هل من الممكن دمج وحدات إنتاج الغاز الحيوي مع منظومات الطاقة الشمسية الكهروضوئية لخفض التكلفة وتحقيق مزيد من الأرباح؟

قدم باحثون مصريون دراسة حول إمكانية إنشاء محطة هجينة كهروضوئية – غاز حيوي لإنتاج الطاقة الكهربائية من مصدرين للطاقات المتجددة, وذلك في مزرعة الأبقار الموجودة في قرية الحرية في القاهرة, بمساحة 6300 متر مربع, وتوصّلوا إلى أنّ كلفة انتاج الطاقة لهذه المحطة قد تبلغ $0.0226/kWh علماً أنها تتسع لـ 200 رأس من الأبقار.

وأوضح الباحثون أن الغاز الحيوي لإنتاج الطاقة الكهربائية هو أحد مصادر الطاقات المتجددة التي يتم فيها انتاج الكهرباء من مولدات تعمل بالغاز الحيوي, الذي يتم استحصاله من الهضم اللاهوائي anaerobic digestion  للسماد العضوي (مخلفات الأبقار), والنتيجة هي غاز الميتان.

إن السبب الرئيسي الذي دفع الباحثون لإجراء هذا البحث هو المشكلات التي تعاني منها هذه المزرعة نتيجةً للانقطاع المتكرر للتيار الكهربائي, مما يؤثّر على إنتاجية المزرعة و تعرض جودة منتجاتها من لحوم وألبان لتهديد عدم  استمرارية وحدات التبريد و هو ما يترتب عليه من خسائر مادية إضافية.

بيّنت الدراسة أنّ محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية تتطلب مساحة أكبر لإنتاج نفس الكمية من الطاقة الكهربائية في اليوم بالمقارنة مع محطّة الغاز الحيوي, بينما كانت التكلفة الأولية المتوقّعة لكلا المحطتين متقاربة جداً إذا صممتا لإنتاج كمية من الطاقة الكهربائية لأقل من 25 كيلووات.

وعندما تعمل المزرعة بحمولة كهربائية أقل من 45kW/h في اليوم فإنّ كلفة إنتاج الطاقة Cost of Energy (CoE)  لمحطة الغاز الحيوي أعلى من كلفة إنتاج الطاقة للمحطة الشمسية الكهروضوئية, والسبب في ذلك يعود لارتفاع ثمن المولدات الكهربائية العاملة بالغاز الحيوي, ولكن عندما تصبح حمولة المزرعة أكبر من 45kW/h في اليوم يغدو إنتاج الطاقة الكهربائية من محطة الغاز الحيوي هو الحل الأفضل والأوفر.

قُدِّرت الحمولة اليومية للمزرعة بحوالي 60kW/h, وكلفة إنتاج الطاقة الكهربائية من المحطة الشمسية الكهروضوئية بـ $0.029/kWh, و $0.0273/kWh بالنسبة لمحطة الغاز الحيوي, بينما قدّرت الكلفة النهائية للمحطة الهجينة الكهروضوئية-غاز حيوي بـ $0.0226/kWh أي أقل من المحطتين إذا عملتا بشكل مستقل, وتوّقع الباحثون عائد على الاستثمار للمشاريع المشابهة بقيمة 9%.

وفي نهاية البحث, أوصى الباحثون بأهمية استغلال و دمج مشاريع الطاقات المتجددة في قطاع الزراعة في مصر, مما يساهم في التنمية الريفية و استصلاح الأراضي الزراعية بالشكل الأفضل ويخفّض الطلب على الطاقة من الشبكة الوطنية للطاقة الكهربائية.

نشر الباحثون نتائجهم لدى Energy Reports في بحث بعنوان:

Case study for optimum techno-economic integration of PV and anaerobic digestion for sustainable agri-business