صعود محطة الكهرباء العائمة على الماء!

قبل عقد من الزمان، كانت الطاقة الشمسية مصدرا هامشيا للطاقة المتجددة.وفي غضون 10 سنوات فقط، أصبحت الطاقة الشمسية خيارًا ممتازًا.الان هي'حان الوقت للنظر في صعود الكهروضوئية العائمة.فكر في الأمر.قبل عام 2013، لم تكن الخلايا الكهروضوئية العائمة كذلك'لا توجد حتى.

تم تقديم أول براءة اختراع للطاقة الكهروضوئية العائمة في عام 2008. وفي عام 2006، بدأت شركة Ciel et Terre المتخصصة في الطاقة الكهروضوئية العائمة، ومقرها ليل، فرنسا، في دفع الفكرة.

وفي عام 2007، تم بناء محطة طاقة تجارية صغيرة بقدرة 175 كيلوواط على بركة في فار نينتي، وهي شركة منتجة للنبيذ في نابا فالي، لتقليل تكاليف الطاقة وتجنب الاستيلاء على الأراضي.ويمكن تحقيق أرباح أعلى عن طريق زراعة الكروم على الأرض.

تم بناء أول نظام كهروضوئي عائم رسمي في محافظة آيتشي باليابان في عام 2007. ومنذ ذلك الحين، شهدت العديد من البلدان ظهور محطات صغيرة تحت مستوى ميجاوات، وخاصة في فرنسا وإيطاليا وكوريا الجنوبية وأسبانيا والولايات المتحدة، والتي تستخدم في المقام الأول للبحث والعرض.ضع في اعتبارك أنه حتى"طبيعي"لا يمكن الحفاظ على تكلفة الطاقة الشمسية خلال هذه الفترة ولا يمكن تحقيقها إلا من خلال تعريفات التغذية السخية والإعانات المباشرة.

ومن الواضح حتى الآن أن آسيا سوف تهيمن على الطاقة الكهروضوئية العائمة في المستقبل القريب وما بعده.

لقد اخترنا الطاقة الكهروضوئية العائمة لأن الأخبار حول هذا الحقل الجديد لم تتوقف منذ الشهر الماضي.الأول هو أن NTPC قامت بتشغيل محطة طاقة كهروضوئية عائمة بقدرة 10 ميجاوات في NTPC'خزان محطة سيمهاداري للطاقة الحرارية.أصبح المصنع بسهولة الهند'الأكبر في هذا المجال، ولكن ليس لفترة طويلة.ثم افتتحت شركة Ciel Et Terre محطة بقدرة 5.4 ميجاوات في ساغارديغي في ولاية البنغال الغربية، وهي الأولى من نوعها في محطة للطاقة الحرارية.

الذي - التي'ليس كل شيء.بحلول الوقت الذي تقرأ فيه هذه القصة، ربما تكون NTPC قد افتتحت دولة أخرى في الهند'أكبر محطات الطاقة الكهروضوئية العائمة في البلاد، محطة الطاقة الكهروضوئية العائمة بقدرة 100 ميجاوات المخطط لها في المرحلة الأولى في تيلانجانا.وكان من المقرر في الأصل أن يبدأ إنشاء المشروع في شهر مايو، ولكن بسبب مرض التاج الجديد، سيتم الآن البدء فيه على مراحل، كل مرحلة حوالي 15 ميجاوات، وسيتم الانتهاء من المشروع بأكمله بقدرة 100 ميجاوات بنهاية هذا العام.

سيغطي المشروع الذي تبلغ قيمته 4.23 مليار روبية هندية في النهاية المسطحات المائية أو الخزانات التي تخدم محطة راماجوندام للطاقة الحرارية.كما تنخفض تكلفة الطاقة الكهروضوئية العائمة بشكل مطرد، مع عرض بقيمة 3.29 كيلووات في الساعة لمشروع كهروضوئي عائم بقدرة 150 ميجاوات في Ridam Hand Reservoir في ولاية أوتار براديش، والذي فازت به شركتا Shapoorji Palonji Rup وRenew Power.(ملاحظة: تأخر المشروع بسبب مشاكل متعلقة بالتضاريس).

