سلايدر الرئيسية التغير المناخي تقارير التغير المناخي تقارير الطاقة المتجددة طاقة متجددة

تغير المناخ يؤثر سلبًا في كفاءة الطاقة الشمسية.. نتائج صادمة لدراسة عالمية

محمد عبد السند

2024-02-23

0 730

يُعول على الخلايا الشمسية في أداء دور رئيس بإزالة الكربون من نظام الطاقة العالمي.
من الممكن أن يرتفع متوسط معدل تدهور الوحدات الشمسية بنسبة تصل إلى 0.1% سنويًا بحلول عام 2059.
التحلل الحراري هو آلية مهمة تقود إلى معدلات تدهور أسرع في الخلايا الشمسية.
لا يأخذ سوى عدد قليل جدًا من مطوري الطاقة الشمسية تغير المناخ في الحسبان عند شراء ألواحهم.

بدأت الشكوك تحوم حول جدوى استعمال الطاقة الشمسية في كبح آثار تغير المناخ بعدما أثبتت نتائج بحثية تأثر الإشعاع الشمسي السطحي سلبًا بتلك الظاهرة المناخية الخطيرة؛ ما يؤثر -بدوره- في توليد الكهرباء النظيفة في المستقبل.

ويُعول على الخلايا الشمسية في أداء دور رئيس في إزالة الكربون من نظام الطاقة العالمي؛ حيث يَبرُز استعمال هذا المصدر المتجدد للطاقة أداة فاعلة في مكافحة التدهور البيئي في وقت تتصاعد فيه المخاوف بشأن التغيرات المناخية والحاجة الملحة لحلول الطاقة المستدامة.

وتُعد الطاقة الشمسية خيارًا نظيفًا ووفيرًا ومتجددًا في الوقت الذي تكافح فيه حكومات الدول للتحول بعيدًا عن الوقود الأحفوري والتعامل مع آثار انبعاثات غازات الدفيئة، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

التحلل الحراري

سلّطت دراسة حديثة أجراها فريق بحثي من جامعة نيوث ساوث ويلز الأسترالية الضوء على توجه متنامٍ باعث على القلق مفاده أن تغير المناخ ربما يسرع وتيرة تدهور الوحدات الشمسية؛ ما قد يقوض الأداء والجدوى الاقتصادية لأنظمة الكهرباء النظيفة المولدة بالألواح الشمسية، وفق ما نشرته مجلة بروجريس إن فوتوفولتيكس (Progress in Photovoltaics) العلمية المعنية بنشر الأبحاث ذات الصلة بالخلايا الشمسية.

وتركز الدراسة التي تحمل عنوان "التدهور المتسارع للوحدات الشمسية في ضوء مناخ مستقبلي أكثر سخونة". على الوحدات الشمسية أحادية السيليكون، والتي تُستَعمل على نطاق واسع في الخلايا الشمسية نتيجة فاعليتها من حيث التكلفة.

وقال الباحثون إن التحلل الحراري هو آلية مهمة تقود إلى معدلات تدهور أسرع في الخلايا الشمسية، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

ويُقصَد بالتحلل الحراري تفكُّك المادة عند تسخينها لتكوين مادتين أخريين أو أكثر.

وبحلول عام 2059، من الممكن أن يرتفع متوسط معدل تحلل الوحدات الشمسية بنسبة تصل إلى 0.1% سنويًا، ما يقود إلى زيادة نسبتها 8.5% في فقدان الكهرباء المستدامة، وارتفاع نسبته 10% في تكلفة الكهرباء المستوية.

ويشير مصطلح التكلفة المستوية للكهرباء إلى تكلفة وحدة توليد الطاقة الكهربائية الواحدة (كيلوواط/ساعة)، وتُحسَب من خلال قسمة التكلفة الإجمالية لدورة حياة المشروع على إجمالي الطاقة الكهربائية المولدة على مدار عُمر المشروع.

