"الخلايا الكهروضوئية" لتلبية الاحتياج العالمي إلى الكهرباء

يمكن للألواح الشمسية الكهروضوئية العائمة أن توفر جميع احتياجات الكهرباء لبعض البلدان، وفقاً لدراسة جديدة نُشرت يوم الرابع من يونيو/حزيران في مجلة Nature Water. قاس الباحثون في الدراسة الإنتاج الكهربائي اليومي للخلايا الكهروضوئية العائمة (FPV)، في ما يقرب من 68 ألف بحيرة وخزان مائي حول العالم، باستخدام البيانات المناخية المتاحة لكل موقع.

افترض الباحثون عدة مواصفات في البحيرة أو الخزان المائي الذي شملته الدراسة، أهمها أن يكون المسطح المائي صالحاً لتركيب تكنولوجيا الطاقة الشمسية العائمة فيه. كما اشترطوا ألا يكون المسطح المائي يبعد أكثر من عشرة كيلومترات عن مركز سكاني، وليس في منطقة محمية، ولم يجف ولم يتجمد لأكثر من ستة أشهر كل عام.

حسب الباحثون المخرجات بناء على الخلايا الكهروضوئية العائمة التي تغطي 10% فقط من مساحة سطح البحيرات والخزانات، بحد أقصى 30 كيلومتراً مربعاً.

وكشفت النتيجة أن توليد الكهرباء السنوي المحتمل من الخلايا العائمة على هذه البحيرات كان 1302 تيرا واط/ ساعة، رغم التقلبات المحتملة بسبب المواسم ودوائر العرض.

للخلايا الكهروضوئية العائمة عدد من المزايا الإضافية مقارنة بتركيبات الطاقة الشمسية الأرضية؛ فهي توفر الأرض لاستخدامات أخرى، وتحافظ على برودة الألواح، ما يجعلها أكثر كفاءة. إضافة إلى ذلك، توفر هذه التقنية عدداً من الفوائد البيئية، بما في ذلك الحد من فقدان المياه من خلال التبخر، عن طريق حماية سطح البحيرة من الشمس والرياح، والحد من تكاثر الطحالب عن طريق الحد من وصول الضوء ومنع تداول المغذيات.

علوم وآثار

التحديثات الحية

الجفاف في العراق: التغير المناخي يزيد المخاطر البيئية

في هذا السياق، يقول المؤلف الرئيسي للدراسة، إيستين وولواي، زميل الأبحاث في علوم المحيطات في جامعة بانغُر البريطانية Bangor University، إنه يمكن لخمس دول تلبية احتياجاتها الكاملة من الكهرباء من الألواح الكهروضوئية العائمة، بما في ذلك غينيا الجديدة وإثيوبيا ورواندا. وستقترب بلدان أخرى، مثل بوليفيا وتونغا، كثيراً من تلبية 87% و92% من الطلب على الكهرباء على التوالي.

ويضيف وولواي في تصريح لـ"العربي الجديد" أنه يمكن للعديد من البلدان، خاصة من أفريقيا ومنطقة البحر الكاريبي وأميركا الجنوبية وآسيا الوسطى، تلبية ما بين 40% إلى 70% من طلبها السنوي على الكهرباء من خلال الألواح العائمة. أما في أوروبا، تستطيع فنلندا تلبية 17% من طلبها على الكهرباء، والدنمارك يمكنها توفير 7%.

وجد الباحثون أن المملكة المتحدة يمكن أن تنتج 2.7 تيرا واط / ساعة من الكهرباء كل عام باستخدام هذه الألواح، وفي حين أن هذا يمثل أقل بقليل من 1% من إجمالي الطلب على الكهرباء، فإنه سيوفر الكهرباء لقرابة مليون منزل. يوجد حالياً عدد قليل جداً من منشآت الألواح العائمة في المملكة المتحدة، إضافة إلى أكبر مزرعة شمسية عائمة بقدرة 6.3 ميغاوات في خزان الملكة إليزابيث الثانية، بالقرب من لندن.

ويستطرد المؤلف الرئيسي للدراسة: "حتى مع المعايير التي وضعناها لإنشاء سيناريو واقعي لنشر الألواح الكهروضوئية العائمة، هناك فوائد في جميع المجالات، خاصة في البلدان ذات الدخل المنخفض والمستويات العالية من الإشعاع الشمسي، فضلاً عن دول شمال أوروبا. كانت المعايير التي اخترناها مبنية على الاستثناءات الواضحة، مثل البحيرات في المناطق المحمية، ولكن على ما قد يقلل من تكلفة ومخاطر النشر".

ومع ذلك، يحذّر الباحثون من أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول التأثير البيئي العام للألواح الكهروضوئية العائمة، لذلك يقترح المؤلفون أن عملية نشر هذه الألواح يجب أن تأخذ في الاعتبار الوظيفة المقصودة للمسطحات المائية وكيفية استخدامها، فضلاً عن التأثير البيئي المحتمل. "ما زلنا لا نعرف بالضبط كيف يمكن للألواح العائمة أن تؤثر على النظام البيئي داخل بحيرة طبيعية، في ظروف ومواقع مختلفة. لكن المكاسب المحتملة في توليد الطاقة من هذه الألواح واضحة، لذلك نحن بحاجة إلى وضع هذا البحث موضع التنفيذ حتى يمكن اعتماد هذه التكنولوجيا بأمان. لقد اخترنا 10% من مساحة سطح البحيرة كمستوى آمن محتمل للنشر، ولكن قد يلزم تقليل ذلك في بعض المواقف، أو قد يكون أعلى في حالات أخرى"، يقول وولواي.