Search In this Thesis
   Search In this Thesis  
العنوان
المردود البيئي لإستخدامات الطاقة الشمسية في مصر:
المؤلف
شومان، هبة الله فتحي محمد موسى.
هيئة الاعداد
باحث / هبة الله فتحى محمد موسى
مشرف / عبد العزيز عبد اللطيف
مشرف / متولى عبد الصمد
مناقش / ناجا عبد الحميد
الموضوع
الطاقة الشمسية
تاريخ النشر
2018.
عدد الصفحات
210ص. :
اللغة
العربية
الدرجة
ماجستير
التخصص
العلوم البيئية (متفرقات)
تاريخ الإجازة
1/1/2018
مكان الإجازة
جامعة عين شمس - معهد البيئة - العلوم الانسانية
الفهرس
يوجد فقط 14 صفحة متاحة للعرض العام

from 209

from 209

المستخلص

مقدمة
تعتبر الطاقة الشمسية إحدى الخيارات الإستراتيجية الرئيسية لتلبية الإحتياجات المستقبلية والمحلية والعالمية من الطاقة حيث أنها تمتاز بتوافرها في معظم دول العالم، علاوة على كونها طاقة نظيفة غير ملوثة للبيئة ولا تحدث ضوضاء، كما يمكن تصنيعها محليا مما يتلائم مع واقع وأحتياجات تنمية العديد من المجالات، والطاقة الشمسية طاقة متجددة وباقية إلى الأبد بمعنى أنها مصدر مأمون لا يمكن احتكاره، كما أن استخدام الطاقة الشمسية في إنتاج الكهرباء في العديد من المناطق النائية والريفية يساعد على تحسين مستوى المعيشة للأفراد، وتوفير احتياجات هذه المناطق من الكهرباء بالتكلفة المناسبة لهم، علاوة على تحسين نوعية الحياة لما يوفره من خدمات تعليمية وصحية أفضل لسكان هذه المناطق. كما يوفر عددا من فرص العمل للعمالة المحلية في هذه المناطق في مجالات تصنيع وتركيب معدات الطاقة المتجددة وصيانتها.
ثانياً: مشكلة الدراسة
تتمثل مشكلة البحث فيما يلي:
تحظى الطاقة المتجددة بوجه عام والشمسية منها بوجه خاص اهتماماً على المستويين العالمي والمحلى. أما على المستوى العالمي فإن قطاع الطاقة الشمسية قد نبدى نجاحا مذهلا في العديد من بلدان العالم بعد بلوغ تكلفته إلى القدر الذي يعادل تكلفة الوقود الأحفوري، وتؤدي مواصلة عمليات الابتكار إلى إنخفاض تكلفة الألواح الشمسية في الوقت الذي ترتفع فيه تكلفة الوقود الأحفوري، وهو ما سيجعل من الطاقة الشمسية قادرة على تقديم أسعار تنافسية بصورة متواصلة.
أما على المستوى المحلى هناك عجز كبير في الإمداد بالطاقة الكهربائية نتيجة محدودية الإمداد بالوقود لمحطات توليد الكهرباء التقليدية الأمر الذي أدى إلى حدوث انقطاعات يومية للكهرباء وخاصة في فصل الصيف، كما يتسم مزيج الطاقة بعدم التوازن أي أنه غير آمن في الوضع الحالي، حيث يمثل الوقود الأحفوري (الغاز الطبيعي والمازوت) نسبة كبيرة من إجمالي احتياجات الطاقة في مصر، علاوة على زيادة الوعي بأهمية إعادة الاتزان الحالي لمزيج الطاقة وضرورة إعادة النظر في تنويع مصادر الطاقة بما يحقق تعظيم الاستفادة من الموارد المحلية والتي تتمتع بصفة الاستدامة والاستقرار في الأسعار وهي سمات تمتاز بها مشروعات إنتاج الكهرباء من المصادر المتجددة أخذاً في الاعتبار ثراء مصر من هذه الموارد لمواجهة نسبة من الزيادة في الطلب على الطاقة الكهربائية خاصة أن اقتصاديات وتكلفة إنتاج الكهرباء من طاقة الرياح ونظم الخلايا الفوتوفولتية أصبحت منافسة للكهرباء المنتجة من الوقود الأحفوري في حالة عدم تقديم أي دعم لها، ومساهمتها الفعالة في خفض الانبعاثات الملوثة للبيئة، أدت كل هذه العوامل إلى تبني الدولة لإقرار عدة تدابير وتشريعات في زمن قياسي، فيما قد يكون ثورة في التشريعات المطلوبة لدعم مصادر الطاقة المتجددة وخاصة طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وكانت البداية بتعديل اسم وزارة الكهرباء والطاقة ليصبح وزارة الكهرباء والطاقة المتجددة في مارس 2014 كإشارة واضحة نحو زيادة اهتمام الدول بالطاقة المتجددة، ثم العمل على تذليل الصعاب وإزالة العقبات وتشجيع ودفع الجهود والتخطيط والإعداد وبأفكار وإجراءات غير تقليدية بهدف الإسراع بإنشاء مشروعات بقدرات كبيرة بواسطة القطاع الخاص في غضون السنوات القليلة القادمة، لتوليد الكهرباء وتوفير الوقود وخفض الانبعاثات.
