يتلقى كوكبنا من الشمس كمية من الطاقة تعادل 89.000 تيراواط (تريليون وات واحد) ، وهو رقم ستة آلاف مرة من الطاقة المستهلكة في جميع أنحاء العالم ، والتي تقدر بنحو 16 تيراواط.
في الواقع، حتى طاقة الرياح المحتملة وحدها يمكن أن توفر ما يقرب من 25 مرة من الكهرباء (370 تيراواط) أكثر مما يحتاجه العالم. لقد تم حساب أنه من خلال ستة مجمعات شمسية كبيرة موضوعة بشكل استراتيجي (موضوعة بطريقة بحيث يتلقى واحد منها على الأقل ضوء الشمس المباشر في جميع الأوقات) يمكن الحصول عليها ما يكفي من الكهرباء لتلبية الطلب العالمي.
- تعمل محطات الطاقة الشمسية العائمة على تحسين استخدام المساحة، مع الاستفادة من الأسطح المائية التي ليس لها قيمة بيئية.
- إنها تتحدى التلوث وندرة الأراضي، وتوفر الطاقة المتجددة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية.
- تعمل قدرة التبريد الإضافية على زيادة كفاءة تحويل الطاقة مقارنة بالأنظمة الأرضية.
محطات الطاقة الشمسية العائمة: حل مبتكر
تعد محطات الطاقة الشمسية العائمة واحدة من أكثر الحلول المبتكرة في مجال الطاقات المتجددة. وتتكون من تركيب الألواح الشمسية على المسطحات المائية مثل الخزانات والبحيرات أو حتى البحر. يقدم هذا النوع من المنشآت أ ميزة كبيرة بالمقارنة مع الأرضية: فهي تستفيد من الأسطح التي ليس لها أي استخدام آخر، مما يقلل الحاجة إلى احتلال الأراضي الزراعية أو الطبيعية القيمة.
وقد أثبت تركيب مزارع الرياح في البحر نجاحه، وقد حفزت هذه التجربة على تطوير حلول مماثلة في مجال الطاقة الشمسية. كما هو الحال في مزارع الرياح البحرية، وجود الألواح الشمسية العائمة في الماء لا يؤثر على المناظر الطبيعية كما أنها لا تتعارض مع الأنشطة البشرية الأخرى على الأرض.
كيف تعمل محطات الطاقة الشمسية العائمة؟
تعمل محطات الطاقة الشمسية العائمة بشكل مشابه للمحطات الأرضية، حيث تعمل الألواح الكهروضوئية على التقاط الطاقة من الشمس وتحويلها إلى كهرباء. والفرق الرئيسي هو أن الألواح مثبتة على هياكل عائمة مثبتة في قاع المسطحات المائية. تسمح هذه الهياكل للألواح بالتحرك مع الأمواج، لكنها تظل مستقرة وفعالة.
الجانب الفني الذي يجب أخذه بعين الاعتبار هو التبريد الطبيعي الذي يوفر الماء للألواح الكهروضوئية. يساعد هذا التبريد في الحفاظ على الألواح في درجة الحرارة المثالية، مما يؤدي إلى تحسين أدائها بنسبة تصل إلى 10-15%.
فائدة أخرى للنباتات العائمة هي قدرتها على ذلك تقليل تبخر الماء في الخزانات. من خلال تغطية أسطح كبيرة من الماء، توفر الألواح الظل، مما يقلل بشكل كبير من التبخر. وهذا مهم بشكل خاص في المناطق التي تندر فيها المياه.
مميزات محطات الطاقة الشمسية العائمة
1. تحسين المساحة: يستفيدون من المسطحات المائية التي قد تكون خاملة، مثل خزانات السدود والبحيرات.
2. زيادة الكفاءة: بفضل تأثير التبريد المائي، تحافظ الألواح الشمسية العائمة على درجة حرارة أقل من الألواح الأرضية، مما يحسن أداء تحويل الطاقة.
