة الشمسية يمكن أن يقلل بشكل كبير من تعرض الغشاء الأرضي لدرجة الحرارة. يمكن تنفيذ ذلك عن طريق وضع شكل ملون فوق البركة أو استخدام أغطية عائمة لا توفر اللون فحسب بل تساعد أيضًا في الحد من تبخر الماء.
في المناطق ذات درجة الحرارة الصفراوية، يعد اختيار الأغشية الجيولوجية ذات المرونة الأعلى في درجات الحرارة المنخفضة أمرًا بالغ الأهمية. يتم تصنيع بعض أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة باستخدام بوليمرات دقيقة أو مكونات تزين أدائها في درجات الحرارة المنخفضة. يمكن لهذه المواد الحفاظ على مرونتها وكهربائها الميكانيكية حتى في ظروف التجمد. يمكن أن يساعد عزل البركة الكهروضوئية أيضًا في التخفيف من آثار درجات الحرارة المنخفضة. يمكن أن يمنع تركيب طبقات العزل حول البركة الماء والغشاء الجيولوجي من التبريد بسرعة كبيرة، مما يقلل من خطر أن يصبح الغشاء الجيولوجي هشًا.
لمكافحة شيخوخة النسيج، بما في ذلك مكافحة الشيخوخة، يعد تجار التجزئة في مرحلة ما من نظام تصنيع الغشاء الأرضي حلاً هائلاً. يمكن إضافة مضادات الأكسدة إلى نسيج البولي إيثيلين عالي الكثافة لإيقاف تفاعلات الأكسدة. تعمل مضادات الأكسدة هذه من خلال إزالة الجذور الحرة، وهي السبب الأكثر أهمية للتدهور الناتج عن الأكسدة. يمكن أيضًا إنتاج مثبتات الضوء، مثل ممتصات الأشعة فوق البنفسجية ومثبتات الضوء الأميني المعوق (HALS)، لحماية الغشاء الأرضي من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية. يمكن لهذه المثبتات امتصاص أو تبديد طاقة فوتونات الأشعة فوق البنفسجية، مما يمنعها من إلحاق الضرر ببنية البوليمر.
أثناء تشغيل وحفظ البركة الكهروضوئية، من المهم تقليل تعرض الغشاء الأرضي للعوامل الجوية. يمكن أن يحمي تغطية الغشاء الأرضي بطبقة واقية من التربة أو الحصى أو مواد أخرى من ضوء الشمس المباشر ويحد من معدل الشيخوخة. يجب إجراء عمليات تفتيش منتظمة للتعرف على أي أعراض للشيخوخة أو التلف مبكرًا. إذا تم تحديد أي مشاكل، فيمكن إجراء إصلاحات أو استبدالات على الفور لضمان الأداء المستمر للبركة الكهروضوئية.

المساهمة في تنمية الطاقة المستدامة
ستستمر الأغشية الأرضية في لعب دور حاسم في تعزيز تطوير الكهرباء المستدامة. من خلال تمكين التشغيل الصديق للبيئة للبرك الشمسية، فإنها تساهم في تقليل انبعاثات وقود الاحتباس الحراري المرتبطة بمصادر الطاقة المعتادة. مع اقتراب العالم من مستقبل منخفض الكربون، سيصبح استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل البرك الشمسية، بدعم من استخدام الأغشية الأرضية، أكثر وأكثر أهمية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن تحسين واستخدام الأغشية الأرضية في مبادرات البرك الكهروضوئية يمكن أن يؤدي إلى طفرة مالية في قطاع الكهرباء المتجددة. ويشمل ذلك ظهور وظائف في التصنيع والتركيب والصيانة. كما أن طفرة صناعة البرك الكهروضوئية، التي تسهلها الأغشية الأرضية، يمكن أن تحفز أيضًا الصناعات المرتبطة بها، مثل تخزين الطاقة وتقنيات تحويل الحرارة إلى طاقة. وبشكل عام، فإن الاحتمالات المستقبلية للأغشية الأرضية في الطاقة المتجددة مشرقة، مع إمكانية إحداث تأثير كامل الحجم على التحول العالمي إلى الطاقة المستدامة.
خاتمة
الأغشية الجيوممبرينية، وخاصة أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة وألواح بطانة البولي إيثيلين عالي الكثافة، ضرورية لمبادرات البرك الشمسية في قطاع الطاقة المتجددة. فهي تعمل كحواجز موثوقة، تمنع تسرب المياه والهجرة الكيميائية، بينما تقدم أيضًا دعمًا هيكليًا لضمان التوازن طويل الأمد للبرك الشمسية. وعلى الرغم من التحديات مثل الظروف المناخية القاسية وشيخوخة النسيج، فإن الحلول مثل ابتكار النسيج والتجديد المرغوب فيه يمكن أن تزين أدائها ومتانتها.
لقد أثبتت أبحاث الحالة الناجحة فعالية الأغشية الأرضية في مشاريع البرك الشمسية، مما يوفر فوائد مالية وحماية للبيئة. وبالنظر إلى المستقبل، فإن مستقبل الأغشية الأرضية في مجال الطاقة المتجددة واعد، مع إمكانية التحكم فيه في ابتكار الملابس وتوسيع المرافق. وبينما نحاول تحقيق مستقبل كهرباء مستدام، يجب إيلاء المزيد من الاهتمام لوظيفة الأغشية الأرضية في مشاريع البرك الشمسية. يمكن لبرامجهم الأوسع أن تقدم مساهمات كبيرة في تقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري، والتخفيف من تغير المناخ المحلي، وتحقيق أهداف التحسين المستدام العالمية.

اتصل بنا

اسم الشركة: Shandong Chuangwei New Materials Co., LTD

شخص الاتصال: جادين سيلفان

رقم الاتصال :+86 19305485668

واتساب:+86 19305485668

البريد الإلكتروني للمؤسسة:cggeosynthetics@gmail.com

عنوان المؤسسة: حديقة ريادة الأعمال، منطقة دايو، مدينة تاي آن،

مقاطعة شاندونغ