توقعات الطاقة الكهروضوئية في اليابان لعام 2030: هل يمكن لإمدادات الطاقة في منتصف النهار في الأيام المشمسة أن تأخذ زمام المبادرة؟

في 30 مارس 2022، أصدر معهد أبحاث نظام الموارد الشامل في اليابان تقريرًا يعلن عن بيانات السعة المركبة الفعلية لأنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV) اعتبارًا من عام 2020 ويقوم بتحديث "توقعات تركيب سوق الطاقة الكهروضوئية في اليابان في عام 2030 (إصدار 2022)".

وفقا لتقديراتها:

• اعتبارًا من عام 2020، بلغت القدرة التراكمية المركبة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية في اليابان (مخرجات التيار المستمر، DC) حوالي 72 جيجاوات.

• سيناريو النمو التقليدي (الحفاظ على معدل النمو السنوي الحالي البالغ حوالي 8 جيجاوات من التيار المستمر): من المتوقع أنه بحلول السنة المالية 2030، ستصل القدرة المركبة إلى 154 جيجاوات من التيار المستمر (ما يتوافق مع إنتاج التيار المتردد، مع تيار متردد يبلغ حوالي 121 جيجاوات).

• سيناريو النشر المتسارع (من المتوقع حدوث تحسن كبير في البيئة المتصلة بالشبكة): ستصل القدرة المركبة إلى 180 جيجاوات من التيار المستمر (المقابل لإخراج التيار المتردد، مع تيار متردد يبلغ حوالي 140 جيجاوات).

للإشارة، في "خطة الطاقة الأساسية السادسة" التي وضعتها وزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة اليابانية (METI) في 22 أكتوبر/تشرين الأول 2021، حُدد هدف توليد الطاقة الشمسية بحلول عام 2030 عند "117.6 جيجاواط (إنتاج تيار متردد، تيار متردد، مستوى مستهدف إيجابي)". ويُعادل هذا "الهدف الإيجابي" لوزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة تقريبًا القيمة المتوقعة في ظل معدل النمو الطبيعي الحالي.

تحويل المفتاح: الطاقة الاسمية والإخراج الفعلي

• قيم الطاقة المقدرة للنظام الكهروضوئي على أساس التيار المستمر (DC) المذكورة أعلاه هي القيم الاسمية في ظل الظروف المثالية مثل تلبية درجات الحرارة المحددة وزوايا ضوء الشمس.

• يبلغ صافي ذروة توليد الطاقة الفعلي عادة حوالي 70% من القيمة المقدرة (أي أنه يجب ضربها بمعامل 0.7).

• لذلك، خلال فترة الذروة في منتصف النهار في يوم مشمس في عام 2030:

• في ظل سيناريو النمو المنتظم، من المتوقع أن يبلغ الناتج الفعلي للتيار المتردد حوالي 85 جيجاواط.

• في سيناريو النشر السريع، من المقدر أن يبلغ الناتج الفعلي للتيار المتردد حوالي 98 جيجاوات.

تحليل درجة مطابقة ذروة الطلب

في السنوات الأخيرة، بلغ الطلب الوطني الأقصى على الكهرباء في اليابان (معيار التيار المتردد) نحو 160 جيجاوات (وكان قد وصل إلى نحو 180 جيجاوات قبل زلزال شرق اليابان الكبير في مارس/آذار 2011، ولكنه انخفض في وقت لاحق بسبب تعزيز الحفاظ على الطاقة الاجتماعية، وتباطؤ النمو الاقتصادي، وتحول الهيكل الاقتصادي).

• بافتراض أن ذروة الطلب على الكهرباء في عام 2030 ستبقى عند مستواها الحالي (حوالي 160 جيجاوات تيار متردد):

• في ظل سيناريو النشر السريع، يمكن أن يلبي إنتاج الطاقة الكهروضوئية في منتصف النهار (98 جيجاوات تيار متردد) في يوم مشمس ما يقرب من 61% من الطلب الوطني الأقصى البالغ 98 جيجاوات / 160 جيجاوات.

وفي ظل هذا المشهد التنموي، فإن النمو المطرد لصناعة الطاقة الكهروضوئية في اليابان لا ينفصل عن استكشاف سيناريوهات التطبيق المتنوعة.

بصفتها شركة دولية منخرطة بعمق في التحول الطاقي في اليابان، نجحت مجموعة سولار فيرست في ربط العديد من مشاريع الطاقة الكهروضوئية المتنوعة بالشبكة الكهربائية في اليابان خلال السنوات الأخيرة: محطات طاقة شمسية أرضية واسعة النطاق مُثبتة في مناطق مستوية، مما يُحسّن استغلال موارد الأراضي المحدودة ويُعزز كفاءة توليد الطاقة؛ مشروع منصة الطاقة الشمسية الزراعية المُنفذ في المنطقة الزراعية يُركّب ألواحًا كهروضوئية فوق الأراضي الزراعية بشكل مبتكر، مُحققًا "تكاملًا بين الزراعة والطاقة الكهروضوئية"، والذي لا يضمن إنتاج الحبوب فحسب، بل يُضيف أيضًا مصدرًا جديدًا للطاقة النظيفة. إضافةً إلى ذلك، غطّى نظام دعم الأسطح الشمسي الموزع، الذي تم الترويج له بالتعاون مع الحكومة المحلية، المناطق الصناعية والتجارية والمباني العامة، مما خفف الضغط على استهلاك الكهرباء في المناطق الحضرية بشكل فعال.

(مشروع الطاقة الكهروضوئية لمجموعة سولار فيرست في اليابان)

لم تُسهم هذه المشاريع بشكل مباشر في توليد عشرات الميغاواط من الطاقة الكهربائية المتصلة بالشبكة فحسب، بل استكشفت أيضًا النموذج الأمثل لتوليد الطاقة في ظل الظروف الجغرافية والمناخية المعقدة في اليابان من خلال التكيف التكنولوجي. على سبيل المثال، حقق مشروع المنصة الزراعية التوازن بين احتياجات المحاصيل من الإضاءة وتوليد الطاقة من خلال تعديل زاوية ميل الألواح الكهروضوئية، بينما صُمم نظام دعم السقف لتعزيز مقاومة الرياح في المناطق التي تضربها الأعاصير بشكل متكرر.

(مشروع الطاقة الكهروضوئية لمجموعة سولار فيرست في اليابان)

أكدت ممارسات شركة "سولار فيرست" الشرط الأساسي المتمثل في "تحسين بيئة اتصال الشبكة" في سيناريو النشر المتسارع. ويُعدّ التوسع المستمر لمكتبة مشاريعها أحد المحاور الرئيسية لدفع اليابان نحو هدفها المتمثل في إنتاج 140 جيجاواط من التيار المتردد.

(مشروع الطاقة الكهروضوئية لمجموعة سولار فيرست في اليابان)

جوهر الاستنتاج: حتى في سيناريو النشر السريع الأكثر تفاؤلاً، من المتوقع أن يغطي توليد الطاقة الكهروضوئية عند الظهيرة في يوم مشمس في اليابان في عام 2030 ما يقرب من 60% من ذروة الطلب على الكهرباء في البلاد.