كتب مصطفى شعبان
تعتبر الخلايا الكهروضوئية العائمة الآن فرصة كبيرة لتوفير الطاقة الكهربائية النظيفة للمدن الكبرى ، وخاصة في آسيا، لا تكفي الأسطح الشمسية لسد الحاجة، وتعمل الطاقة الشمسية العائمة بشكل أفضل عندما تكون الظروف الجوية أكثر هدوءًا، لكن ليست كل مساحات المحيط مناسبة لتطوير الطاقة الشمسية العائمة.
الطاقة الشمسية العائمة، هي الخلايا الكهروضوئية المدعومة على الماء، يمكن أن تلعب دورًا عالميًا مهمًا في الانتقال إلى تقنيات صديقة للبيئة.
من خلال تغطية ما بين 5 و10٪ من خزانات الطاقة الكهرومائية في العالم بالطاقة الشمسية العائمة، يمكن أن ننتج قدرًا من الكهرباء مثل كل الطاقة الكهرومائية التي تنتجها الآن، وسيؤدي القيام بذلك أيضًا إلى الحد من التبخر من هذه الخزانات، هذا ما توصل إليه تريجفي كريستيانسن، أستاذ التكنولوجيا البحرية في الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا NTNU.
ويوضح كريستيانسن وهو مشرف أيضا في مركز SFI Blues ، وهو مركز للابتكار يركز على تطوير وتحسين الهياكل العائمة للجيل القادم من صناعات المحيطات،”تبخر أقل سيكون شيئًا جيدًا في المناطق التي تكون فيها المياه موردًا نادرًا” .
ويضيف: “تقع العديد من المدن الكبرى بجوار البحر، وستكون الطاقة الشمسية العائمة قادرة على الازدهار هناك.
بالإضافة إلى الأسطح الكبيرة، يوفر البحر تأثيرًا تبريدًا مهمًا”.
استخدام مساحة المحيط
يعتقد تريجفي كريستيانسن، أننا لسنا بحاجة إلى التوقف عند هذا الحد، يمكن استخدام الطاقة الشمسية العائمة إلى حد أكبر بكثير من استخدامها فقط في خزانات الطاقة الكهرومائية، “إذا نظرت إلى احتياجات الطاقة الإجمالية المتوقعة في العالم في عام 2050، فقد نكون أكثر طموحًا، لقد حسبنا أنه إذا وضعت جزرًا شمسية على 0.17٪ من محيطات العالم، فسيتم تغطية احتياجات الطاقة للعالم بأسره، يعادل 0.17٪ من مساحة المحيط ما يقرب من ضعف مساحة اليابسة في النرويج”.
ويقول: “يمكنني أيضًا أن أتخيل أن هذه الجزر الشمسية تعمل كمحطات شحن للسفن.
ويمكن استخدامها أيضًا لتوليد الكهرباء للمصانع العائمة التي تنتج الوقود المتجدد مثل الهيدروجين أو الميثانول”.
شارك كريستيانسن في تأليف مقال حول هذا الموضوع في مجلة PNAS ( وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ) في عام 2019، ويوضح: “المحيط كبير”، “من الواضح أن وضع الخلايا الشمسية العائمة في المناطق التي يكون فيها الطقس الأكثر هدوءًا وظروف الرياح والأمواج الممكنة ميزة واضحة.
فالركود ، وهو حزام حول الأرض بالقرب من خط الاستواء، به رياح قليلة وتشرق الشمس مباشرة، لذلك تتمتع هذه الأماكن بموقع جيد بالنسبة للطاقة الشمسية العائمة، وكذلك الأماكن التي تتضخم بدلاً من البحار الهائجة “.
الطاقة الشمسية العائمة منافسة لطاقة الرياح البحرية
كما يقول “إذا غطيت كيلومترًا مربعًا واحدًا بألواح شمسية في جنوب إسبانيا، حيث يبلغ متوسط الإشعاع الشمسي السنوي 200 واط لكل متر مربع، فستكون الطاقة الشمسية العائمة قادرة على إنتاج حوالي 44 ميجاواط، وتنتج توربينات الرياح اليوم في المتوسط حوالي 6 ميجاواط لنفس الشيء المنطقة “.
كيف تطفو الخلايا الشمسية الكهروضوئية؟
لم نتوصل بعد إلى أفضل تقنية لهذا النهج.
يجب أن تكون الطاقة الشمسية العائمة فعالة من حيث التكلفة.
في الوقت نفسه، يجب أن تكون الجزر الشمسية قادرة على تحمل بعض البحار الهائجة والرياح القوية، يجب أن تتبع الهياكل العائمة الموجات حتى تعمل.
إذن كيف يفترض أن تظل الألواح الشمسية طافية؟ وما هو أفضل حل للربط بينهما؟
يسلط كريستيانسن الضوء على مفهومين رئيسيين للطاقة الشمسية العائمة، يتكون أحد الخيارات من أغشية عائمة متصلة بأطواق عائمة.
قامت شركة OceanSun النرويجية بالفعل ببناء العديد من الأنظمة المدعومة بالأغشية على نطاق واسع.
يتكون المفهوم الثاني من وحدات أصغر صلبة مترابطة في مصفوفات كبيرة، تقدم العديد من الشركات أنواعًا مختلفة من هذا النظام، وقال كريستيانسن: “هناك مفاهيم أخرى ممكنة أيضًا ، مثل الإنشاءات المدعومة بوسادة الهواء والأنابيب المرنة المتصلة في تكوينات مختلفة”.
الطاقة الشمسية العائمة مفهوم جديد إلى حد ما
تم بالفعل بناء عدد من محطات الطاقة الشمسية التجريبية العائمة حول العالم، غالبًا ما توجد على المسطحات المائية في الجزر والمدن والمجتمعات التي ليس لديها مصادر أخرى للطاقة، تم تركيب الألواح الشمسية العائمة على العديد من خزانات الطاقة الكهرومائية في اليابان والصين.
وقال “نحن بحاجة إلى هذه الطاقة في النرويج أيضًا، مثل الطاقة في الموقع في منشآت تربية الأحياء المائية أو لتوفير الطاقة للصناعات النرويجية الجديدة كثيفة الطاقة، مثل مصانع البطاريات”.
تعد فكرة توسيع الألواح الشمسية في الهياكل العائمة على السدود وغيرها من مصادر المياه الأرضية وفي المحيط جديدة نسبيًا.
وقال كريستيانسن: “الطاقة الشمسية العائمة هي مجال بحثي في مراحله المبكرة للغاية، فقط في العامين الماضيين بدأ يجتذب الانتباه، وأعلن الاتحاد الأوروبي عن دعوات لمشاريع بحثية في العام الماضي”.
