تسجل متطلبات نشر الطاقة الشمسية الكهروضوئية التقليدية ارتفاعًا متواصلًا، وقد تحتاج إلى ما بين 0.5 و1.2% من مساحة الأراضي العالمية لتلبية الاحتياجات المتوقعة بحلول عام 2085 دون مراعاة تأثيرات تغير المناخ.

وعلى الرغم من أن المحللين يرجحون أن تؤدي التغيرات المستقبلية في السطوع الشمسي وارتفاع درجات الحرارة إلى تقليل إمكانات الطاقة الشمسية، فإن تقدم التقنيات يمكن أن يحد من هذه التأثيرات، وفقًا لتقرير اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

وبالنظر إلى التأثيرات المناخية، تزداد هذه المتطلبات إلى 0.7- 1.5% من مساحة الأراضي العالمية، حسب تقرير نشرته مؤخرّا مجلة نيتشر (Nature).

ويمكن لاستعمال تقنيات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتقدمة أن يقلل هذه المساحة إلى 0.3-1.2%، ما يخفّف بشكل من تأثيرات المناخ.

وتتفاوت تأثيرات تغير المناخ على المستوى الإقليمي بصورة كبيرة، ما يؤدي إلى انخفاض إمكانات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بنسبة تصل إلى 3% في أميركا اللاتينية ومنطقة البحر الكاريبي، وبنسبة تصل إلى 8% في جنوب آسيا.

وتشير نتائج دراسة مجلة نيتشر (Nature) إلى أن الزيادات التي تقودها التكنولوجيا في إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية العالمية في المستقبل يمكن أن تعوّض أكثر من الانخفاضات المرتبطة بالمناخ.

دور الطاقة الشمسية الكهروضوئية

تُعد الطاقة الشمسية الكهروضوئية مصدرًا متزايد الأهمية للطاقة النظيفة، وهي حاليًا ثالث أكبر مصدر للطاقة المتجددة بعد الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح، إذ تمثّل 3.6% من إنتاج الكهرباء العالمي.

وقد نما إنتاج الطاقة الكهروضوئية بنسبة 22% (179 تيراواط/ساعة) في عام 2020-2021، وسيزداد معدل النمو السنوي المتوسط ​​بنسبة 25% بين عامي 2022 و2030 متسقًا مع سيناريوهات الحياد الكربوني بحلول عام 2050.

لذلك، قلّلت التوقعات السابقة من معدل نشر الطاقة الكهروضوئية، وقد يكون التسارع المطلوب في النمو المستقبلي ممكنًا، حسبما رصدته منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

من ناحية ثانية، فإن العامل الذي تجب مراعاته هو مقدار مساحة الأرض المطلوبة لتلبية الطلب العالمي على الطاقة في ظل مستقبل اجتماعي واقتصادي مختلف وتغير المناخ، والمدى الذي ستؤدي به التحسينات في تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية إلى زيادة إنتاج الطاقة الكهروضوئية.

ويُعد هذا الجانب مهمًا، لأن التغيرات المستقبلية في السطوع الشمسي وارتفاع درجات الحرارة الناجمة عن تغير المناخ من المرجح أن تقلل من إمكانات الطاقة الكهروضوئية العالمية.

معدل نشر تقنيات الطاقة الكهروضوئية

يرجح المحللون أن تظل القدرة الكهروضوئية المركّبة، حاليًا، في مكانها لمدة 20 إلى 30 عامًا مقبلة، إلّا أن المعدل الذي يتم به تطوير ونشر تقنيات الطاقة الكهروضوئية الأكثر كفاءة التي من شأنها تعويض آثار تغير المناخ يّعد غير مؤكد.

وتشير الأبحاث السابقة حول تأثيرات تغير المناخ باستعمال التوقعات من نماذج الدوران العامة (GCMs) إلى تأثيرات متفاوتة على أنواع مختلفة من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

على سبيل المثال، تنخفض إمكانات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العالمية بنسبة تصل إلى 0.4% للطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق، وتزداد إمكانات الطاقة الكهروضوئية على أسطح المنازل بنسبة 2% بحلول عام 2100، حسب مجلة نيتشر (Nature).

في المقابل، تتراوح التغييرات المحلية في إمكانات الطاقة الكهروضوئية لمنشآت الطاقة الكهروضوئية الحالية في ظل سيناريوهات تغير المناخ من ناقص 19% إلى زائد 16%.

وتوقعت الدراسات التي تستعمل نماذج المناخ الإقليمية (RCMs) انخفاض إمكانات الطاقة الكهروضوئية بنسبة تصل إلى 20% في جنوب آسيا وأميركا اللاتينية و34% في السويد.

رغم ذلك، لم يتم استكشاف التحسينات المضادة في التكنولوجيا بشكل متسق عبر المناطق أو تقنيات الطاقة الكهروضوئية أو سيناريوهات تغير المناخ.

