"الطاقة الشمسية أصبحت ملك الكهرباء"، هذا ما أعلنته وكالة الطاقة الدولية في تقريرها لعام 2020.ويتوقع خبراء وكالة الطاقة الدولية أن العالم سوف يولد ما بين 8 إلى 13 مرة من الطاقة الشمسية في السنوات العشرين المقبلة أكثر مما يولده اليوم.لن تؤدي تقنيات الألواح الشمسية الجديدة إلا إلى تسريع صعود صناعة الطاقة الشمسية.إذن ما هي هذه الابتكارات؟دعونا نلقي نظرة على تقنيات الطاقة الشمسية المتطورة التي ستشكل مستقبلنا.
1. توفر مزارع الطاقة الشمسية العائمة كفاءة أعلى دون أن تشغل مساحة من الأرض
ما يسمى بالخلايا الكهروضوئية العائمة قديم نسبيًا: ظهرت أولى مزارع الطاقة الشمسية العائمة في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.ومنذ ذلك الحين، تم تحسين مبدأ البناء، والآن تتمتع تقنية الألواح الشمسية الجديدة هذه بنجاح كبير - حتى الآن، وخاصة في البلدان الآسيوية.
الميزة الرئيسية لمزارع الطاقة الشمسية العائمة هي أنه يمكن تركيبها على أي مسطح مائي تقريبًا.تكلفة الألواح الكهروضوئية العائمة قابلة للمقارنة مع التركيبات الأرضية ذات الحجم المماثل.والأكثر من ذلك، أن الماء الموجود أسفل الوحدات الكهروضوئية يعمل على تبريدها، وبالتالي تحقيق كفاءة أعلى للنظام العام وتقليل هدر الطاقة.عادةً ما يكون أداء الألواح الشمسية العائمة أفضل بنسبة 5-10% من التركيبات الأرضية.
تمتلك الصين والهند وكوريا الجنوبية مزارع كبيرة للطاقة الشمسية العائمة، ولكن يجري الآن بناء أكبرها في سنغافورة.وهذا أمر منطقي حقًا بالنسبة لهذا البلد: فلديه مساحة صغيرة جدًا بحيث ستغتنم الحكومة كل فرصة لاستخدام موارده المائية.
حتى أن الخلايا الكهروضوئية العائمة بدأت تثير ضجة في الولايات المتحدة.أطلق الجيش الأمريكي مزرعة عائمة على بحيرة Big Muddy Lake في فورت براج بولاية نورث كارولينا، في يونيو 2022. وتتمتع هذه المزرعة الشمسية العائمة بقدرة 1.1 ميجاوات بقدرة تخزينية تبلغ 2 ميجاوات/ساعة من الطاقة.ستعمل هذه البطاريات على تشغيل Camp McCall أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
2. تكنولوجيا الطاقة الشمسية BIPV تجعل المباني مكتفية ذاتيا
في المستقبل، لن نقوم بتركيب الألواح الشمسية على أسطح المنازل لتزويد المباني بالطاقة – بل ستكون مولدات للطاقة في حد ذاتها.تهدف تقنية البناء الكهروضوئية المتكاملة (BIPV) إلى استخدام العناصر الشمسية كمكونات بناء ستصبح مزود الكهرباء للمكتب أو المنزل في المستقبل.باختصار، تتيح تقنية BIPV لأصحاب المنازل توفير تكاليف الكهرباء وبالتالي تكلفة أنظمة تركيب الألواح الشمسية.
ومع ذلك، لا يتعلق الأمر باستبدال الجدران والنوافذ بألواح وإنشاء "صناديق عمل".يجب أن تمتزج العناصر الشمسية بشكل طبيعي ولا تتداخل مع طريقة عمل الناس وحياتهم.على سبيل المثال، يبدو الزجاج الكهروضوئي مثل الزجاج العادي، ولكنه في نفس الوقت يجمع كل الطاقة من الشمس.
على الرغم من أن تقنية BIPV تعود إلى السبعينيات، إلا أنها لم تنفجر حتى وقت قريب: فقد أصبحت العناصر الشمسية أكثر سهولة في الوصول إليها وأكثر كفاءة ومتاحة على نطاق أوسع.وفي أعقاب هذا الاتجاه، بدأ بعض أصحاب مباني المكاتب في دمج العناصر الكهروضوئية في مبانيهم الحالية.وهذا ما يسمى بناء تطبيق الكهروضوئية.لقد أصبح تشييد المباني باستخدام أقوى أنظمة الألواح الشمسية BIPV منافسة بين رواد الأعمال.من الواضح أنه كلما كان عملك أكثر مراعاة للبيئة، كلما كانت صورته أفضل.يبدو أن شركة Asia Clean Capital (ACC) قد فازت بالجائزة بقدرتها المركبة البالغة 19 ميجاوات في حوض بناء السفن في شرق الصين.