تقديرا لحجم المشكلة التي تعانيها مصر في مجال الطاقة بوجه عام خصوصا في ظل النقص المستمر في الوقود الحفرى، رغم ما تتمتع به من سمات طبيعية تجعل منها ليست فقط مستهلكة للطاقة الشمسية وإنما مصدرة لها أيضاً مستقبلا. إذ أن التوسع في استخدام الطاقة الشمسية وتقييم تجاربها يجعلها تسهم على المدى البعيد في توفير بدائل متجددة للطاقة يمكن استثمارها في إدارة المشروعات الصناعية والزراعية وإضاءة المنازل مستقبلا.
لذلك فإنه تم توجيه الطالبة منذ البداية نحو دراسة الطاقة الشمسية في مصر، والمردود البيئي لاستخدامات الطاقة الشمسية لتقليل كمية الملوثات الناتجة الوقود الحفرى ومدى تأثير استخدام الطاقة المتجددة وبالأخص الشمسية في التنمية المستدامة، ودراسة استخدامات الطاقة الشمسية في العديد من المجالات.
ثالثاً: أهداف الدراسة
يهدف البحث إلى تحقيق الأهداف التالية:
1. دراسة المتوسط السنوي للإشعاع الشمسي في مصر.
2. دراسة كمية الطاقة المحتملة من المتوسط السنوي للإشعاع الشمسي في مصر.
3. دراسة المعدل الفصلي للإشعاع الشمسي وطاقته على مدار فصول السنة في مصر.
4. دراسة العوامل المؤثرة في الطاقة الشمسية.
5. دراسة استخدامات الطاقة الشمسية.
6. دراسة المشكلات التي تعيق الاستثمار بمجال الطاقة الشمسية في مصر وكيفية التغلب عليها.
7. دراسة مخاطر استخدام الطاقة التقليدية بمحطات الكهرباء.
8. دراسة دور الطاقة الشمسية في تحقيق التنمية المستدامة والأمن البيئي.
9. دراسة دور الطاقة الشمسية في تحقيق التنمية.
10. دراسة مستقبل الطاقة الشمسية في مصر.
رابعا: منهجية الدراسة
من أجل تحقيق أهداف الدراسة استخدمت الباحثة المنهج الوصفي التحليلي والذي يعرف بأنه طريقة في البحث تتناول أحداث وظواهر وممارسات موجودة متاحة للدراسة والقياس كما هي دون تدخل الباحث في مجرياتها ويستطيع الباحث أن يتفاعل معها ويصفها ويحللها، وتهدف هذه الدراسة إلى دراسة استخدامات الطاقة الشمسية من خلال دراسة (لعملاء مشروعات الطاقة الشمسية في مصر والشركات الخاصة بالطاقة الشمسية والمتجددة).
تم الاعتماد على المنهج الوصفي التحليلي من خلال وصف الجوانب المتعلقة بموضوع الطاقة الشمسية وتحليل مدى مساهمة الطاقة الشمسية في تحقيق التنمية المستدامة في مصر.
كما تم الاعتماد على المنهج التطبيقي ومن خلاله يتم استقصاء العلاقات السببية بين المتغيرات التي قد يكون لها أثر على أستخدام الطاقة الشمسية في مصر ومعرفة جميع العوامل التي تؤثر عليها.
كما تم أيضاً استخدام منهج النظم الذي من خلاله يتم دراسة العلاقة بين العناصر والمتغيرات والعوامل المؤثرة في النظام ككل بدل الاقتصار على دراسة العناصر فقط أو دراسة عنصر واحد مع افتراض ثبات العناصر الأخرى ويعتبر هذا المنهج كلي يدرس الكل ليصل للتفاصيل وليس العكس أن يتم دراسة المفردات للوصول للكل؛ حيث يدل مفهوم النظام أنه ليس هنالك ظاهرة منفصلة لحالها بل هي مفردة في تناغم أو تنافر مع مفردات أخرى، وأي دراسة للمفردة معزولة عن نطاق المفردات الأخرى في النظام يعني أمر غير حقيقي ولا يمثل الواقع بدقة.
