العقد القادم حاسم لنمو الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الطريق نحو عام 2050

الإجماع الذي توصل إليه المشاركون في 3^rdيأتي انعقاد ورشة عمل تيراواط العام الماضي في أعقاب توقعات متزايدة من جهات متعددة حول العالم بشأن الحاجة إلى أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية واسعة النطاق لدفع عجلة التحول إلى الكهرباء وخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. وقد دفع هذا القبول المتزايد لتكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخبراء إلى اقتراح أن حوالي 75 تيراواط أو أكثر من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المنتشرة عالميًا ستكون مطلوبة بحلول عام 2050 لتحقيق أهداف خفض الانبعاثات الكربونية.

جمعت ورشة العمل، التي أدارها ممثلون عن المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ومعهد فراونهوفر للطاقة الشمسية في ألمانيا والمعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة في اليابان، قادةً من مختلف أنحاء العالم في مجالات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وتكامل الشبكات، والتحليل، وتخزين الطاقة، من مؤسسات بحثية وأوساط أكاديمية وصناعية. وتناول الاجتماع الأول، الذي عُقد عام 2016، تحدي الوصول إلى قدرة لا تقل عن 3 تيراواط بحلول عام 2030.

رفع اجتماع عام 2018 الهدف إلى مستوى أعلى، ليصل إلى حوالي 10 تيراواط بحلول عام 2030، وإلى ثلاثة أضعاف هذا الرقم بحلول عام 2050. كما توقع المشاركون في تلك الورشة بنجاح أن يصل الإنتاج العالمي للكهرباء من الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى 1 تيراواط خلال السنوات الخمس المقبلة. وقد تم تجاوز هذا الحد في العام الماضي.

"لقد أحرزنا تقدماً كبيراً، لكن تحقيق الأهداف سيتطلب عملاً متواصلاً وتسريعاً"، هذا ما قالته نانسي هيجل، مديرة المركز الوطني للخلايا الكهروضوئية في المختبر الوطني للطاقة المتجددة. وهيجل هي المؤلفة الرئيسية للمقال الجديد المنشور في المجلة.علوم"الخلايا الكهروضوئية على نطاق متعدد التيراواط: الانتظار ليس خيارًا". يمثل المؤلفون المشاركون 41 مؤسسة من 15 دولة.

قال مارتن كيلر، مدير المختبر الوطني للطاقة المتجددة: "الوقت عامل حاسم، لذا من المهم أن نضع أهدافاً طموحة وقابلة للتحقيق ذات تأثير كبير. لقد تحقق تقدم كبير في مجال الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وأنا على يقين من أننا نستطيع تحقيق المزيد مع استمرارنا في الابتكار والعمل بجدية".

يمكن للإشعاع الشمسي الساقط أن يوفر طاقةً تفوق احتياجات الأرض من الطاقة، ولكن نسبة ضئيلة فقط منه تُستغل فعلياً. وقد ارتفعت كمية الكهرباء المُولّدة عالمياً من الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل ملحوظ من كمية ضئيلة في عام 2010 إلى ما بين 4 و5% في عام 2022.

أشار تقرير ورشة العمل إلى أن "الفرصة المتاحة لاتخاذ إجراءات واسعة النطاق لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مع تلبية احتياجات الطاقة العالمية المستقبلية تتضاءل بشكل متزايد". وتبرز الطاقة الشمسية الكهروضوئية كأحد الخيارات القليلة التي يمكن استخدامها فورًا لاستبدال الوقود الأحفوري. "ويتمثل أحد المخاطر الرئيسية للعقد القادم في وضع افتراضات خاطئة أو ارتكاب أخطاء في نمذجة النمو المطلوب في صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ثم إدراكنا متأخرًا أننا كنا مخطئين في تقديرنا المنخفض، وأننا بحاجة إلى زيادة الإنتاج والنشر إلى مستويات غير واقعية أو غير مستدامة".

وتوقع الباحثون أن الوصول إلى هدف 75 تيراواط سيفرض متطلبات كبيرة على كل من مصنعي الخلايا الكهروضوئية والمجتمع العلمي. على سبيل المثال:

• يجب على مصنعي الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون تقليل كمية الفضة المستخدمة لكي تكون التكنولوجيا مستدامة على نطاق متعدد التيراواط.
• يجب أن يستمر قطاع الطاقة الشمسية الكهروضوئية في النمو بمعدل حوالي 25٪ سنوياً خلال السنوات الحاسمة القادمة.
• يجب على الصناعة أن تستمر في الابتكار لتحسين استدامة المواد وتقليل أثرها البيئي.

وقال المشاركون في ورشة العمل أيضاً إنه يجب إعادة تصميم تكنولوجيا الطاقة الشمسية من أجل التصميم البيئي والاقتصاد الدائري، على الرغم من أن إعادة تدوير المواد ليست حلاً مجدياً اقتصادياً في الوقت الحالي لتلبية متطلبات المواد نظراً لانخفاض عدد التركيبات حتى الآن مقارنة بمتطلبات العقدين المقبلين.

كما أشار التقرير، فإن هدف 75 تيراواط من الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركبة "يمثل تحديًا كبيرًا ومسارًا متاحًا للمضي قدمًا. ويشير التاريخ الحديث والمسار الحالي إلى أنه يمكن تحقيقه".

يُعدّ المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) المختبر الوطني الرئيسي التابع لوزارة الطاقة الأمريكية لأبحاث وتطوير الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة. وتتولى شركة "تحالف الطاقة المستدامة" (Alliance for Sustainable Energy LLC) تشغيل المختبر لصالح وزارة الطاقة.