الطاقة الشمسية... في صدارة الحلول آخرها

 

شبكة النبأ: تسعى العديد من الدول الى اعتماد الطاقة النظيفة كبديل مهم وأساسي للطاقة التقليدية والتي تعتمد على البترول ومشتقاته والفحم والغاز الطبيعي وغيره من المواد الأخرى، والتي تسببت بحدوث العديد من الكوارث البيئية كالاحتباس الحراري وارتفاع درجة حرارة الأرض وغيرها من الأضرار الأخرى يضاف الى ذلك المشاكل الصحية والتي يصعب تعدادها و حصرها, وهو ما دفع تلك الدول إلى البحث عن مصادر للطاقة البديلة والنظيفة والتي تحقق التنمية المستدامة ولا تؤثر سلبا على صحة الإنسان و البيئة وهذا ما يتحقق في الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة التى تتولد بصورة طبيعية وبصفة مستدامة ودون أن ينتج عنها أي نوع من أنواع النفايات الضارة، والطاقة الشمسية هي إحدى أهم تلك البدائل وتضم تقنيات تسخير الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الحرارية للشمس سواء للتسخين المباشر أو ضمن عملية تحويل ميكانيكي لحركة أو لطاقة كهربائية، أو لتوليد الكهرباء عبر الظواهر الكهروضوئية باستخدام ألواح الخلايا الضوئية الجهدية بالإضافة إلى التصميمات المعمارية التي تعتمد على استغلال الطاقة الشمسية، وهي تقنيات تستطيع المساهمة بشكل بارز في حل بعض من أكثر مشاكل العالم إلحاحا اليوم.

وتعزى معظم مصادر الطاقة المتجددة المتوافرة على سطح الأرض إلى الإشعاعات الشمسية بالإضافة إلى مصادر الطاقة الثانوية، مثل طاقة الرياح وطاقة الأمواج والطاقة الكهرومائية والكتلة الحيوية.. من الأهمية هنا أن نذكر أنه لم يتم استخدام سوى جزء صغير من الطاقة الشمسية المتوافرة في حياتنا. يتم توليد طاقة كهربية من الطاقة الشمسية بواسطة محركات حرارية أو محولات فولتوضوئية. وبمجرد أن يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربية، وفي هذا الشأن افتتحت الإمارات العربية المتحدة رسميا أول محطة كهرباء كبيرة في البلاد تعمل بالطاقة الشمسية وذلك بحسب بيان من الشركات الثلاث المنفذة للمشروع. وقامت شركات مصدر الإماراتية وتوتال الفرنسية وأبينجوا سولار الأسبانية ببناء محطة شمس 1 بطاقة 100 ميجاوات على مدى ثلاث سنوات وبتكلفة نحو 600 مليون دولار.

ومحطة شمس 1 هي واحدة من أكبر مشروعات الطاقة الشمسية المركزة في العالم وأكبر محطة حتى الآن لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية في منطقة تعتمد على الوقود الأحفوري ولا تزال متأخرة بشكل كبير عن أوروبا وأمريكا اللاتينية وآسيا في مجال الطاقة المتجددة. وقال سلطان أحمد الجابر الرئيس التنفيذي لمصدر في بيان بمناسبة افتتاح المحطة إن المنطقة تشهد نموا في الطلب على الطاقة بينما تعمل أيضا على خفض الانبعاثات الكربونية.

وتستهدف أبوظبي أغنى إمارة في الدولة توليد سبعة في المئة من طاقتها الكهربائية من مصادر بديلة بحلول عام 2020. وبالمقارنة فإن 21 من الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي البالغ عددها 27 دولة تجاوزت هذا الهدف منذ أربع سنوات. ورغم المساحات الواسعة من الأراضي الصحراوية والشمس القوية على مدار العام فإن الطاقة الشمسية تكافح لاثبات وجودها في منطقة الخليج حيث يجعل الوقود الأحفوري المدعوم بشكل ضخم الاستثمارات في الطاقة النظيفة أقل إغراء عنه في دول تدعم الطاقة المتجددة وتفرض ضرائب على الوقود.