وأساسًا كلما زادت سخونة الجو؛ أصبحت الألواح الشمسية أقل كفاءة، وهذا يعني ارتفاع سعر توليد الكهرباء.

محطة طاقة شمسية متهالكة - الصورة من e360.yale

محاكاة حاسوبية

باستعمال توقعات نموذج المناخ الإقليمي من تجربة تقليص النطاق الإقليمي المنسق سي أو آر دي إي إكس (CORDEX) لأستراليا، عاد فريق البحث إلى عام 1976، واستعمل عمليات المحاكاة الحاسوبية التي استمرت حتى عام 2059 لقياس الشكل الذي سيكون عليه مناخ المنطقة في المستقبل.

وأُجريت عمليات المحاكاة لسيناريوهات متعددة محتملة؛ حيث تكون الانبعاثات الناجمة عن الأنشطة البشرية منخفضة، ومستقبلًا لا يتغير فيه شيء وتكون الانبعاثات الناتجة عن الإنسان مرتفعة.

ثم تحول الباحثون إلى الألواح الشمسية نفسها؛ حيث أقدموا، بعد ذلك، على نمذجة التحلل المائي، والتحلل الحراري، وآليات التحلل الضوئي، بالإضافة إلى أنماط التحلل التجريبية مثل التصفيح، وفشل الدائرة الداخلية، وتآكل شريط الخلية، وتغير لون التغليف.

وكان الباحثون يستهدفون معرفة الكيفية التي تُكسر من خلالها تلك الألواح الشمسية في ظروف الطقس المختلفة، ومستويات الرطوبة وزيادة الحرارة.

وقال المؤلف الرئيس للدراسة شوكلا بودار: "في الوقت الراهن، لا يأخذ سوى عدد قليل جدًا من مطوري الطاقة الشمسية تغير المناخ في الحسبان عند شراء ألواحهم"، موضحًا: "يتعين عليهم، خصوصًا أولئك الذين يعملون في المناطق الرطبة، فعل ذلك".

وأضاف بودار: "بمقدورهم أن يكونوا أكثر حذرًا عند اختيار موقع جديد لمحطة الطاقة الشمسية للتأكد من أن فرص تعرض وحداتهم الشمسية للخلل الوظيفي منخفضة بسبب التدهور".

عوامل الخلل الوظيفي

اكتشف الفريق البحثي أن التحلل الحراري كان السبب في الخلل الوظيفي الحاصل في الألواح الشمسية، كما أسهم التحلل المائي والتحلل الضوئي بشكل كبير.

وأظهرت نتائج البحث أن الألواح الشمسية تفشل بسبب التصفيح (تكسير الألواح والخلايا) وانهيار الدائرة الداخلية، مشيرةً إلى أنه في كلا سيناريوهي الانبعاثات المستقبلية، فإن الزيادة في الحرارة سيَنتُج عنها تفكك الألواح الشمسية بشكل أسرع.

وقال الباحثون إن هذا يسلط الضوء على ضرورة تكييف تصميم الوحدات الشمسية بهدف تخفيف آثار التغيرات المناخية، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

تقنيات حماية

أوصى مؤلفو الدراسة باستعمال تقنيات تبديد الحرارة في الوحدات الشمسية بهدف منع التدهور نتيجة التسخين الزائد، لافتين كذلك إلى أن البحوث المستقبلية ينبغي أن تركز -أساسًا- على حزمة واسعة من التقنيات الشمسية بهدف تحديد أكثر الخيارات المرنة لمواجهة أزمة تغير المناخ.

وفي هذا الصدد قال المؤلف الرئيس للدراسة شوكلا بودار: "الحرارة هي الطريقة الرئيسة التي تتحلل من خلالها الألواح الشمسية، وتتكسر في أستراليا".

وتابع: "مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، سيتحوّل الأمر من مجرد إزعاج إلى معضلة حقيقية".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..