3. الحفاظ على المياه: من خلال تقليل التبخر في الخزانات أو المسطحات المائية، تساعد الألواح في الحفاظ على هذا المورد الثمين، وخاصة في المناطق التي تعاني من الجفاف المتكرر.
4. كفاءة الطاقة: يمكن للألواح الشمسية العائمة زيادة إنتاجيتها في المناطق التي يكون فيها الإشعاع الشمسي مرتفعا، مما يؤدي إلى الاستغلال الأمثل للمساحة المتاحة دون الحاجة إلى استهلاك الأراضي الزراعية أو الحضرية.
التحديات والتحديات في التنفيذ
على الرغم من الفوائد العديدة، تواجه محطات الطاقة الشمسية العائمة أيضًا عددًا من التحديات الكبيرة. وعلى وجه الخصوص، يمكن أن تؤثر الأمواج الكبيرة في البحار أو الطقس القاسي سلبًا على استقرار الهياكل العائمة. ولهذا السبب، تقع هذه المرافق عادةً في البحيرات أو الخزانات أو الخلجان المحمية.
مشكلة أخرى مهمة هي salitre هواء البحر، الذي يسبب تآكل الهياكل المعدنية ويقلل من العمر الإنتاجي للألواح الشمسية. وعلى الرغم من تطوير تقنيات متقدمة للتخفيف من هذه الآثار، بما في ذلك المواد المقاومة للتآكل، إلا أن الحلول الحالية لا تزال لا تضمن عمرًا مفيدًا طالما تم تركيب الألواح على الأرض.
تكلفة التثبيت هي عقبة رئيسية أخرى. يمكن أن تكون الهياكل العائمة وأنظمة الإرساء باهظة الثمن. ومع ذلك، فإن الفوائد طويلة الأجل، مثل زيادة الكفاءة والحفاظ على المياه، قد تعوض هذه التكاليف الأولية.
كما تتيح الابتكارات التكنولوجية التغلب على العديد من هذه التحديات. على سبيل المثال، يجري تطوير تقنيات رسو جديدة ومواد عائمة يمكنها تحمل الظروف البحرية المعاكسة بشكل أفضل.
حالة الصين: مثال للتقدم
في بلد مثل الصين، حيث يمثل تلوث الهواء والماء مشكلة خطيرة تؤثر على ملايين الأشخاص، أثبتت محطات الطاقة الشمسية العائمة أنها حل قابل للتطبيق للتحرك نحو مصفوفة توليد طاقة أنظف. هذا البلد يراهن بجدية على الطاقة المتجددة، بما في ذلك الطاقة الشمسية.
وقد التزمت الحكومة الصينية بزيادة نسبة الطاقة المتجددة في مزيج الطاقة لديها بنسبة 20% في السنوات المقبلة. وتؤكد هذه الأرقام أهمية الطاقة المتجددة، ليس فقط في الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة ولكن أيضا في تحسين الصحة العامة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
بالإضافة إلى الحد من التلوث، تسمح مشاريع محطات الطاقة الشمسية العائمة للصين بمواكبة دول أخرى مثل اليابان وكوريا الجنوبية، التي اعتمدت بنجاح هذه التكنولوجيا في مسطحاتها المائية الشاسعة.
ويظهر تطوير وتنفيذ محطات الطاقة الشمسية العائمة في الصين ودول أخرى أن هذه التكنولوجيا ليست واعدة فحسب، بل لديها أيضا القدرة على حل المشاكل الحرجة المرتبطة بتوافر المساحة لتوليد الطاقة النظيفة.
مستقبل الطاقة الشمسية العائمة مشرق. ومع التقدم المستمر في التكنولوجيا والكفاءة والمواد، يمكن لهذا الشكل من الطاقة المتجددة أن يلعب دوراً حيوياً في تلبية الطلب العالمي المتزايد على الكهرباء بطريقة مستدامة.
يذهلني أنه لا يوجد ذكر في مقالتك لتأثير الألواح الشمسية على الحياة البحرية. إذا كنت تعرف أي مقال حول هذا الموضوع ، فسيكون من الرائع قراءته. شكرا جزيلا.