ليس هذا فحسب، بل تم تشغيل محطة طاقة بقدرة 60 ميجاوات في جميع أنحاء العالم في سنغافورة.وهي واحدة من أكبر محطات الطاقة العائمة في العالم، وقد تم بناؤها على خزان من قبل إحدى الشركات التابعة لشركة سيمبكورب للصناعات على مساحة 45 هكتارًا (111 فدانًا).وفي جزيرة باتام القريبة في إندونيسيا، أعلنت شركة SUNSEAP ومقرها سنغافورة أيضًا عن خطط لاستثمار أكثر من 2 مليار دولار في محطة أخرى لتخزين الطاقة الشمسية بقدرة 2.3 جيجاوات.

في تقرير مارس، توقعت شركة Transparency Market Research (T) لاستخبارات السوق نموًا قويًا في عام 2027، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 43٪.ويتوقع تالسو أن الابتكار والتقدم التكنولوجي سيضمنان عدم تباطؤ زخم نمو الطاقة الكهروضوئية العائمة.إن زيادة اعتماد الوحدات الكهروضوئية العائمة في البلدان النامية مثل الهند والصين سيؤدي إلى زيادة النمو.ما يقرب من 40 دولة من بين أكثر من 63 دولة أعلنت عن مشاريع كهروضوئية عائمة لديها بالفعل مشروع قيد التشغيل أو قريب منه.

واليوم، تقترب القدرة المركبة الفعلية من الخلايا الكهروضوئية العائمة من 3 جيجاوات، بينما يقترب إجمالي القدرة المركبة من الطاقة الشمسية من 775 جيجاوات.مع استمرار انخفاض تكلفة الطاقة الشمسية مع زيادة الحجم وفهم التكنولوجيا بشكل أكبر، لم تعد الطاقة الكهروضوئية العائمة خيارًا للمستقبل، وقد وصل عصر الطاقة الكهروضوئية العائمة.

لماذا الكهروضوئية العائمة؟

المزايا الأساسية للطاقة الكهروضوئية العائمة معروفة جيدًا.ويمكن ملاحظة التقدم في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، لا سيما حيث تشتد المنافسة على الأراضي المتاحة.والهند الشرقية مثال على ذلك.إن ربط الخلايا الكهروضوئية العائمة بالخزانات الكبيرة المبنية للطاقة الكهرومائية يمكن أن يجعل الخلايا الكهروضوئية العائمة قريبة من البنية التحتية الحالية لنقل الطاقة أو إلى مراكز الطلب مثل محطات معالجة المياه، وهي ميزة أخرى تدفع إلى تطوير الطاقة الكهروضوئية العائمة.

ونظرًا لتأثير الماء البارد وتقليل الغبار، تتمتع المشاريع الكهروضوئية العائمة بمزايا واضحة في زيادة إنتاج الطاقة.وعلى أساس العمر المتوقع الذي يبلغ 25 عاماً، تساعد هذه المزايا في سد الفجوة مع التكلفة الأولية للطاقة الشمسية على الأرض، والتي تمثل عادة 10% إلى 15% من التكلفة.

وببساطة، فإن الطاقة الكهروضوئية العائمة تعوض الطاقة الشمسية'احتياجات الطاقة غير الملباة.في بعض الأماكن، من أجل تركيب الطاقة الشمسية الأرضية، تحتاج إلى الحصول على الكثير من الأراضي، وهذه مشكلة.يمكن جعل توليد الطاقة أكثر كفاءة من خلال دمجها مع الموارد الموجودة، مثل محطات الطاقة الحرارية أو محطات الطاقة الكهرومائية.

في حالة محطات الطاقة الكهرومائية، يمكن للخزان أن يقلل من الطاقة الكهرومائية خلال ساعات الذروة من اليوم، عندما تدخل الطاقة الشمسية حيز التنفيذ.تم بناء الأول من نوعه في البرتغال عام 2017 وتم تركيبه بواسطة شركة EDP.وبما أن نمو الناتج أمر يمكن التنبؤ به، فإن ردود الفعل حتى الآن كانت إيجابية.ويعني أيضًا قدرًا أكبر من استقرار الشبكة وموثوقيتها من حيث الحجم.

