في عالم يتسارع خطاه نحو تحقيق التنمية المستدامة ومكافحة التغيرات المناخية، تبرز الحاجة الملحة لتوسيع نطاق توليد الطاقة المتجددة. لطالما كانت الطاقة الشمسية ركيزة أساسية في هذا التحول، ولكن التحديات المتعلقة بتوفر الأراضي الشاسعة اللازمة لإقامة مزارع الطاقة الشمسية التقليدية شكلت عائقاً في بعض المناطق. هنا يأتي دور مزارع الطاقة الشمسية العائمة، التي لا تمثل مجرد ابتكار تقني، بل فتحاً لآفاق جديدة واعدة لتوليد الطاقة النظيفة، متجاوزة قيود اليابسة ومقدمة حلولاً بيئية واقتصادية متعددة.
**مفهوم وتقنية مزارع الطاقة الشمسية العائمة**
مزارع الطاقة الشمسية العائمة، أو ما يُعرف بالـ “فلوتوفولتيك” (Floating Photovoltaics)، هي أنظمة لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية يتم تركيبها على أسطح المسطحات المائية. بدلاً من تثبيت الألواح الشمسية على الأرض أو أسطح المباني، تُثبت هذه الألواح على هياكل عائمة مصنوعة عادةً من البلاستيك المتين (مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة) أو مواد مركبة أخرى. تُربط هذه الهياكل ببعضها لتشكيل مصفوفة واسعة من الألواح، وتُثبت في مكانها بواسطة أنظمة رسو متطورة تمنعها من الانجراف. تُستخدم هذه المزارع بشكل أساسي في البحيرات، الخزانات المائية، السدود، أحواض المعالجة، وحتى بعض المواقع الساحلية المحمية. تُنقل الكهرباء المولدة عبر كابلات تحت الماء إلى محطات تحويل على اليابسة ومن ثم إلى الشبكة الكهربائية.
**المزايا والفوائد: حلول مبتكرة لتحديات الطاقة**
تقدم مزارع الطاقة الشمسية العائمة حزمة من المزايا الفريدة التي تجعلها خياراً جذاباً ومستداماً:
1. **توفير الأراضي الثمينة:** تُعد هذه الميزة الأكثر أهمية، حيث تسمح باستغلال المسطحات المائية غير المستغلة لتوليد الطاقة دون التعدي على الأراضي الصالحة للزراعة أو الأراضي ذات الأهمية البيئية. هذا يعالج مشكلة ندرة الأراضي في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو الدول الجزرية.
2. **زيادة كفاءة الألواح الشمسية:** تساعد المياه المحيطة بالألواح على تبريدها بشكل طبيعي. تُعرف الألواح الشمسية بفقدانها لكفاءتها عند ارتفاع درجة حرارتها. بفضل تأثير التبريد هذا، يمكن أن تنتج مزارع الطاقة الشمسية العائمة طاقة كهربائية أكثر بنسبة تتراوح بين 5% و15% مقارنة بنظيراتها المركبة على اليابسة في نفس الظروف الجوية.
3. **الحد من تبخر المياه:** في المناطق الجافة أو التي تعاني من شح المياه، يساهم تغطية جزء من سطح الخزانات المائية بالألواح الشمسية في تقليل معدلات التبخر بشكل كبير، مما يحافظ على كميات أكبر من المياه العذبة التي تُعد مورداً حيوياً.
4. **تحسين جودة المياه:** من خلال حجب أشعة الشمس المباشرة، تقلل الألواح العائمة من نمو الطحالب الضارة والكائنات الدقيقة الأخرى التي قد تؤثر سلباً على جودة المياه في الخزانات، مما يقلل من الحاجة إلى المعالجة الكيميائية.
5. **سهولة التركيب والصيانة:** تتميز هذه الأنظمة بوحدات تصميمية قابلة للتعديل والتركيب، مما يسهل عملية الإنشاء والتوسيع. كما أن الوصول إلى بعض المكونات للصيانة يمكن أن يكون أسهل في البيئة المائية مقارنة ببعض التركيبات الأرضية الشاسعة.
