يعد استخدام ضوء الشمس عاملاً حاسماً في تقدم الطاقات المتجددة. وقد سهّل النمو وانخفاض التكلفة في تصنيع الألواح الكهروضوئية انتشار محطات الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم، وخاصة في البلدان التي تكون فيها الأراضي موردا نادرا أو عالي القيمة. في هذه الحالة، أدى الإبداع إلى حلول مبتكرة مثل تركيب الألواح الشمسية على الماءمما يسمح باستخدام الأرض في أغراض أخرى كالزراعة أو البناء. أصبح هذا النوع من محطات الطاقة الشمسية العائمة اتجاها في العديد من البلدان وحقق نتائج واعدة.
مميزات الألواح الشمسية على الماء
توفر منشآت الطاقة الشمسية العائمة سلسلة من المزايا مقارنة بالمحطات الأرضية التقليدية، مما حفز توسعها في البلدان ذات القيود الجغرافية، مثل اليابان وكوريا الجنوبية والولايات المتحدة. ومن بين الفوائد الرئيسية ما يلي:
- تحسين الفضاء: إن وضع الألواح الشمسية على الأسطح المائية يحرر الأرض لاستخدامات أخرى، وهو أمر مفيد بشكل خاص في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو المناطق ذات الأراضي الزراعية القيمة.
- تأثير بصري أقل: ومن خلال تركيب الألواح في الخزانات أو البحيرات، يتم تجنب التأثير البصري الذي تولده محطات الطاقة الشمسية عادة على مساحات واسعة من الأرض.
- تمديد العمر الإنتاجي للألواح: يوفر الماء الموجود أسفل الألواح تأثير تبريد طبيعي، مما يقلل من ارتفاع درجة حرارة الوحدات ويحسن أدائها مقارنة بالتركيبات الأرضية.
- صيانة جودة المياه: تساعد الظلال التي تولدها الألواح العائمة على سطح الماء على تقليل تكاثر الطحالب وتقليل معدل التبخر، وهو ما يمكن أن يكون مفيدًا في المناطق المعرضة لخطر الجفاف.
اليابان وكوريا الجنوبية: رائدان في مجال الطاقة الشمسية العائمة
وكانت اليابان من أوائل الدول التي راهنت بشدة على تكنولوجيا الطاقة الشمسية العائمة. وفي بلد يعاني من محدودية موارد الأراضي، أتاحت مشاريع الطاقة الشمسية على الخزانات الاستفادة من المناطق غير المستغلة. ومن الأمثلة الواضحة على ذلك محطة ياماكورا للطاقة الشمسية العائمة، حيث تم تركيب 51.000 ألف لوح شمسي على أحد الخزانات. وبفضل هذه المحطة، يتم توليد ما يكفي من الكهرباء لتزويد 5.000 منزل ياباني.
ومن جانبها، كانت كوريا الجنوبية أيضًا رائدة في هذا النوع من المرافق. وفي عام 2014، أصبحت الألواح الشمسية العائمة المبنية على خزاني OTAE وJipyong مرجعًا، بقدرة 3 ميجاوات لكل منهما. تشغل محطات الطاقة الشمسية هذه أكثر من 64.000 مربع cuadrados ويمكن أن توفر الطاقة لحوالي 2.400 منزل، بالإضافة إلى الحد من نمو الطحالب وتبخر الماء.
إسبانيا والطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة
وفي إسبانيا، يكتسب اعتماد هذه التكنولوجيا زخمًا أيضًا. يعد المشروع الرائد في خزان سييرا برافا، الواقع في إكستريمادورا، واحدًا من أولى منشآت الطاقة الشمسية العائمة المتصلة بالشبكة الكهربائية في البلاد. تم تصميم هذا المشروع لاختبار فعالية أنواع مختلفة من الألواح الشمسية وأنظمة التعويم في ظروف العالم الحقيقي. أحد أبرز الابتكارات هو تركيب وحدات ثنائية الجانب، والتي تسمح بالتقاط الطاقة الشمسية من سطحها الرئيسي ومن الخلف، مما يحسن أدائها.