يقدر المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) أن هناك ما يقرب من 380 ألف خزان للمياه العذبة في جميع أنحاء العالم مع إمكانية الجمع بين مرافق الطاقة الكهروضوئية العائمة ومرافق الطاقة الكهرومائية القائمة.وبطبيعة الحال، قد يكشف التحليل الشامل عن بعض الخزانات التي لا تصلح بسبب مجموعة متنوعة من المشاكل، مثل انخفاض منسوب المياه وحتى الخزانات التي لا تخزن المياه خلال موسم الجفاف.ولكن ليس هناك شك في أن العثور على مساحة لمشروع البناء لا يمثل مشكلة على الإطلاق.تبلغ قدرة توليد الطاقة المحتملة حوالي 7 تيراواط، وهو أمر لا يمكن الاستهانة به.

التحدي المتمثل في الكهروضوئية العائمة

من بين جميع التحديات التي تواجه الطاقة الكهروضوئية العائمة، من المرجح أن يكون التحدي الأكبر هو من سيدعمها، سواء كان ذلك أم لا'التكلفة أو التكنولوجيا أو التمويل.تتلقى محطات الطاقة الشمسية الأرضية الكثير من الإعانات وتعريفات التغذية والمزيد.ولكن نفس الشيء"بدء"ولا يمكن تحقيق الفوائد من خلال الطاقة الكهروضوئية العائمة إلا من خلال الاعتماد على القطاع الخاص في التشغيل.والخبر السار هو أن التكنولوجيا تلحق بالركب بسرعة، وأن القضايا الرئيسية مثل فروق التكلفة تتحرك بالفعل في اتجاه يمكن التحكم فيه.

مشكلة الجودة

وبقدر ما يتعلق الأمر بطبيعتها، تتطلب الطاقة الكهروضوئية العائمة المزيد من الاهتمام في التصميم والبناء.وكما يؤكد أوشاديفي، فإن الفارق الرئيسي هو أنه في البلدان المتقدمة الأخرى، يعتمد الاختيار بشكل كامل على المؤهلات الفنية والقدرة المالية والسمعة.في الهند، السعر هو العامل الرئيسي.يجب على المطورين الهنود وشركات EPC توخي الحذر الشديد في اختيارهم للتكنولوجيا.لتقليل المخاطر، يجب على المطورين التركيز على العثور على مواد خام عالية الجودة، ومثبتات للأشعة فوق البنفسجية من الدرجة الأولى، وآلات عالية الجودة لإنتاج عوامات عالية الجودة، وعمليات فحص ضمان الجودة، والعمليات، واختبار التصميم والتحقق من صحته، والحصول على حلول موثوقة."

ارتفعت تكلفة نظام الطاقة الكهروضوئية العائمة بنسبة 10-15%، وذلك بشكل رئيسي من الهياكل العائمة وأنظمة التثبيت والإرساء اللازمة للنظام العائم.تكاليف التطوير تنخفض بالفعل.تمثل الأنظمة العائمة تحديات محددة تتعلق بالرسو والإرساء، مع التغيرات المحتملة في مستويات المياه وأنواع قاع الخزان والعمق والظروف الجوية القاسية مثل الرياح والأمواج القوية التي تزيد من تكاليف الهندسة والبناء.