خامساً: أدوات الدراسة
‌أ- البيانات الإحصائية
• البيانات المناخية ممثلة في الإشعاع الشمسي والحرارة وعدد ساعات السطوع الشمسي وكمية السحب وكمية الطاقة المحتملة من الإشعاع الشمسي المباشر.
• بيانات عن ملوثات الغلاف الجوى الناتجة عن استخدام الوقود الحفرى في إنتاج الطاقة الكهربائية، والمتعلقة كذلك بحركة المركبات في بعض الطرق الرئيسية.
‌ب- بيانات الدراسة الميدانية والإستقصاء الميدانى:
• البيانات الأولية:
ذلك بالبحث في الجانب الميداني بتوزيع استبيانات لدراسة بعض مفردات البحث وحصر وتجميع المعلومات اللازمة في موضوع البحث، ومن ثم تفريغها وتحليلها باستخدام برنامج SPSS (Statistical Package for Social Science) الإحصائي واستخدام الاختبارات الإحصائية المناسبة بهدف الوصول لدلالات ذات قيمة ومؤشرات تدعم موضوع الدراسة، وذلك باستخدام:
1. مقاييس الإحصاء الوصفي: اعتمادا على التكرارات والنسب المئوية.
2. المتوسطات والانحرافات المعيارية.
• البيانات الثانوية:
قد قامت الباحثة بمراجعة الكتب والدوريات والمنشورات الخاصة أو المتعلقة بموضوع قيد الدراسة، والتي تتعلق بدراسة (لعملاء مشروعات الطاقة الشمسية في مصر)، وأية مراجع قد ترى الباحثة أنها تسهم في إثراء الدراسة بشكل علمي، ومن خلال اللجوء للمصادر الثانوية في الدراسة، وقد تم التعرف على الأسس والطرق العلمية السليمة في كتابة الدراسات، وكذلك أخذ تصور عام عن آخر المستجدات التي حدثت وتحدث في مجال الدراسة.
بهدف جمع المعلومات الميدانية عن المشروعات وعمل استقصاء عن مدى الإفادة منها في العديد من المشروعات المختلفة، والوقوف عن أهم الآثار الناتجة عنها أو المخاطر التي قد تحول دون التوسع في استخدامها.
‌ج- صور الأقمار الصناعية:
تفيد صور الأقمار الصناعية بدقة وضوح قدرها 30 ×30 متر في عمل خرائط للغطاءات الأرضية وتصنيف مظاهر السطح. كما تفيد نماذج الارتفاعات الرقمية في دراسة أشكال السطح الرئيسية وعلاقتها بالمشروعات المقامة ودراسة درجات الانحدار.
تعتمد دراسة الإشعاع الشمسي في مصر على البيانات الخاصة بمتوسط الإشعاع الشمسي في مصر لمدة 30 عاما للفترة من 1970 – 2000 وفقا لدراسة كل من Fick and Hijmans (2017)، والمتوفرة بياناتها عبر الرابط (http://www.worldclim.org/) وذلك للإصدار الثانى للعالم، وهى بيانات مستقاة للفترة الزمنية من 1970-2000 من 9000 محطة مناخية على مستوى العالم، فضلا عن صور الأقمار الصناعية. وقدم تم معالجة هذه البيانات مجتمعة وعمل استنباط باستخدام أداة التحليل المكانى Spline بالإعتماد كذلك على بيانات درجات حرارة سطح الأرض وغطاء السحب المستقاة من صور الأقمار الصناعية متوسطة الدقة والمعروفة بإسم MODIS. وأثناء عملية الإستنباط تم تقسيم العالم إلى نحو 23 إقليم استنادا على كثافة المحطات المناخية في كل منها، واستعملت بيانات القمر الصناعي MODIS في رفع دقة عملية الاستنباط لدرجات الحرارة بنسبة تتراوح بين 5-15%، أى بما يعادل (0.07-0.17°) خاصة في المناطق التي تنخفض فيها كثافة المحطات الأرضية. ومنها استخرجت بيانات خمسة وعشرون محطة مناخية تغطى الأراضي المصرية، فضلا على إمكانية إستخراج بيانات الإشعاع الشمسي لأية نقطة داخل الأراضي المصرية، حيث تصل الدقة المكانية لهذا الإصدار 30×30 مترا، مما يجعلها مناسبة لأغراض الدراسة الحالية.
‌د- حزم برامج نظم المعلومات الجغرافية
تفيد مجموعة برامج نظم المعلومات الجغرافية وعلى رأسها برنامج ARCGIS في إدخال البيانات المكانية، وعمل قاعدة بيانات مكانية شاملة يتصل فيها كل من البيانات الوصفية والإحصائية بالبيانات المكانية (الخرائط الرقمية)، وهى مرحلة سابقة وتمهيدية لمرحلة التحليل المكاني والإحصائي.
