مزرعة الطاقة الشمسية على المحيط تتفوق على الطاقة الشمسية الأرضية في تايوان

قد يكون المحيط هو الحدود التالية لصناعة الطاقة الشمسية سريعة التوسع في العالم. هذه هي النتيجة التي توصلت إليها دراسة تظهر أن مزرعة الطاقة الشمسية العائمة قبالة سواحل تايوان تنتج المزيد من الكهرباء والأرباح أكثر من مزرعة الطاقة الشمسية القريبة على الأرض.

تبلغ مساحة تايوان نفس مساحة هولندا تقريبًا، ولكنها جبلية في الغالب ويبلغ عدد سكانها 5 ملايين نسمة، مما يعني ندرة المساحات المفتوحة. وكحل محتمل، قامت شركة Chenya Energy ببناء مشروع كهروضوئي عائم بحري بقدرة 181 ميجاوات – يُطلق عليه أحيانًا “الطاقة الكهروضوئية العائمة” – على مساحة 1.8 كيلومتر مربع من المياه في الخليج المحمي لمجمع صناعي في غرب تايوان في الفترة 2020-2021.

وفي العام السابق، قامت شركة الطاقة التايوانية ببناء مشروع للطاقة الكهروضوئية الأرضية بقدرة 100 ميجاوات على مساحة 1.4 كيلومتر مربع بالقرب من الخليج، مما يوفر مقارنة مثالية بمجرد أن استبعد الباحثون القدرة الإضافية البالغة 81 ميجاوات في منشأة الطاقة الشمسية العائمة.

ووجدوا أن الطاقة الشمسية العائمة تنتج، مقابل رطل، كهرباء أكثر بنسبة 12 في المائة من الطاقة الشمسية الأرضية. وعلى الرغم من أن تكاليف التشغيل والصيانة أعلى قليلاً، إلا أنها تحقق ربحًا صافيًا بنسبة 11 في المائة، مقابل 8 في المائة للطاقة الشمسية الأرضية.

يقول المؤلف الرئيسي تشينج فينج تشين من جامعة تايبيه الوطنية للتكنولوجيا: “إن تركيب النظام الكهروضوئي على البحر، على الماء، أكثر صعوبة من تركيب النظام الكهروضوئي على الأرض”. ولكن “بالنسبة لخفض الكربون، وخفض الانبعاثات، فإن OFPV أفضل بكثير من LPV”.

وقد تم بناء أكثر من 1100 نظام شمسي عائم على البحيرات والخزانات، معظمها في الصين وغيرها من الدول الآسيوية ذات الكثافة السكانية العالية.

وفي حين أن عامل الجذب الرئيسي هو أنها لا تأخذ الأراضي من الزراعة أو التنمية، إلا أنها يمكنها أيضًا توليد ما يصل إلى 20 في المائة من الكهرباء أكثر من الأنظمة الأرضية، على الرغم من أن هذا العدد يختلف بشكل كبير من موقع إلى آخر. ويأتي الأداء المحسن من حقيقة أن كفاءة الألواح الشمسية تنخفض مع ارتفاع درجات الحرارة، ولأن الظروف عادة ما تكون أكثر برودة بمقدار 2-3 درجات مئوية فوق الماء مقارنة باليابسة. تساهم الرياح القوية التي تهب على المسطحات المائية الكبيرة أيضًا في تأثير التبريد هذا.

يقول تشين: “العدو الرئيسي هو الحرارة”.

ويمكن للطاقة الشمسية العائمة على المحيط، حيث درجات الحرارة أقل حتى من درجات الحرارة في البحيرات والخزانات، أن تنتج المزيد من الكهرباء. ولكن البناء أيضًا أكثر صعوبة، ولم يتم نشر سوى عدد قليل من المشاريع. وأكبرها موجود في الصين، وهو نظام بقدرة 1 جيجاوات في المياه الضحلة قبالة ساحل مقاطعة شاندونغ.

يتم ربط إطار من الألواح الشمسية بالعوامات وتثبيته في قاع المحيط. تستقر الطاقة الشمسية العائمة في تايوان مباشرة على قاع البحر عندما ينحسر المد.

ومن المتوقع بشكل عام أن تكون تكاليف التركيب في البحر أعلى بنحو 30 في المائة منها على الأرض، لأن الأنظمة يجب أن تقاوم الرطوبة والصدأ والملح والأمواج، كما يقول تشين.

كما يتراكم الملح وفضلات الطيور. يتعين على موظفي مشروع تايوان تنظيف الألواح من الممرات والقيام بدوريات بحثًا عن الأخشاب الطافية والحطام على الزلاجات النفاثة. لكن زيادة إنتاج الكهرباء سوف تعوض هذه التكاليف على مدى عمر المشروع.

ولم تأخذ دراسة تشن في الاعتبار التآكل طويل الأمد للأمواج والعواصف. يمكن أن يصبح هذا عاملاً أكبر حيث تفكر مزارع الرياح البحرية في استخدام الطاقة الشمسية العائمة لتوليد الطاقة عندما لا تهب الرياح. ووجدت دراسة نشرت العام الماضي أن طاقة الرياح والطاقة الشمسية مجتمعة التي تغطي 1 في المائة من سطح المحيط المناسب يمكن أن توفر ما يقرب من 30 في المائة من الطلب العالمي على الكهرباء في عام 2050.

قامت شركات ألمانية وهولندية باختبار مشروعين للطاقة الشمسية على بعد حوالي 12 كيلومترًا قبالة سواحل هولندا، وقد نجا أحدهما من أمواج يصل ارتفاعها إلى 10 أمتار منذ عام 2019. لكن في العام الماضي، قامت شركة شل وإينيكو بإزالة نظام شمسي عائم آخر قبالة ساحل هولندا – تم تركيب هذا النظام في مزرعة الرياح البحرية هولاندس كوست نورد – بعد أن أدى موصل كهربائي معيب إلى ارتفاع درجة الحرارة.

مصدر قلق آخر هو أن الطاقة الكهروضوئية العائمة تظلل عمود الماء وتقلل من اختلاط الرياح، مما قد يقلل من الأكسجين والضوء المتاح للحياة المائية مثل العوالق النباتية والأعشاب البحرية.

يقول فنسنت باكس، من جامعة HZ للعلوم التطبيقية في هولندا: “إذا قمت بذلك بعيدًا عن الشاطئ، فربما تصبح الأمواج والظروف الجوية وما إلى ذلك أكثر إشكالية، ولكن كلما اقتربنا من الشاطئ كلما أصبح أقل ملاءمة للتنوع البيولوجي”.

ونظرًا لأن تأثيرها على الأنشطة البشرية أقل من تأثير الطاقة الشمسية الأرضية، “فهناك بالتأكيد إمكانات لهذه التكنولوجيا”، كما يقول.

ونظرًا لأن الطاقة الكهروضوئية البحرية تمثل تحديًا تقنيًا، يعتقد تشين أنها ستتوسع بشكل رئيسي في الجزر المشمسة التي لا تمتلك الكثير من طاقة الرياح البحرية، مثل تايوان واليابان وإندونيسيا ودول الكاريبي.

يقول: “الموقع مهم جدًا”.