OP-ED: الألواح الشمسية على نصف أسطح العالم يمكن, أن تلبي الطلب الكامل على الكهرباء

ماذا يخبرنا البحث الجديد

تعد الألواح الشمسية الموجودة على الأسطح أرخص بنسبة تصل إلى 79٪ مما كانت عليه في عام 2010. وقد جعلت هذه التكاليف المنخفضة الطاقة الكهروضوئية على الأسطح أكثر جاذبية للأسر والشركات التي ترغب في تقليل اعتمادها على شبكات الكهرباء مع تقليل انبعاثات الكربون.

ولكن هل توجد أسطح كافية على الأسطح لهذه التقنية لتوليد طاقة منخفضة الكربون بتكلفة ميسورة لكل من يحتاجها؟ بعد كل شيء ، ليس فقط الأشخاص الذين يمتلكون منازلهم ويريدون قطع فواتيرهم هم الذين يحتاجون إلى حلول من هذا القبيل. يعيش حوالي 800 مليون شخص على مستوى العالم دون وصول مناسب للكهرباء.

تقدم ورقتنا الجديدة في Nature Communications تقييمًا عالميًا لعدد الألواح الشمسية على الأسطح التي نحتاجها لتوليد طاقة متجددة كافية للعالم بأسره – وأين نحتاج إلى وضعها. دراستنا هي الأولى التي تقدم مثل هذه الخريطة التفصيلية لإمكانات الطاقة الشمسية على الأسطح العالمية ، وتقييم مساحة السطح وغطاء أشعة الشمس على نطاقات على طول الطريق من المدن إلى القارات.

وجدنا أننا سنحتاج فقط إلى تغطية 50٪ من أسطح المنازل في العالم بألواح شمسية من أجل توفير ما يكفي من الكهرباء لتلبية احتياجات العالم السنوية.

طريقة

لقد صممنا برنامجًا يضم بيانات من أكثر من 300 مليون مبنى ويحلل 130 مليون كيلومتر مربع من الأرض – تقريبًا كامل مساحة سطح الأرض للكوكب. قدّر هذا مقدار الطاقة التي يمكن إنتاجها من أسطح المباني التي تبلغ مساحتها 0.2 مليون كيلومتر مربع الموجودة على تلك الأرض ، وهي مساحة تعادل مساحة المملكة المتحدة تقريبًا.

ثم قمنا بعد ذلك بحساب إمكانات توليد الكهرباء من هذه الأسطح من خلال النظر إلى موقعها. بشكل عام ، يمكن أن تختلف أسطح المنازل الواقعة في خطوط العرض العليا مثل شمال أوروبا أو كندا بنسبة تصل إلى 40٪ في إمكانات الأجيال على مدار العام ، بسبب الاختلافات الكبيرة في ضوء الشمس بين الشتاء والصيف. ومع ذلك ، عادة ما تختلف أسطح المنازل بالقرب من خط الاستواء فقط في إمكانات التوليد بحوالي 1 ٪ عبر الفصول ، حيث يكون ضوء الشمس أكثر اتساقًا.

هذا مهم لأن هذه الاختلافات الكبيرة في الإمكانات الشهرية يمكن أن يكون لها تأثير كبير على موثوقية الكهرباء التي تعمل بالطاقة الشمسية في تلك المنطقة. وهذا يعني أن الأماكن التي يكون فيها ضوء الشمس غير منتظم تتطلب حلول تخزين الطاقة – مما يؤدي إلى زيادة تكاليف الكهرباء.

أبرزت نتائجنا ثلاث نقاط ساخنة محتملة لتوليد الطاقة الشمسية على الأسطح: آسيا وأوروبا وأمريكا الشمالية.

من بين هؤلاء ، تبدو آسيا أرخص موقع لتركيب الألواح ، حيث – في بلدان مثل الهند والصين – يمكن إنتاج كيلو واط في الساعة من الكهرباء ، أو ما يقرب من 48 ساعة من استخدام الكمبيوتر المحمول ، مقابل 0.05 بكسل فقط. هذا بفضل تكاليف تصنيع الألواح الرخيصة ، فضلاً عن المناخ المشمس.

وفي الوقت نفسه ، فإن الدول الأكثر تكلفة لتنفيذ الطاقة الشمسية على الأسطح هي الولايات المتحدة واليابان والمملكة المتحدة. تحتل أوروبا موقعًا متوسطًا ، حيث يبلغ متوسط ​​التكاليف عبر القارة حوالي 0.096 بنس لكل كيلوواط ساعة.

تبدو الألواح الشمسية الموجودة على الأسطح وكأنها مفيدة بنفس القدر في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة كما لو كانت في المراكز الحضرية. بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في المناطق النائية ، تساعد اللوحات على زيادة أو حتى استبدال الإمداد من الشبكات المحلية التي يحتمل أن تكون غير موثوقة. وبالنسبة لأولئك الموجودين في المدن ، يمكن أن تقلل الألواح بشكل كبير من تلوث الهواء الناجم عن حرق الوقود الأحفوري للحصول على الطاقة.

من الضروري الإشارة إلى أن إمدادات الكهرباء العالمية لا يمكن أن تعتمد على مصدر واحد للتوليد لتلبية متطلبات مليارات الأشخاص. وبفضل تغير الطقس ودورة كوكبنا ليلًا ونهارًا ، لا مفر من عدم التوافق بين العرض والطلب على الطاقة الشمسية.

المعدات اللازمة لتخزين الطاقة الشمسية عند الحاجة إليها لا تزال باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك ، لن تتمكن الألواح الشمسية من توفير طاقة كافية لبعض الصناعات. يتطلب التصنيع الثقيل ومعالجة المعادن ، على سبيل المثال ، تيارات كبيرة جدًا وتوصيلًا متخصصًا للكهرباء ، والتي لن تتمكن الطاقة الشمسية من توفيرها بعد.

على الرغم من ذلك ، تتمتع الطاقة الشمسية على الأسطح بإمكانيات هائلة للتخفيف من فقر الطاقة وإعادة الطاقة النظيفة الخالية من التلوث إلى أيدي المستهلكين في جميع أنحاء العالم. إذا استمرت تكاليف الطاقة الشمسية في الانخفاض ، فقد تكون الألواح السطحية واحدة من أفضل الأدوات حتى الآن لإزالة الكربون من إمدادات الكهرباء لدينا.

سيدهارث جوشي طالب دكتوراه في هندسة الطاقة العالمية ، كلية كورك الجامعية. جيمس جلين هو باحث أول في نمذجة أنظمة الطاقة في مركز سياسة الطاقة العالمية بجامعة كولومبيا بجامعة كولومبيا. شيفيكا ميتال هي باحثة مشاركة في نمذجة أنظمة الطاقة ، إمبريال كوليدج لندن. ظهر هذا المقال سابقًا في The Conversation وأعيد طبعه بترتيب خاص.

By admin