العلم | هل تعتبر المزارع الشمسية العائمة مستقبل الكهرباء والطاقة النظيفة في العالم؟

على بحيرة في هولندا، تطفو جزيرة دائرية لامعة، مغطاة بعشرات الألواح الشمسية المتلألئة، لكن هذه ليست مجموعة شمسية عادية، ولا حتى مجرد واحدة من العديد من المزارع الشمسية العائمة الجديدة التي يتم تركيبها في البحيرات والخزانات والمناطق الساحلية في جميع أنحاء العالم، هذا لأن لوحاتها تقوم بشيء لا تستطيع أي من هذه المزارع الشمسية العائمة القيام به، فهي تتبع الشمس بدقة أثناء تحركها عبر السماء، لالتقاط أكبر عدد ممكن من الأشعة.

هذا التركيب اللامع، المسمى Proteus على اسم إله البحر اليوناني القديم، هو من بين أولى التركيبات التي تجمع بين الألواح الشمسية العائمة وتكنولوجيا تتبع الشمس – كل ذلك في محاولة لزيادة كمية الكهرباء النظيفة التي يمكن إنتاجها.

الجزيرة، العائمة في Oostvoornse Meer ، الواقعة بجنوب غرب هولندا ، مغطاة بـ 180 من هذه الألواح الشمسية المتحركة ، بسعة إجمالية مركبة تبلغ 73 كيلوواط من ذروة الطاقة (kWp). إنه مقدار ضئيل في عالم يحاول بسرعة التحول إلى الطاقة المتجددة، لكن شركة SolarisFloat البرتغالية التي قامت ببناء Proteus ، تعتقد أنه يمكن توسيع نطاق هذا التركيب الصغير لتوليد كميات كبيرة من الكهرباء النظيفة – وبشكل حاسم ، دون الاستيلاء على أرض ثمينة .

ثورة شمسية

من منطقة الأمازون البرازيلية إلى اليابان ، تشهد الألواح الشمسية العائمة طفرة في جميع أنحاء العالم، إذ نمت الطاقة الشمسية العائمة بشكل كبير في العقد الماضي ، من 70 ميجاوات في عام 2015 إلى 1300 ميجاوات في عام 2020، ومن المتوقع أن ينمو سوق التكنولوجيا بنسبة 43٪ سنويًا خلال العقد المقبل ، لتصل إلى 24.5 مليار دولار (21.7 مليار جنيه إسترليني) بحلول 2031.

ومن جانبه يقول “توماس رايندل”، نائب الرئيس التنفيذي لمعهد أبحاث الطاقة الشمسية في سنغافورة (سيريس): “الطاقة الشمسية العائمة هي خيار جديد للطاقة المتجددة، لكنها تنطوي على إمكانات هائلة على مستوى العالم”.

يعد ظهور تكنولوجيا الطاقة الشمسية العائمة من بين أحدث الاتجاهات في التوسع الثوري للكهرباء الشمسية الكهروضوئية في السنوات الأخيرة، فعلى الصعيد العالمي، زادت قدرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بمقدار 12 ضعفًا تقريبًا في العقد الماضي، من 72 جيجاواط في عام 2011 إلى 843 جيجاوات في عام 2021، وتمثل التكنولوجيا الآن 3.6 ٪ من توليد الكهرباء العالمي ، ارتفاعًا من 0.03 ٪ في عام 2006.

من المتوقع حدوث توسعات إضافية في الطاقة الشمسية، ففي الواقع، يجب أن تصل السعة إلى ستة أضعاف الكمية الحالية بحلول عام 2030 للبقاء على المسار الصحيح مع عالم خالٍ من الانبعاثات، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية، حيث تلعب الجغرافيا السياسية العالمية أيضًا دورًا في زيادة الاعتماد على الطاقة الشمسية، حيث اقترح الاتحاد الأوروبي تكثيفًا هائلاً للطاقة المتجددة حيث يهدف إلى تقليل اعتماده على النفط والغاز الروسي في أعقاب غزو البلاد لأوكرانيا.

توفير المساحة

إلى جانب هذا النمو الهائل ، يواصل الباحثون البحث عن تحسينات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، حيث تقع معظم الألواح الشمسية المثبتة حتى الآن في جميع أنحاء العالم على أرض صلبة، لكن تقنيات الطاقة الشمسية التي تطفو على الماء تقدم ميزة فريدة: فهي لا تشغل مساحة الأرض التي قد تكون ضرورية لاستخدامات أخرى.

ويقول أنطونيو دوارتي، المهندس التقني الرئيسي في SolarisFloatإن إنتاج الطاقة المتجددة سيزداد في جميع أنحاء العالم”، متوقعًا أن تزداد منشآت الطاقة الشمسية على المياه أكثر من الأرض، لأن الأرض أصبحت من الأصول الثمينة للغاية.”

في عالم يتطلع إلى التوسع السريع في الألواح الشمسية، تمتلك الطاقة الشمسية العائمة ميزة كبيرة، خاصة بالنسبة للبلدان التي تواجه ندرة في الأراضي، فغالبًا ما يتم انتقاد المزارع الشمسية التقليدية بسبب مساحة الأرض التي تشغلها، فالأراضي التي يمكن استخدامها في زراعة المحاصيل لإطعام سكان العالم المتزايدين ، أو الأشجار الممتصة للكربون، حيث تتطلب الطاقة الشمسية مساحة هائلة، على الأقل 40-50 مرة أكثر من محطات الفحم و 90-100 مرة أكثر من الغاز ، وفقًا لبحث أجرته جامعة لايدن في هولندا.

المخاوف والمعوقات

كما أعرب دعاة الحفاظ على البيئة عن قلقهم، من أن مزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الأرضية يمكن أن يكون لها تأثير ضار على التنوع البيولوجي.

لذلك ، فإن بناء تقنية امتصاص أشعة الشمس على المياه هي طريقة ذكية لتحرير الأرض، مع الاستفادة أيضًا من البحيرات والخزانات غير المأهولة، إذ تستثمر دول مثل اليابان وسنغافورة بكثافة في مزارع الطاقة الشمسية العائمة بسبب توافر الأراضي المحدود أو الأراضي باهظة الثمن.

ومن جانبه يقول “مايكل وولز”، الأستاذ في مركز تكنولوجيا أنظمة الطاقة المتجددة في جامعة لوبورو في المملكة المتحدة ، إن أقل من 1٪ حاليًا من منشآت الطاقة الشمسية في العالم عائمة، ويرجع هذا جزئيًا إلى القيود التقنية والمالية، بالإضافة إلى أن المياه المالحة تسبب تآكلًا، كما أن وضع الألواح بزاوية أمر صعب ومكلف على منصة عائمة، ويضيف أن التركيبات على أجسام المياه العذبة قد تواجه معارضة أيضًا إذا ما تنافست مع أنشطة أخرى، مثل السباحة وركوب القوارب أو الصيد بالصنارة.