ويعني القرب من الماء أيضًا إيلاء المزيد من الاهتمام لإدارة الكابلات واختبار العزل مقارنة بالأرض، خاصة عندما يتلامس الكابل مع الماء.هناك عامل آخر وهو الضغط الاحتكاكي والميكانيكي المستمر على الأجزاء المتحركة للمحطة الكهروضوئية العائمة.يمكن للنظام الذي تم تصميمه وصيانته بشكل سيء أن يفشل بشكل كارثي.أجهزة التعويم معرضة أيضًا لخطر الفشل والتآكل بسبب الرطوبة، خاصة في البيئات الساحلية الأكثر عدوانية.ينبغي اختيار الوحدات الكهروضوئية القادرة على العمل في البيئات القاسية لمدة 25 عامًا باستخدام معايير الجودة المناسبة.ويتمثل دور الإرساء في توزيع حمل الرياح والأمواج، وتقليل حركة الجزيرة الشمسية، وتجنب خطر الاصطدام بالشاطئ أو التعرض لعاصفة.هناك حاجة إلى دراسات فنية موسعة لتقييم التصميم المناسب للجزيرة والمرساة، والجدوى الفنية الشاملة والجدوى التجارية للمشروع.

التنبؤ على المدى الطويل

يقدر المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) أن هناك 379068 خزانًا للطاقة الكهرومائية للمياه العذبة حول العالم يمكنها استيعاب محطات الطاقة الكهروضوئية العائمة إلى جانب المحطات الحالية.قد تكون بعض الخزانات جافة لجزء من العام، أو غير مناسبة للطاقة الكهروضوئية العائمة، لذلك هناك حاجة إلى مزيد من البيانات حول اختيار الموقع قبل تنفيذ المشروع.إن أعظم فائدة للطاقة الكهروضوئية العائمة هي أنها لا تشغل مساحة كبيرة من الأرض، وهو أمر ذو أهمية متزايدة بالنسبة للهند.لقد شهدنا تأثر المشاريع بالصراعات على الأراضي بين محطات الطاقة الشمسية والقضايا المتعلقة بأراضي الرعي وموطن طائر الحبارى الكبير في الهند.عندما يتعلق الأمر ببناء وحدات كهروضوئية عائمة على خزانات مشاريع الطاقة الكهرومائية، فإن زيادة القدرة قد تساعد في الواقع على تجنب بعض مشاكل مشاريع الطاقة الكهرومائية المخطط لها.ومن الأمثلة على ذلك مشروع تابوفان في منطقة شامولي التابعة لشركة NTPC في أوتاراخاند، والذي تعرض مؤخرًا لأضرار جسيمة نتيجة للفيضانات المفاجئة.المشروع متأخر عن الموعد المحدد بأكثر من 10 سنوات، وتكلفته أكثر من خمسة أضعاف التقدير الأصلي، ويمكن لمشروع النهر المخطط له توليد الكهرباء بسهولة من خلال الشركة'العديد من المشاريع الكهروضوئية العائمة في خزان النقل.

يؤكد Ushadevi من Ciel Et Terre:'ونظرًا لندرة الأراضي، والقضايا القانونية والنزاعات المتعلقة بمصادرة الأراضي والتأخير اللانهائي للمصادرة، فإن الطاقة الكهروضوئية العائمة هي الحل الأمثل.ونظراً لندرة المياه، وتبخر المياه، ومشكلة الأرض، والجانب الإيجابي المتمثل في توفر الكثير من المياه، فإننا على يقين من أن الهند'وقد وصل أخيرا الطلب على الطاقة الكهروضوئية العائمة.نعتقد أن الحلول العائمة ستكون إحدى القوى الدافعة الرئيسية في صناعة الطاقة الكهروضوئية ونهدف إلى تطوير حلول تقنية Hydrelio بقدرة 1 جيجاواط في الهند خلال السنتين أو الثلاث سنوات القادمة."

ولتوضيح وجهة نظره، يستشهد بمثال ولاية البنغال الغربية."في الماضي، نظرنا إلى الكثير من المشاريع في ولاية البنغال الغربية واعتقدنا أن ولاية البنغال الغربية لديها إمكانات كبيرة لتطوير مشاريع الطاقة الكهروضوئية.هناك أنواع عديدة من المسطحات المائية في ولاية البنغال الغربية، بما في ذلك السدود أو أحواض الري أو معالجة المياه.هذه مثالية للمشاريع العائمة.وينطبق الشيء نفسه على ولاية كيرالا، حيث يوجد الكثير من الماء."