وتكفي طاقة محطة شمس 1 لإمداد 20 ألف منزل في الإمارات بالكهرباء وستكون مفيدة على وجه الخصوص في تلبية الطلب المتزايد في أيام الصيف الحارة. وبالمقارنة فإن ألمانيا وأسبانيا أقامتا محطات كهرباء تعمل بالطاقة الشمسية على مدى السنوات الماضية تنتج آلاف الميجاوات من الكهرباء وقامت الهند ببناء محطات للطاقة الشمسية تزيد طاقتها عن 1200 ميجاوات. بحسب رويترز.

ويمكن أن يتغير هذا الاختلال في الاستثمارات العالمية في الطاقة النظيفة حيث تقلص الأوجاع الاقتصادية في أوروبا الإنفاق على تكنولوجيات الطاقة النظيفة المكلفة بينما تحاول الدول الغنية المصدرة للنفط والغاز في الخليج خفض استخدامها لوقود يمكنها تصديره.

الدول الرئيسية

في السياق ذاته قالت السعودية إنها تهدف لأن تصبح من الدول الرئيسية التي تولد للكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية لكنها لم تنتج حتى الآن سوى أقل من 50 ميجاوات بها. وتخطط المملكة لتوليد ما يصل إلى 41 ألف ميجاوات باستخدام الطاقة الشمسية خلال 20 عاما وذلك يزيد عما وصلت إليه أي دولة في هذا المجال حتى الآن.

وتملك السعودية ثاني أفضل مصدر للطاقة الشمسية بعد صحراء أتاكاما في تشيلي مما يجعل الاستثمار في الطاقة الشمسية أمر بديهي كبديل عن حرق موردها الثمين. وقبل أربع سنوات قال مسؤول بارز بوزارة النفط "يمكننا تصدير الطاقة الشمسية إلي جيراننا على نطاق واسع جدا وهذا هو هدفنا الاستراتيجي لتنويع موارد اقتصادنا." ومنذ ذلك الحين أنشأت الدولة محطات قدرتها نحو عشرة ميجاوات وهي نسبة ضئيلة مما تنتجه انجلترا غير المشمسة.

لكن المملكة أعدت الآن خطة مفصلة للمستوى المستهدف لقدرة توليد الكهرباء من المصادر المتجددة في 2020 و2032 ستضع البلاد في مصاف أكبر خمس دول منتجة للطاقة الشمسية في العالم. وتعتمد القدرة التنافسية للطاقة الشمسية الضوئية على تكلفة التركيب (وتشمل سعر الألواح وتكلفة تركيبها) ودرجة سطوع أشعة الشمس المحلية وتكلفة البديل المتمثلة في سعر الكهرباء للمستهلك زائد الدعم.

وتظهر بيانات الأشعة الشمسية لوكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) أن أجزاء من السعودية تأتي في المرتبة الثانية على مستوى العالم بعد صحراء تشيلي. ويمكن أن يزيد الطلب على ألواح الطاقة الشمسية بتحول مماثل في دول أخرى مشمسة وذات اقتصادات ناشئة تدعم الكهرباء المولدة باستخدام الوقود الأحفوري.

وتعتمد السعودية على الكهرباء في توليد الطاقة والمياه من محطات التحلية. والمصدر الرئيسي للكهرباء هو حرق النفط الخام وبشكل متزايد الآن الغاز الطبيعي. وأظهرت بيانات سعودية وبيانات لوكالة الطاقة الدولية أن السعودية أحرقت نحو 192.8 مليون برميل من الخام لتوليد 129 مليون ميجاوات ساعة في 2010.

وتشير بيانات من القطاع إلى أن محطات توليد الكهرباء السعودية تدفع نحو أربعة دولارات للبرميل من النفط. ويعني ذلك تكلفة تشغيل تبلغ 0.006 دولار للكيلووات ساعة في 2010 باستبعاد جميع التكاليف الرأسمالية والثابتة والتشغيلية الأخرى. لكن بحساب تكلفة فرصة تصدير الخام بالأسعار العالمية البالغة نحو 113 دولارا للبرميل تزيد التكلفة الاقتصادية لمحطات توليد الكهرباء التي تعمل بحرق النفط الخام إلى 0.13 دولار للكيلووات ساعة مع عدم أخذ أي تكاليف غير تكلفة الوقود في الحسبان.

