في إطار ريادتها في تطوير الطاقة المتجددة وتوظيف طاقتها الشمسية الهائلة لصالح برامجها ومشروعاتها العلمية والتنموية، بادرت المملكة من خلال المؤسسات المتخصصة إلى تأسيس منظومة علمية لأبحاث وانتاج الطاقة المتجددة من خلال المحطات الشمسية، وكانت محطة أبحاث مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بالعيينة أولى المحطات العلمية والإنتاجية التي يعود إنشاؤها إلى عام 1400 (1980) تحت مسمى مشروع القرية الشمسية، وذلك لتوفير الكهرباء بقدرة 350 كيلووات لبعض القرى حول مدينة الرياض، وهي العيينة والجبيلة والهجرة، ثم تطورت بعد ذلك لتمثل أول محطة بحثية تجريبية لتنفيذ مشاريع الطاقة الشمسية على المستويين المحلي والإقليمي.

تبعد القرية الشمسية عن مدينة الرياض مسافة خمسة وأربعين كـيلومترا، حيـث تعبر عــن إنجاز متميز للمملكة فـي مجال البحوث التطبيقية الميدانية، كما تمثل القرية الشمسية أول ثمرة ناجحة للـتعاون الفني السعودي الأمريكي بمجال استغلال الطاقة الشمسية في المناطق النائية، ونقطة انطلاق للدراسات والأبحاث التطبيقية في ذلك المجال بالمملكة.

خادم الحرمين خلال افتتاحه القرية الشمسية حين كان أميرا لمنطقة الرياض (اليوم)

مرافق المحطة

تضم المحطة العديد من المرافق ذات الأداء العلمي في الانتاج والتوزيع والتخزين والنقل، ويشمل ذلك:

الحقل الشمسي

يمثل الحقل أول تجربة فريدة لاختبار اداء الخلايا الشمسية عالية التركيز بالمملكة حيث تم إنشاؤه في عام 1980، وتطورت عمليات الاختبار بعد ذلك لتشمل العديد من تطبيقات الخلايا بكل أنواعها كما يعتبر المرفق حاليا جزءا من المختبر الوطني لاختبار موثوقية واعتمادية الخلايا الشمسية الواردة الى المملكة.

مصنع الألواح الشمسية

هو أول مصنع لإنتاج الخلايا الشمسية بالمملكة PV بقدرة انتاجية تصل الى 100 ميجاواط، حيث بدأ العمل في ذلك المصنع منذ عام 2010 لدعم مشاريع البحث والتطوير بالمملكة، وتوفير الخلايا الشمسية محلية الصنع.

مصنع الشرائح الشمسية

يعتبر خط تصنيع الشرائح الشمسية (PV Cell) إحدى الدعائم الرئيسية لمصنع إنتاج الألواح الشمسية بالعيينة، حيث ينتج المصنع الشرائح المكونة لمصفوفات الألواح الشمسية.

ويهدف المشروع إلى نقل وتطوير تلك التقنيات التصنيعية وتشجيع السوق المحلي على توطين ذلك النوع من الصناعات الأولية وتدريب الكفاءات الوطنية في ذلك المجال.

معمل الخلايا الشمسية

ينتج المشروع مجمعات شمسية عالية التركيز (UHCPV) بكفاءة عالية بواسطة تركيز أشعة الشمس 1600 مرة، وذلك باستخدام خلايا شمسية ثلاثية الوصلة ذات كفاءة عالية وتركيبها على نظام متابع شمسي لمحورين بقدرة 10 كيلوواط وسيتم استخدام تلك المجمعات في أول محطة لتحلية المياه بالطاقة الشمسية بالخفجي بقدرة 1 ميجاوات من اجمالي قدرة تعادل 10 ميجاواط.

المختبر الوطني

يعتبر المعمل مصدرا لنتائج البحث والتطوير على مكونات تصنيع الخلايا الشمسية بمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية كما أنه يمثل المختبر الوطني لقياس مدى جودة وأداء الأنظمة الشمسية بالمملكة.

التلسكوب الراديوي

مثل ذلك التلسكوب بالقرية الشمسية الطريقة العملية الجديدة لرصد أهلة أوائل الأشهر الهجرية عن طريق استخدام الموجات الراديوية، وذلك بهدف مساندة رصد الهلال بالعين المجردة، كما تعتبر القرية الشمسية موقعا رسميا معتمدا لترائي هلال شهر رمضان وباقي الشهور.

مرصد الأقمار المتحركة

يعتبر المرصد جزءا من شبكة عالمية مكونة من 50 محطة في أكـثر من 34 دولة ومنها المملكة العربية السعودية بالقرية الشمسية، وذلك لمراقبة الأجرام المتحركة والأقمار الصناعية بتقنيات الليزر.

ورشة التصنيع والصيانة

تعد الورشة رافداً رئيساً لمشاريع الطاقة الشمسية بالمدينة وكذلك مرفق تدريبي للكوادر البشرية المحلية من فنيين وتقنيين، وهي مجهزة بأحدث المعدات لتنفيذ البيئة التحتية لمحطات الطاقة الشمسية.

محطة تحلية المياه

تعد أكبر محطة من نوعها بالعالم لتحلية المياه المالحة وتبريدها من خلال امتصاص الطاقة الحرارية الناتجة من مصادر طبيعية أو صناعية.

