كيف تُحدث الطاقة الكهروضوئية العائمة ضجةً عالميةً

وبناءً على النجاح المعتدل الذي حققته مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة على البحيرات والخزانات في جميع أنحاء العالم في السنوات الأخيرة، تقدم المشاريع البحرية فرصة ناشئة للمطورين، وخاصة عندما تقام جنباً إلى جنب مع مزارع الرياح.

يستكشف جورج هاينز كيف يتطور القطاع من مجرد مبادرات تجريبية إلى مشاريع تجارية واسعة النطاق مجدية، مسلطًا الضوء على الآفاق والتحديات المستقبلية. عالميًا، تواصل الطاقة الشمسية اكتساب زخم متزايد كمصدر طاقة متجددة متنوع، قابل للنشر في مناطق متنوعة.

تتصدر إحدى أحدث الطرق، وربما أهمها، لتسخير الطاقة الشمسية المشهد الآن. قد تُصبح أنظمة الخلايا الكهروضوئية العائمة (FPV) في المياه البحرية والقريبة من الشاطئ تقنيةً ثورية، تُولّد طاقة خضراء محليًا بنجاح في المناطق التي تُعاني حاليًا من قيود جغرافية.

تعمل وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة بشكل أساسي مثل الأنظمة الأرضية. يُركّب العاكس والمصفوفة على منصة عائمة، ويقوم صندوق التجميع بتجميع طاقة التيار المستمر بعد التوليد، والتي تُحوّل لاحقًا إلى طاقة تيار متردد بواسطة العاكس الشمسي.

يمكن نشر الخلايا الكهروضوئية العائمة في المحيطات والبحيرات والأنهار، وهي مواقع يصعب فيها تطوير شبكات الكهرباء. ومن المتوقع أن تستفيد مناطق مثل منطقة البحر الكاريبي وإندونيسيا وجزر المالديف استفادة كبيرة من هذا النهج. وقد طُبّقت مشاريع تجريبية في أوروبا، حيث تكتسب هذه التقنية زخمًا متزايدًا كعنصر متجدد مُكمّل ضمن جهود إزالة الكربون.

التأثير العالمي للطاقة الكهروضوئية العائمة

إن الميزة الرئيسية للطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة في الخارج هي قدرتها على التعايش مع التقنيات القائمة، مما يعزز إنتاج الطاقة المتجددة في المواقع القائمة.

يمكن لمحطات الطاقة الكهرومائية دمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة البحرية لتعزيز قدرة المشروع. ويشير تقرير البنك الدولي "حيث تلتقي الشمس بالماء: تقرير سوق الطاقة الشمسية العائمة" إلى أن الطاقة الشمسية يمكن أن تزيد من توليد الطاقة للمشروع، كما تساعد خلال فترات انخفاض منسوب المياه، من خلال تمكين محطات الطاقة الكهرومائية من التحول إلى وضع التشغيل "الاستغناء عن الطاقة الشمسية" بدلاً من وضع "الحمل الأساسي".

ويسلط التقرير الضوء أيضًا على جوانب إيجابية أخرى لنشر الطاقة الشمسية العائمة البحرية، بما في ذلك إمكانية تبريد المياه لتعزيز إنتاج الطاقة، وتقليل أو القضاء على تظليل الوحدات من المناطق المحيطة، وتجنب إعداد الموقع على نطاق واسع، والسهولة النسبية للتركيب والنشر.

الطاقة الكهرومائية ليست المصدر الوحيد للطاقة المتجددة الذي يمكن أن يستفيد من الطاقة الكهروضوئية العائمة البحرية. إذ يمكن دمج مزارع الرياح البحرية مع الطاقة الكهروضوئية العائمة البحرية لزيادة إنتاجية هذه المنشآت البحرية الشاسعة.

وقد أثارت هذه الإمكانية اهتمامًا كبيرًا بمزارع الرياح العديدة داخل بحر الشمال، والتي توفر الظروف المثالية لتطوير محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة البحرية.

صرح ألارد فان هوكن، الرئيس التنفيذي ومؤسس شركة "محيطات الطاقة": "نعتقد أن دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة البحرية مع طاقة الرياح البحرية يُمكّن من تطوير المشاريع بشكل أسرع بكثير بفضل البنية التحتية المتوفرة بالفعل. وهذا يدعم تطور التكنولوجيا".

وأضاف هوكين أن دمج الطاقة الشمسية مع مزارع الرياح البحرية الحالية يمكن أن يوفر قدرًا كبيرًا من الطاقة داخل بحر الشمال.