وتفيد تقديرات باستخدام آلة حاسبة لتكاليف الطاقة الشمسية طورها المختبر الوطني للطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية أن تكلفة الطاقة الشمسية تبلغ 0.07 دولار للكيلووات ساعة في ظل الظروف السعودية. ويفترض ذلك معامل طاقة يبلغ 33 بالمئة كما يتوقع في أكثر المناطق تعرضا لأشعة الشمس في جنوب المملكة وتكلفة رأسمالية كاملة تبلغ 1.5 دولار للوات وهو تقدير متحفظ لتركيبات المرافق.

وذلك قبل حساب معدل الإهلاك السنوي للوحات الطاقة الشمسية والخسائر الناجمة عن الأتربة والرمال وارتفاع درجات الحرارة وكلها لا تهدد المشروع. وبدا أن الآلة الحاسبة الخاصة بالمختبر الوطني للطاقة المتجددة تتجاهل كذلك خسائر تحويل التيار الكهربي المباشر إلى متردد والتي يمكن أن تخفض الإنتاج بنسبة 25 بالمئة. وساعد المختبر في تطوير قاعدة بيانات مفتوحة تقيس سطوع أشعة الشمس بتمويل من وزارة الطاقة الأمريكية ومصادر من ناسا.

ويأتي ذلك في إطار مبادرة لتقييم مصادر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بدأت عام 2001 بتمويل من الأمم المتحدة لتشجيع الاستخدام واسع النطاق لتقنيات الطاقة المتجددة. وتقاس البيانات بناء على متوسط عالمي للفترة بين عامي 1983 و2005 وتحسب وفقا لخطوط العرض وأحوال الطقس المحلية.

ويحسب معدل الإشعاع الشمسي بأشكال مختلفة وعلى سبيل المثال عن طريق الإشعاع الساقط على مسطح أفقي فوق الأرض (الإشعاع الأفقي العالمي) أو مائل باتجاه الجنوب مباشرة بزاوية خط العرض المحلي (الميل الشمسي) أو مائل نحو الجنوب ويتبع قرص الشمس (الإشعاع العادي المباشر).

وتؤكد هذه البيانات أن ألمانيا ليست بالمكان الأمثل لسوق الطاقة الشمسية الرائدة في العالم. فأكثر المناطق تعرضا للشمس في جنوب ألمانيا يبلغ معدل الإشعاع العادي المباشر لها 3.39 كيلووات ساعة لكل متر مربع يوميا. أما العاصمة السعودية الرياض فمعدل الإشعاع العادي المباشر لها يبلغ 6.68 كيلووات ساعة بينما يصل في الأراضي العراء الواسعة في جنوب المدينة إلى 7.99 كيلووات ساعة. ويبلغ معدل الإشعاع العادي المباشر على ساحل المملكة المطل على البحر الأحمر شمالي مدينة جدة ثاني أكبر مدينة في البلاد 8.60 كيلووات ساعة. ويبدو أن هذه هي ثاني أكثر بقاع الأرض تعرضا للشمس بعد صحراء أتاكاما التشيلية التي يبلغ معدل الإشعاع العادي المباشر بها 9.77 كيلووات ساعة لكل متر مربع يوميا.

ويحدد الإشعاع الشمسي المحلي كمية الكهرباء التي يمكن أن تولدها الخلية الشمسية. ومعامل الطاقة هو مصطلح يقارن بين مقدار الكهرباء الذي تولده خلية شمسية بالفعل والحد الأقصى النظري الذي يمكن أن تولده في حال تشغيلها بكامل طاقتها على نحو متواصل. وظروف الاختبار القياسية لتقييم الطاقة الإنتاجية للألواح الشمسية تفترض معدل إشعاع يبلغ ألف وات لكل متر مربع أو 24 كيلووات ساعة لكل متر مربع على مدار 24 ساعة في ظل درجة حرارة تبلغ 25 درجة مئوية في البيئة المحيطة.

ويمكن تطبيق هذه الافتراضات على الظروف الفعلية التي تسجلها بيانات ناسا لحساب معامل الطاقة. وعلى سبيل المثال سيبلغ معامل طاقة اللوح الشمسي الذي يوضع في جنوب الرياض نحو 33 بالمئة في ضوء معدل سطوع إشعاع شمسي محلي يبلغ ثمانية كيلووات ساعة مقارنة بظروف الاختبار البالغة 24 كيلووات ساعة يوميا. وهناك خسائر أخرى عملية مرتبطة بالطاقة الشمسية.