سادساً: حدود الدراسة
تتمثل حدود البحث في الآتي:
1) الحدود المكانية: ويمثله الحيز المكانى أو الجغرافي الذي تشغله جمهورية مصر العربية.
2) الحدود الزمنية: من سنة 1970 – 2017
3) عينة البحث: اقتصر مجتمع البحث على الشركات والأفراد الذين يستخدمون الطاقة الشمسية في مصر.
ستشمل عينة البحث على:
(20) شركة من الشركات العاملة في مجال الطاقة الشمسية.
(20) فرد من مستخدمين الطاقة الشمسية.
4) أداة الاستبيان: تم بناء أداة (استبيان) خاصة للتعرف على عملاء مشروعات الطاقة الشمسية في مصر.
تتكون أداة الدراسة من:
الأداة الأولى: تم تصميمها وتوزيعها على الشركات العاملة في مجال الطاقة الشمسية بعدد ثلاثة عشر سؤال.
الأداة الثانية: تم تصميمها وتوزيعها على مستخدمين الطاقة الشمسية بعدد أحدي عشر سؤال.
سابعاً: نتائج الدراسة
1. توصلت الدراسة إلى أن محطات أسوان والخارجة والداخلة تستحوذ على أكبر متوسط سنوي للإشعاع الشمسي، بينما تسجل المحطات الساحلية الممثلة في محطة مرسي مطروح ورشيد وسلوم على أقل متوسط سنوي للإشعاع الشمسي.
2. وبلغ معدل الطاقة المحتملة من الإشعاع الشمسي المباشر أقصاه في محطة أسوان بمعدل 6.17 كيلووات/الساعة/م2/اليوم، بينما بلغ المعدل أدناه في محطة رشيد لنحو 5.38 كيلووات/الساعة/م2/اليوم.
3. توصلت الدراسة إلى أن فترات الغيوم وفترات سطوع الشمس تؤثر على الإشعاع الشمسي فكلما زادت فترات الغيوم وقلة ساعات سطوع الشمس كلما قل معدل الإشعاع الشمسي، وكلما زادت فترات سطوع الشمس وقلة فترات الغيوم كلما زاد معدل الإشعاع الشمسي، لذلك يصل المعدل الفصلي للإشعاع الشمسي أدناه في فصل الشتاء بينما يصل إلى أعلى قيم له في فصل الصيف.
4. توصلت الدراسة إلى أن المعوقات الإقتصادية والمالية من أكثر الأسباب التي تعيق تنفيذ مشروعات الطاقة الشمسية في مصر.
5. توصلت الدراسة إلى أن الطاقة الشمسية تسهم بشكل كبير في تنمية الكثير من المجالات ومن أكثر هذه المجالات استخداما للطاقة الشمسية مجال التنمية الزراعية، حيث أن أكثر المشاريع التي تم تنفيذها من خلال شركات عينة الدراسة في مجال الزراعة.
6. توصلت الدراسة إلى أن التطور في استهلاك وحرق الوقود داخل محطات الكهرباء من سنة 2011 إلى سنة 2016 اتجه إلى الزيادة بشكل كبير من خلال دراسة نسب تطور المازوت والغاز الطبيعي والسولار، الذي ينتج عن حرقها عدد من الملوثات التي تدمر البيئة.
ثامناً: توصيات الدراسة
1. وضع خطة مستقبلية لتشجيع وزيادة التصنيع المحلي لتقنيات الطاقة الشمسية مع رفع كفاءتها وتطويرها بهدف خلق سوق محلي ينافس السوق العالمي.
2. خفض التكلفة الأولية للمحطات الطاقة الشمسية من خلال السياسات الضريبية المناسبة بإلغاء الرسوم الجمركية وضرائب المبيعات على الواردات منها، وتخفيض الرسوم الجمركية على مستلزماتها في المستقبل.
3. تخصيص نسبة من ميزانية الدولة لدعم الأبحاث المتخصصة في علوم ومجالات الطاقة الشمسية.
4. إلزام المدن الجديدة والقرى السياحية على استخدام الطاقة الشمسية من خلال إصدار قوانين تحقق ذلك.
5. توجيه بورصة الأوراق المالية للمدخرات والاستثمارات في مجال الطاقة الشمسية، وذلك لان بورصة الأوراق المالية تعتبر إحدى الدعائم والركائز الأساسية للبيئة الاقتصادية.
6. توجيه جهود المراكز والمؤسسات البحثية والعلمية المحلية لتطوير تكنولوجيا الطاقة.