خط إنتاج الهياكل

ينتج الخط حوامل وقاعدات مصفوفات الخلايا الشمسية والتي يتم تثبيتها فوق اسطح المباني او على الارض في المناطق الشاسعة.

مصنع العواكس الكهربائية

تم إنشاء مصنع إنتاج وتجميع العواكس الكهربائية في القرية الشمسية في صيف عام 2016 لإنتاج عواكس الكهرباء بقدرة 30 كيلوواط للجهاز الواحد، والتي تستخدم في المجالات التجارية والحقول الشمسية، ويمكن ربطها مباشرة بالشبكة الكهربائية بنفس الفولت والتردد.

مشروع بطاريات الصوديوم

يهدف هذا المشروع إلى تطوير تصميم جديد لبطاريات صوديوم كلوريد النيكل وذلك لرفع كفاءتها في مجال تخزين الطاقة خصوصا في التطبيقات الكبيرة لمشاريع الطاقة الشمسية.

مختبر التكييف

يعتبر مختبر التكييف بالامتصاص أحد مختبرات التطوير والبحث المخصصة لتقنيات التبريد بالامتصاص حيث يتم اختبار وتطوير التكنولوجيا الحديثة للأنظمة من ذلك النوع كجزء من أعمال البحث والتطوير بالمختبر بالإضافة إلى دراسة أنظمة التكييف التقليدية لرفع كفاءتها وتحسين أدائها.

بالإضافة إلى عدد من محطات القياس والتجارب الحقلية ذات العلاقة بتطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وأنظمة الاستشعار عن بعد وكذلك القياسات الجوية والمناخية.

حقل شمسي بالقرية

أهداف المركز الوطني لتقنية الطاقة الشمسيّة

■ نقل صناعة تقنية الطاقة الشمسية الضوئيّة والحراريّة وتوطينها وتطويرها في المملكة العربية السعودية.

■ تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المتكاملة والملائمة لأجواء المملكة، والإشراف على تنفيذ مشروعاتها الأوليّة.

■ البحث في العلوم المتقدمة للطاقة الشمسية وتطبيقاتها المختلفة.

■ إجراء التجارب الميدانية لتطوير هذه التقنيات المتعلقة بالطاقة الشمسية ودراسة مدى جدوى استخدامها في المملكة.

■ المشاركة والتعاون الوثيق مع الهيئات العلمية المختلفة المهتمة بتطوير الطاقة الشمسية محليًا ودوليًا.

■ وضع خارطة الطريق المناسبة لنقل صناعة تقنية الطاقة الشمسية في المملكة وتطويرها.

■ توعية المجتمع بأهميّة الطاقة الشمسية وتطبيقاتها في المملكة.

مرافق القرية تنتج كميات مقدرة من الطاقة الشمسية

تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية

يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية من خلال تقنيات التحويل الكهروضوئي وهي عملية تحويل الإشعاع الضوئي، أو الشمسي بشكل مباشر إلى طاقة كهربائية عن طريق الخلايا الكهروضوئية الشمسية، فهناك بعض المواد المسؤولة عن عملية التحويل الكهروضوئية، والتي تسمى أشباه الموصلات: كالجرمانيوم والسيليسيون، وقد اكتشف العديد من علماء الفيزياء هذه التقنية أو الظاهرة في نهاية القرن التاسع عشر الميلادي، إذ اكتشفوا أنه بإمكان الضوء تحرير الإلكترونات من أنواع معينة من المعادن، كما اكتشفوا أن الضوء ذا اللون الأزرق يسهم في تحرير الإلكترونات بشكل أكبر من الضوء ذي اللون الأصفر.

ومن طرق التحويل كذلك، التحويل الحراري الذي يعتمد على عملية تحويل الإشعاع الشمسي لطاقة حرارية بوساطة المواد الحرارية ومجمعات الأطباق الشمسية، حيث إنّه في حال تعرض جسم معزول، وذي لون داكن للإشعاع الشمسي، فإنه يعمل على امتصاص الإشعاع، وتزداد درجة حرارته، وبالتالي الاستفادة من هذه الحرارة في التبريد والتدفئة وتوليد الكهرباء وتسخين المياه.

عملية تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية ترتبط بتوافر أشعة الشمس الحارة طيلة وقت الاستعمال، وهناك عدة طرق لتخزين الطاقة الشمسية تتمثل في: التخزين الميكانيكي، والتخزين المغناطيسي، والتخزين الكيميائي، والتخزين الكهربائي الحراري.

الألواح الشمسية بجامع الحكمة (اليوم)

أول جامع يعمل بالطاقة الشمسية في المملكة

تم في أكتوبر 2017 تركيب أول محطة خلايا شمسية لجامع الحكمة في حي حطين بمدينة الرياض، الذي تابعت تنفيذه الإدارة العامة للمشروعات والصيانة بوزارة الشؤون الإسلامية والدعوة والإرشاد بالتعاون مع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية والشركة السعودية للكهرباء.

وأنتجت اللوحات والمحولات المستخدمة بالمشروع في معامل المدينة بالقرية الشمسية بالعيينة بأيد سعودية، وذلك من خلال تعاون بناء مع الأجهزة المشاركة بالمشروع الذي أحدث نقلة نوعية في ترشيد الطاقة مواكبة لرؤية المملكة 2030.