ففي السعودية تؤثر درجات الحرارة المرتفعة على استخدام الطاقة الشمسية حيث ينخفض إنتاج الكهرباء بنسبة 0.5 بالمئة تقريبا عن كل درجة فوق 25 درجة مئوية بحسب تقديرات المختبر الوطني للطاقة المتجددة وإن كان ذلك قد لا يكفي لتقويض تنافسيتها. وثمة اقتصادات صاعدة أخرى تشهد معدلات طلب على الكهرباء تزيد بشكل سريع وتدعم استهلاك الوقود الأحفوري ومن بينها الصين والهند. بحسب رويترز.

وتظهر بيانات ناسا أن هذين البلدين بهما مناطق تنافس الرياض في معدل الإشعاع الشمسي. ويمكن أن تحل الطاقة الشمسية غير المدعومة من الدولة محل الوقود الأحفوري على نطاق واسع على مدى العشر سنوات المقبلة دون أي تكلفة أو حتى مع تحقيق وفر مما سيؤثر على معدل طلب الألواح الشمسية والوقود الأحفوري.

مشروع مغربي

على صعيد متصل أطلق المغرب رسميا أشغال بناء محطة إنتاج الطاقة الشمسية بمدينة ورزازات، التي تعد بداية مشروع ضخم من خمس محطات ستمكن المغرب من تقليص تبعيته في مجال الطاقة، ما يجعل المملكة أحد أهم منتجي الطاقة النظيفة بحلول العام 2020. وأكد مصطفى بكوري رئيس مجلس إدارة الوكالة المغربية للطاقة الشمسية، خلال حفل إطلاق الأشغال الذي ترأسه الملك محمد السادس، ان "محطة الطاقة الشمسية بورزازات (جنوب شرق) تعد الأكبر من نوعها على الصعيد العالمي بطاقة تقدر ب160 ميغاوات"، حسبما نقلت وكالة الأنباء الرسمية.

وأضاف بكوري ان مشروع "نور" الذي يمتد على مساحة 3000 هكتار يعد "ثمرة تعاون نموذجي (...) حازت انخراط الفاعلين في قطاع الطاقة الشمسية وحظيت بتمويلات وازنة من قبل مؤسسات مالية دولية، معززة بدعم المجتمع المدني"، ومن المفترض ان يبدأ بالعمل في غضون 28 شهرا.

وفاز كونسورسيوم تقوده الشركة الدولية لمشاريع الطاقة والمياه (أكوا) السعودية، باستدراج عروض لتنفيذ المرحلة الاولى من مشروع المغرب الطموح، وتم توقيع عقد قيمته حوالى سبعة مليارات درهم (630 مليون يورو) لبناء محطة للطاقة الشمسية المركزة بقدرة 160 ميغاوات. ويعتبر هذا العقد أول مرحلة في في اطار برنامج الطاقة الشمسية المغربي الذي يهدف لاجتذاب استثمارات بقيمة تسعة مليارات دولار لإنتاج 2000 ميغاوات من الطاقة الشمسية بحلول 2020.

ويتضمن مشروع الطاقة الشمسية المغربي بناء خمس منشآت في ورزازات (جنوب شرق) والعيون وبوجدور (الصحراء الغربية) وطرفاية (جنوب) وعين بني مطهر (شرق فاس، وسط البلاد) على مساحة تقدر بعشرة الاف هكتار.

والمشروع بحسب أرقام رسمية سيقلل انبعاثات المغرب من ثاني اكسيد الكربون بمعدل ثلاثة ملايين و700 الف طن في السنة. ويتوقع المسؤولون عن المشروع ان تؤمن المحطات الخمس للبلاد ما يوازي 42% من احتياجاتها، ابتداء من 2020. ومن المفترض ان يتم إطلاق استدارج عروض ثان لمضاعفة إنتاج محطة ورزازات لتصل الى 500 ميغاواط، أي ما يعادل إنتاجا يكفي لتزويد مدينة كاملة يبلغ تعداد سكانها مليون نسمة.

من جانبه قال محمد بن عبد الله أبو نيان رئيس مجلس إدارة "أكوا باور" المكلفة بناء المحطة الأولى لمركب الطاقة الشمسية بورزازات، "ان إنجاز هذه المحطة خير دليل على قدرة المملكتين المغربية والعربية السعودية على مواجهة التحديات الكبيرة لتقنيات الطاقة المتجددة". وأضاف ان "هذه المحطة ستجعل العالم ينظر إلى صناعة الطاقة المتجددة في المملكة المغربية كقاعدة يحتذى بها لتطوير صناعات الطاقة المتجددة من حيث التقنية والتطبيق والتكلفة".