6. **التوافق مع محطات الطاقة الكهرومائية:** يمكن دمج مزارع الطاقة الشمسية العائمة بسهولة مع محطات الطاقة الكهرومائية القائمة، مستفيدة من البنية التحتية الكهربائية المشتركة (مثل خطوط النقل والمحولات)، مما يخلق أنظمة هجينة فعالة تزيد من استقرار الشبكة.
**التحديات والاعتبارات: طريق غير خالٍ من العقبات**
على الرغم من المزايا العديدة، تواجه مزارع الطاقة الشمسية العائمة بعض التحديات التي تتطلب حلولاً مبتكرة:
1. **التكلفة الأولية:** لا تزال تكلفة التركيب الأولية لمزارع الطاقة الشمسية العائمة أعلى قليلاً من تلك الأرضية، ويرجع ذلك إلى الحاجة لهياكل عائمة وأنظمة رسو وكابلات مقاومة للماء. ومع ذلك، تشهد هذه التكاليف انخفاضاً مستمراً مع تطور التكنولوجيا وزيادة حجم الإنتاج.
2. **التأثير البيئي المحتمل:** يتطلب أي مشروع على المسطحات المائية دراسات بيئية دقيقة لتقييم تأثيره على النظم البيئية المائية، مثل تأثير حجب الضوء على الكائنات الحية تحت الماء، أو التغيرات المحتملة في درجات حرارة المياه.
3. **المتانة والصيانة في البيئة المائية:** يجب أن تكون المكونات مقاومة للتآكل والرطوبة والنمو البيولوجي (الطحالب والكائنات البحرية). تتطلب الصيانة استخدام قوارب أو معدات متخصصة.
4. **الظروف الجوية القاسية:** يجب تصميم الأنظمة لتحمل الظروف الجوية القاسية مثل الرياح العاتية والأمواج والعواصف الثلجية في بعض المناطق.
5. **الإطار التنظيمي:** كونها تقنية حديثة نسبياً، لا يزال الإطار التنظيمي والتشريعي لمزارع الطاقة الشمسية العائمة قيد التطوير في العديد من البلدان.
**المشهد العالمي والآفاق المستقبلية: طاقة نظيفة بلا حدود**
شهدت مزارع الطاقة الشمسية العائمة نمواً سريعاً في السنوات الأخيرة، خاصة في دول آسيا مثل الصين، اليابان، كوريا الجنوبية، والهند، التي تبنت هذه التقنية لمعالجة قضايا ضيق الأراضي. كما بدأت أوروبا والولايات المتحدة في استكشاف إمكاناتها بشكل جدي.
تُظهر التقديرات أن الإمكانات العالمية لمزارع الطاقة الشمسية العائمة هائلة، حيث يمكنها أن تلعب دوراً محورياً في تحقيق أهداف الطاقة المتجددة والطاقة الخضراء. ومع استمرار الأبحاث والتطوير في مجالات المواد والتصميم وتقنيات التركيب والصيانة، من المتوقع أن تصبح هذه التقنية أكثر كفاءة واقتصادية. ستساهم مزارع الطاقة الشمسية العائمة بشكل كبير في تنويع مصادر الطاقة، تعزيز أمن الطاقة، وتقليل البصمة الكربونية العالمية، paving the way for a more sustainable and resilient energy future.
**خاتمة**
تمثل مزارع الطاقة الشمسية العائمة قفزة نوعية في مسيرة توليد الطاقة المتجددة. إنها لا تقدم حلاً مبتكراً لتحديات الأرض فحسب، بل تعزز أيضاً كفاءة الإنتاج، وتساهم في الحفاظ على الموارد المائية، وتقلل من التأثير البيئي. ومع استمرار التقدم التكنولوجي والتغلب على التحديات المتبقية، فإن هذه المزارع مهيأة لتصبح عنصراً لا غنى عنه في مزيج الطاقة العالمي، مؤكدة على أن السماء والمياه معاً يمكن أن يكونا مصدرين لا ينضبان للطاقة النظيفة التي تغذي مستقبلنا.
Image by: Pixabay
https://www.pexels.com/@pixabay
Keywords: Floating solar power