3. تعمل الأسطح الشمسية على تحويل الألواح إلى مساحات إعلانية
الغلاف الشمسي هو في الأساس غلاف حول لوحة شمسية يسمح للوحدة بالحفاظ على كفاءتها وعرض أي شيء عليها.إذا كنت لا تحب مظهر الألواح الشمسية على سطح منزلك أو جدرانك، تتيح لك تقنية RV الجديدة إخفاء الألواح الشمسية - ما عليك سوى اختيار الصورة المخصصة المناسبة، مثل بلاط السقف أو العشب.
لا تتعلق التكنولوجيا الجديدة بالجماليات فحسب، بل تتعلق أيضًا بالأرباح: حيث يمكن للشركات تحويل أنظمة الألواح الشمسية الخاصة بها إلى لافتات إعلانية.يمكن تخصيص الأسطح بحيث تعرض، على سبيل المثال، شعار شركة أو منتجًا جديدًا في السوق.علاوة على ذلك، تمنحك الأسطح الشمسية خيار مراقبة أداء الوحدات النمطية الخاصة بك.الجانب السلبي هو التكلفة: بالنسبة للأغشية الرقيقة الشمسية، عليك أن تدفع 10٪ أكثر بالإضافة إلى سعر الألواح الشمسية.ومع ذلك، مع تطور تكنولوجيا الجلد الشمسي بشكل أكبر، كلما توقعنا انخفاض السعر.
4. يسمح النسيج الشمسي لقميصك بشحن هاتفك
معظم أحدث الابتكارات في مجال الطاقة الشمسية تأتي من آسيا.لذلك ليس من المستغرب أن يتولى المهندسون اليابانيون مسؤولية تطوير الأقمشة الشمسية.الآن بعد أن قمنا بدمج الخلايا الشمسية في المباني، لماذا لا نفعل الشيء نفسه بالنسبة للأقمشة؟يمكن استخدام النسيج الشمسي في صناعة الملابس والخيام والستائر: تمامًا مثل الألواح، فهو يلتقط الإشعاع الشمسي ويولد الكهرباء منه.
إمكانيات استخدام الأقمشة الشمسية لا حصر لها.يتم نسج خيوط الطاقة الشمسية في المنسوجات، بحيث يمكنك طيها ولفها حول أي شيء بسهولة.تخيل أن لديك حافظة هاتف ذكي مصنوعة من القماش الشمسي.وبعد ذلك، ما عليك سوى الاستلقاء على طاولة تحت أشعة الشمس وسيتم شحن هاتفك الذكي.من الناحية النظرية، يمكنك ببساطة تغليف سقف منزلك بالقماش الشمسي.سيولد هذا القماش طاقة شمسية تمامًا مثل الألواح، لكن لن تضطر إلى دفع تكاليف التركيب.وبطبيعة الحال، فإن إنتاج الطاقة من الألواح الشمسية القياسية على السطح لا يزال أعلى من إنتاج النسيج الشمسي.
5. حواجز الضوضاء الشمسية تحول هدير الطريق السريع إلى طاقة خضراء
تُستخدم بالفعل حواجز الضوضاء التي تعمل بالطاقة الشمسية (PVNB) على نطاق واسع في أوروبا وبدأت في الظهور في الولايات المتحدة أيضًا.الفكرة بسيطة: بناء حواجز الضوضاء لحماية الناس في المدن والقرى من ضجيج حركة المرور على الطرق السريعة.إنها توفر مساحة سطحية كبيرة، وللاستفادة منها، توصل المهندسون إلى فكرة إضافة عنصر شمسي إليها.ظهر أول حاجز PVNB في سويسرا عام 1989، والآن أصبح الطريق السريع الذي يضم أكبر عدد من الحواجز PVNB موجودًا في ألمانيا، حيث تم تركيب رقم قياسي بلغ 18 حاجزًا في عام 2017. وفي الولايات المتحدة، لم يبدأ بناء مثل هذه الحواجز إلا بعد بضع سنوات. قبل ذلك، لكننا نتوقع الآن رؤيتهم في كل ولاية.
إن فعالية حواجز الضوضاء الكهروضوئية من حيث التكلفة هي موضع شك حاليًا، ويعتمد ذلك إلى حد كبير على نوع العنصر الشمسي المضاف، وسعر الكهرباء في المنطقة، والحوافز الحكومية للطاقة المتجددة.تتزايد كفاءة الوحدات الكهروضوئية بينما يتناقص السعر.وهذا ما يجعل حواجز الضوضاء المرورية التي تعمل بالطاقة الشمسية جذابة بشكل متزايد.