وكانت فرنسا التي تعد الشريك الاقتصادي الأول للمغرب، قد أعلنت اهتمامها بإنشاء المرحلة الثانية من محطة "نور" في مدينة ورزازات، وخصوصا خلال الزيارة الأخيرة للرئيس الفرنسي الى المغرب. وحازت باريس بداية السنة على عقد لإنتاج الطاقة الهوائية في منطقة طرفاية (جنوب غرب)، عن طريق المجموعة الفرنسية "جي.دي.إف سوييز" التي قال مسؤولوها إنهم سيشرعون في بناء وتسسير أكبر محطة للطاقة الريحية في أفريقيا بشراكة مع شركة "ناريفا هولدبنغ" المحلية. وتبلغ قيمة إنجاز هذا المشروع حوالي نصف مليار يورو بهدف إنتاج 300 ميغاوات من الطاقة الهوائية النظيفة، ومن المفترض ان تبدأ المحطة بالإنتاج العام 2014.

طائرة بلا وقود

من جانب اخر استغرقت الرحلة الجوية من سان فرانسيسكو إلى فينكس 18 ساعة و18 دقيقة دون ان تستهلك الطائرة قطرة واحدة من الوقود. وهبطت الطائرة التي يأمل صانعوها بأن تقوم في نهاية المطاف برحلة حول العالم بسلام في فينكس في المرحلة الاولى من محاولتها للطيران عبر الولايات المتحدة باستخدام الطاقة الشمسية فقط.

واستغرقت الطائرة التي تحمل اسم سولار امبالس- 18 ساعة و18 دقيقة للوصول إلى فينكس في رحلة بسرعة بطيئة مستكملة الجزء الأول من الرحلة المكونة من خمس مراحل تتوقف خلالها الطائرة أيضا في دالاس وسانت لويس وواشنطن العاصمة في طريقها إلى محطتها الأخيرة في نيويورك. ولم تصدر الطائرة صوتا يذكر أثناء إقلاعها من مطار موفيت الذي يستخدم كمطار عسكري ومدني بالقرب من سان فرانسيسكو.

وقال بيان في موقع سولار امبالس على الانترنت ان الطائرة هبطت في الظلام قبل الفجر في مطار سكاي هاربر الدولي في فينكس. وينوي طاقم الطائرة التوقف في كل محطة في انتظار الطقس المناسب. ويأمل الطاقم بالوصول إلى مطار جون إف. كنيدي في نيويورك في غضون شهرين. وسيتناوب الطياران السويسريان برتران بيكار واندريه بورشبرج المؤسسان للمشروع على قيادة الطائرة ذات قمرة القيادة التي تتسع لطيار واحد.

وتعادل المسافة بين طرفي جناحي الطائرة نظيرتها في طائرة جامبو وتزن ما يعادل وزن سيارة صغيرة وتبدو من البعد وكأنها حشرة عملاقة . وصممت الطائرة للقيام برحلات تصل إلى 24 ساعة في المرة الواحدة وهي نموذج تجريبي لطائرة يعتزم الفريق تصنيعها للقيام برحلة حول العالم بحلول 2015. وقامت الطائرة بأول رحلة لها بين قارتين في يونيو حزيران الماضي عندما طارت بين اسبانيا والمغرب. بحسب رويترز.

وتستمد الطائرة طاقتها من 12 الف خلية شمسية موضوعة على الجناحين وتقوم هذه الخلايا بإعادة شحن بطاريات بقدرة تخزين تعادل ما تستعمله السيارة الكهربائية تيسلا. ويصل الحد الأقصى لارتفاع الطائرة الى 8500 متر ويبلغ متوسط سرعتها 69 كيلومترا في الساعة فقط. وبدأ المشروع في 2003 بميزانية قيمتها 90 مليون يورو (112 مليون دولار) على مدى عشر سنوات ويعمل به مهندسون من شركة شيندلر السويسرية لصناعة المصاعد مع معونة بحثية من مجموعة سولفاي البلجيكية للكيماويات.

شبكة النبأ المعلوماتية- الثلاثاء 14/آيار/2013 - 3/رجب/1434

 

© جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة النبأ للثقافة والإعلام 1419-1433هـ  /  1999- 2013م