وقد أشارت التحليلات السابقة إلى أن نطاق نشر الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق واسع محدود بسبب المنافسة مع استعمالات الأراضي الأخرى.

جدير بالذكر أن بعض استعمالات الأراضي تُعد متعددة الوظائف، مثل أنظمة الطاقة الكهروضوئية الزراعية، وتُعد المراعي عمومًا مناسبة تمامًا لأنظمة الطاقة الكهروضوئية الزراعية التي يتم فيها وضع الألواح الشمسية فوق قطعان الماشية في أثناء الرعي.

وتنتج مثل هذه الأنظمة الكهرباء والغذاء، كما أنها تستفيد من تظليل الحيوانات في أثناء الرعي بالإضافة إلى العشب.

وتشمل الاستعمالات الأخرى للأراضي التي تتمتع بإمكان نشر الطاقة الشمسية الكهروضوئية متعددة الوظائف الطرق السريعة ومواقف السيارات وقنوات الري التي يتم فيها تظليل الألواح الكهروضوئية، وأسطح المباني في المدن.

وفي ظل التحسينات التكنولوجية، يمكن أن يؤدي هذا إلى تقليل متطلبات الأراضي للطاقة الكهروضوئية بصورة كبيرة.

وحلّلت بعض الدراسات تأثيرات تغير المناخ على الإمكانات العالمية للطاقة الكهروضوئية في سيناريوهات محددة لتغير المناخ والتقدم في تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية دون مراعاة تأثير هذين العاملين في متطلبات الأراضي العالمية لمنشآت الطاقة الكهروضوئية.

مساحة الأراضي المطلوبة للطاقة الكهروضوئية

تعتمد مساحة الأراضي المطلوبة للطاقة الكهروضوئية لتلبية الطلب العالمي المحتمل على الطاقة بصفة كبيرة، من بين عوامل أخرى، على التكنولوجيا المستعملة.

وتتطلّب تكنولوجيا ألواح الطاقة الكهروضوئية التقليدية المصنوعة من السيليكون نحو 0.5- 1.2% من مساحة الأرض العالمية، لتلبية الطلب المتوقع على الطاقة في سيناريوهات المسارات الاجتماعية والاقتصادية المشتركة المختلفة، إذا وُضعت لتعظيم توليد الكهرباء.

وستتطلّب مناطق العالم المختلفة نسبًا متفاوتة من الأرض لتلبية متطلبات الطاقة في سيناريوهات المسارات الاجتماعية والاقتصادية المشتركة المختلفة، إذ تتطلب شرق آسيا والمحيط الهادئ والشرق الأوسط وشمال أفريقيا أكبر مساحة أرضية.

وفي حال استبدال تكنولوجيات الطاقة الكهروضوئية الأكثر كفاءة مثل البيروفسكايت والخلايا متعددة الوصلات بتكنولوجيا السيليكون التقليدية، فلن تكون هناك حاجة إلى مساحة أرضية أقل بكثير لتلبية الطلب العالمي على الكهرباء.

على غرار حالة السيليكون التقليدية، تختلف هذه المتطلبات إقليميًا عبر سيناريوهات المسارات الاجتماعية والاقتصادية المشتركة.

من جهة أخرى، تختلف المتطلبات وفقًا لمعالجة المتغيرات الخاصة بالموقع مثل نسبة تغطية الأراضي، مع تطبيق قيمة قياسية لذلك، وسيكون متطلب الأراضي هو: السيليكون التقليدي (1.0-2.4%)، والبيروفسكايت (0.8-1.8%)، والألواح متعددة الوصلات (0.5-1.1%).

وهذا، بدوره، يجعل إجمالي متطلبات مساحة الأرض الكهروضوئية اللازمة لتلبية متطلبات الطاقة المستقبلية يعادل المنطقة الحضرية العالمية الحالية.

نشر أنظمة الطاقة الكهروضوئية

يُعد نشر أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق واسع أمرًا ضروريًا لتلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة والحد من الانبعاثات التي تُسهم في تغير المناخ.

لذلك، يجب أن يراعي هذا النشر التأثيرات المناخية المستقبلية في إمكانات الطاقة الكهروضوئية وكذلك المنافسة على الأراضي نفسها.

ويمكن الحد من بعض هذه التأثيرات من خلال نشر الطاقة الكهروضوئية إلى جانب استعمال الأراضي متعدد الوظائف، مثل الزراعة الكهروضوئية، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من التحقيق في هذه القضايا.

في جميع الأحوال، من المرجح أن تكون التقنيات الجديدة أكثر كفاءة، إذ تنتج مزيدًا من الكهرباء مع استعمال مساحة أقل من الأراضي مقارنة بالتقنيات التقليدية.

ومن خلال دمج تقنيات الطاقة الكهروضوئية الجديدة والتخطيط الدقيق لتنفيذها، يبدو من الممكن خلق مستقبل مستدام للطاقة يعالج جميع الاحتياجات البيئية ومتطلبات الطاقة.

اقرأ أيضًا..