حتى الآن، تم بناء جميع المشاريع على المياه العذبة أو على البرك الأسيرة، ولكن هذا لا يحدث'لا يعني ذلك'من المستحيل في المحيط.أطلقت Ciel Terre تايوان مؤخرًا 88MWP'مشروع تشانغبين، وهو أكبر مشروع لمياه البحر.وهذا يتطلب من الشركة أن تدخل في شراكة مع المبادئ.Principia هي شركة بحرية رئيسية تقوم بتطوير وتنفيذ حلول فعالة من حيث التكلفة وتصميمات متكاملة للرياح والأمواج.

ومن الجدير بالذكر أنه حتى المشاركين الأكثر نشاطًا طالبوا منذ فترة طويلة بعدم بناء هذه النباتات على البحيرات الطبيعية والمسطحات المائية الأخرى.تقول الشركات بعدم المخاطرة دون خبرة طويلة الأمد في الطاقة الكهروضوئية العائمة، والتي يمكن أن يكون لها تأثير على المشروع.وفي الوقت نفسه، يجب علينا تجنب الصراعات مع الصيادين'رزق.إن تغطية البرك الطبيعية بالحطام يعني قلة ضوء الشمس المتاح لنمو الطحالب، مما يقلل من تكاثر الطحالب.ومن المتوقع أن ينخفض ​​معدل التبخر حيث سيتم تغطية جزء كبير من المسطح المائي أو حجبه بواسطة محطات الطاقة الكهروضوئية العائمة.ومن المتوقع أن ينخفض ​​​​الضوء والحرارة والخزان'الحياة المائية تحتاج إلى توازن جديد.نحن نفضل استخدام المياه الاصطناعية لأنها أقل تأثيرا على الحياة المائية.

خاتمة

إذا أخذت في الاعتبار سنوات إنشاء محطات توليد الطاقة واسعة النطاق باستخدام هذه التكنولوجيا، فقد قطعت الطاقة الكهروضوئية العائمة شوطًا طويلاً في وقت قصير جدًا.وهذا يعني أننا بحاجة إلى توخي الحذر قبل وضع افتراضات وتوقعات كبيرة، ولكن يبدو أن هذا الحل يمكن أن يسد فجوة مهمة في توليد الطاقة الشمسية.كما أنه سيوفر الأرض ويسمح للخزان بتوفير المزيد من الإيرادات.في حين أن العديد من مشاريع الطاقة الكهرومائية تكلف أكثر من 3.5 روبية لكل كيلوواط ساعة، أو حتى أكثر من 6 روبية لكل كيلوواط ساعة، هناك أسباب وجيهة للنقاش ضد الطاقة الكهروضوئية العائمة بسبب تكلفتها.

ويتعين علينا أن نركز على التعلم من النجاحات الأولية التي حققتها الطاقة الكهروضوئية العائمة، والتي قد تكون أقل ضرراً بالبيئة من الطاقة الكهرومائية، التي كان أداؤها دون المستوى في الهند في السنوات الأخيرة.على الرغم من أن الطاقة الشمسية على الأسطح مدعومة بشكل كبير، إلا أنها لا تعمل بشكل جيد.وكما هو الحال مع الطاقة الشمسية السائدة، تحتاج الحكومات إلى التأكد من عدم استخدام الطاقة الكهروضوئية العائمة'لا تسلك طريق الطاقة الشمسية على السطح.ومن أجل ضمان تقدم حقيقي في المشروع، يجب معالجة الافتقار إلى التقييمات المتعمقة للمسطحات المائية وبيانات قياس الأعماق الطبوغرافية وغيرها من المشاكل التقنية والبيئية بشكل عاجل.أحد الأمثلة على ذلك هو مصير مشروع سد ريحاند الكبير، الذي واجه مشاكل بسبب محدودية المعرفة بالتضاريس ونقص المعلومات.

كما توفر الطاقة الكهروضوئية العائمة فرصة حقيقية لتركيب بعض مشاريع الطاقة الشمسية المهمة حقًا في جميع الولايات الهندية، وخاصة في شرق الهند.