علاوة على ذلك، من المهم إجراء اختبارات حول التأثير البيئي لهذه الأنظمة على المياه، حيث أن تقليل التبخر والظل الذي تلقيه يمكن أن يكون لهما آثار مفيدة على الحفاظ على موارد المياه.
الاتجاهات الجديدة والمشاريع العملاقة الآخذة في التوسع
على الصعيد العالمي، تنمو الطاقة الشمسية العائمة بشكل كبير. وتقود دول مثل الصين والبرازيل والهند عملية توسيع مجمعات الطاقة الشمسية هذه في المناطق المائية. ووفقاً لتقديرات البنك الدولي، إذا تم استخدام 10% من الخزانات الاصطناعية في العالم لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة، فيمكن توليد ما يقرب من 6% من الاستهلاك العالمي للكهرباء.
ومن ناحية أخرى، فإن تأثير التبريد للمياه يحسن كفاءة استخدام الطاقة، مما يزيد الإنتاج بنسبة تتراوح بين 10% و15% مقارنة بالمنشآت التقليدية. ففي مصر، على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أن تغطية 250 كيلومترا مربعا من المياه من شأنه أن يولد 66 تيراواط ساعة من الكهرباء سنويا، بالإضافة إلى توفير أكثر من 200 مليار جالون من المياه سنويا.
لا يتم تطبيق هذه التكنولوجيا فقط في البحيرات والخزانات. وفي الولايات المتحدة، تستكشف أبحاث مثل تلك التي أجريت في كاليفورنيا إمكانية تركيب ألواح شمسية عائمة في قنوات الري، وهو ما من شأنه أن يوفر كميات كبيرة من المياه التي كانت لتتبخر لولا ذلك.
التأثيرات والتحديات البيئية
على الرغم من المزايا العديدة التي توفرها محطات الطاقة الشمسية العائمة، فمن المهم أيضًا مراعاة التأثيرات البيئية المحتملة والتحديات التقنية. ومن بين هذه التأثيرات، يعد التأثير على النظم البيئية المائية أحد أكثر الأمور التي تمت دراستها. وعلى الرغم من أن ظل الألواح يمكن أن يحد من نمو الطحالب، إلا أن بعض الخبراء يشيرون إلى أن التغطية الزائدة في الماء يمكن أن تغير النظم البيئية تحت الماء. ويمكن أن تتأثر النباتات والحيوانات التي تعتمد على ضوء الشمس، خاصة في الخزانات ذات مستويات المياه المنخفضة.
ولذلك، يجري وضع لوائح صارمة في بعض البلدان لضمان تنفيذ المرافق بشكل مستدام. في إسبانيا، على سبيل المثال، ينص الإطار التنظيمي الأخير على أن الألواح الشمسية العائمة قد تشغل فقط ما بين 5% إلى 15% من سطح الخزانات.
بالإضافة إلى ذلك، فإن التكاليف اللوجستية والمبدئية لتركيب هذه الأنظمة العائمة أعلى بكثير من محطات الطاقة الشمسية التقليدية، ويرجع ذلك أساسًا إلى الصعوبات في تثبيت الهياكل وإدارة نقل العوامات والألواح.
ومع ذلك، فإن المزايا من حيث توفير المياه، وتأثير بصري أقل وكفاءة أكبر في استخدام الطاقة، تجعل الألواح الشمسية العائمة بديلاً قويًا وواعدًا لتوليد الطاقة النظيفة حول العالم.
La الطاقة الشمسية العائمة إنه ليس ابتكارًا تكنولوجيًا فحسب، بل يمثل أيضًا فرصة استراتيجية لتحسين استخدام الموارد المائية، وتقليل الحاجة إلى الأراضي، والمساهمة في مكافحة تغير المناخ.