"إن الجمع بين الطاقة الشمسية الكهروضوئية البحرية وطاقة الرياح البحرية يعني أن 5% فقط من بحر الشمال يمكن أن يوفر بسهولة 50% من احتياجات هولندا السنوية من الطاقة."

وتؤكد هذه الإمكانية أهمية هذه التكنولوجيا بالنسبة لصناعة الطاقة الشمسية الأوسع نطاقاً والدول التي تتحول نحو أنظمة الطاقة منخفضة الكربون.

من أهم فوائد نشر أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة في البحر وفرة المساحة المتاحة. فالمحيطات توفر مساحات شاسعة مناسبة لهذه التقنية، على عكس اليابسة حيث تشتد المنافسة على المساحة. كما يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة أن تخفف من حدة المخاوف بشأن استخدام الأراضي الزراعية لمزارع الطاقة الشمسية، وهي مسألة تثير قلقًا متزايدًا في أماكن مثل المملكة المتحدة.

ويتفق كريس ويلو، رئيس تطوير طاقة الرياح العائمة في شركة RWE Offshore Wind، مع هذا الرأي، مسلطاً الضوء على الإمكانيات الواعدة التي تتمتع بها هذه التكنولوجيا.

تتمتع الطاقة الكهروضوئية البحرية بإمكانيات هائلة تُمثل تطورًا ملحوظًا مقارنةً بالتقنيات المستخدمة على اليابسة وعلى ضفاف البحيرات، مما يفتح آفاقًا جديدة لتوليد الطاقة الشمسية على نطاق جيجاوات. ومن خلال تجنب ندرة الأراضي، تُتيح هذه التقنية الوصول إلى أسواق جديدة.

كما أشار ويلو، فإن إنتاج الطاقة الكهروضوئية البحرية يتغلب على مشاكل توافر الأراضي، من خلال تمكينه إنتاج الطاقة في عرض البحر. وكما ذكرت إنغريد لوميلدي، كبيرة مهندسي الهندسة البحرية في موس ماريتايم (شركة هندسية نرويجية تعمل في مجال التطوير البحري)، فإن هذه التقنية تكتسب أهمية خاصة بالنسبة للدول المدن الصغيرة مثل سنغافورة.

بالنسبة لأي دولة ذات مساحة محدودة لتوليد الطاقة الأرضية، فإن إمكانات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة البحرية هائلة. وتُعدّ سنغافورة مثالاً بارزاً على ذلك. ومن أهم مزاياها القدرة على توليد الكهرباء بالقرب من مواقع تربية الأحياء المائية، ومنشآت إنتاج النفط والغاز، أو غيرها من العمليات كثيفة الاستهلاك للطاقة.

هذا الجانب بالغ الأهمية. يمكن لهذه التقنية إنشاء شبكات كهربائية صغيرة للمناطق المعزولة أو المنشآت غير المتصلة بالشبكة الرئيسية، مما يُبرز إمكاناتها في الدول الأرخبيلية التي تواجه تحديات في بناء شبكة وطنية موحدة.

قد تشهد منطقة جنوب شرق آسيا، وخاصةً إندونيسيا، فوائد جمة. تضم المنطقة العديد من الجزر والأراضي غير الملائمة لتطوير الطاقة الشمسية، لكنها تمتلك شبكات واسعة من المسطحات المائية والمحيطات.

قد يمتد تأثير إزالة الكربون لهذه التقنية إلى ما هو أبعد من شبكات الكهرباء الوطنية. وقد أكد فرانسيسكو فوزا، الرئيس التجاري لشركة سولار-داك، المطورة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة، على هذه الإمكانات السوقية.

بدأنا نلاحظ ظهور مشاريع تجارية وما قبل تجارية في دول أوروبية مثل اليونان وإيطاليا وهولندا. ومع ذلك، تتوفر فرصٌ أيضًا في أماكن أخرى، بما في ذلك اليابان وبرمودا وكوريا الجنوبية وجنوب شرق آسيا. هناك أسواقٌ عديدة، ونلاحظ أن التطبيقات الحالية مجديةٌ تجاريًا بالفعل هناك.

تتمتع هذه التقنية بإمكانية زيادة هائلة في طاقة الطاقة المتجددة في بحر الشمال والمناطق المحيطية الأخرى، مما يُسرّع عملية التحول في مجال الطاقة بشكل كبير. ومع ذلك، لا يزال هناك العديد من التحديات والعقبات التي يجب مواجهتها لتحقيق هذا الطموح.