المصدر: theconversation.com
أدى الانخفاض المذهل بنسبة 82 في المائة في تكلفة الطاقة الكهروضوئية الشمسية (PV) منذ عام 2010 إلى منح العالم فرصة قتالية لبناء نظام طاقة خالٍ من الانبعاثات قد يكون أقل تكلفة من النظام الذي يعمل بالوقود الأحفوري الذي يحل محله.
تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن قدرة توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية يجب أن تنمو عشرة أضعاف بحلول عام 2040 إذا أردنا تلبية المهام المزدوجة للتخفيف من حدة الفقر العالمي وتقييد الاحترار إلى أقل من درجتين.
لا تزال هناك تحديات حرجة. الطاقة الشمسية "متقطعة" ، لأن أشعة الشمس تختلف خلال النهار وعبر الفصول ، لذلك يجب تخزين الطاقة عندما لا تشرق الشمس. يجب أيضًا تصميم السياسة لضمان وصول الطاقة الشمسية إلى أبعد أركان العالم والأماكن التي تشتد فيها الحاجة إليها. وستكون هناك مقايضات حتمية بين الطاقة الشمسية والاستخدامات الأخرى لنفس الأرض ، بما في ذلك الحفظ والتنوع البيولوجي ، والزراعة والنظم الغذائية ، والاستخدامات المجتمعية والأصلية.
لقد نشرت أنا وزملائي الآن في مجلة Nature أول جرد عالمي لمنشآت توليد الطاقة الشمسية الكبيرة. تشير كلمة "كبير" في هذه الحالة إلى المنشآت التي تولد 10 كيلووات على الأقل عندما تكون الشمس في ذروتها. (تبلغ قدرة التركيب على السطح السكني الصغير النموذجي حوالي 5 كيلووات).
لقد أنشأنا نظامًا للتعلم الآلي لاكتشاف هذه المرافق في صور الأقمار الصناعية ثم نشرنا النظام على أكثر من 550 تيرابايت من الصور باستخدام العديد من فترات عمر الإنسان للحوسبة.
بحثنا ما يقرب من نصف مساحة سطح الأرض ، وقمنا بتصفية المناطق النائية البعيدة عن السكان. في المجموع ، اكتشفنا 68661 مرفقًا للطاقة الشمسية. باستخدام منطقة هذه المرافق ، والتحكم في عدم اليقين في نظام التعلم الآلي لدينا ، حصلنا على تقدير عالمي قدره 423 جيجاوات من سعة التوليد المركبة في نهاية عام 2018. وهذا قريب جدًا من تقدير الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) 420 جيجاواط لنفس الفترة.
تتبع نمو الطاقة الشمسية
تظهر دراستنا أن قدرة توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية نمت بنسبة ملحوظة بنسبة 81 في المائة بين عامي 2016 و 2018 ، وهي الفترة التي حصلنا فيها على صور ذات طابع زمني. وقاد النمو بشكل خاص الزيادات في الهند (184 في المائة) وتركيا (143 في المائة) والصين (120 في المائة) واليابان (119 في المائة).
تراوحت المرافق في الحجم من منشآت صحراوية مترامية الأطراف بحجم جيجاوات في تشيلي وجنوب إفريقيا والهند وشمال غرب الصين ، إلى المنشآت التجارية والصناعية على الأسطح في كاليفورنيا وألمانيا ، ومنشآت الترقيع الريفية في نورث كارولينا وإنجلترا ، ومنشآت الترقيع الحضرية في كوريا الجنوبية واليابان.
اختلاط الطاقة الشمسية بحقول الأرز في الأراضي المستصلحة في كوريا الجنوبية. مخزون لك / shutterstock
مزايا البيانات على مستوى المنشأة
تعد مجاميع مجموعة البيانات الخاصة بنا على مستوى الدولة قريبة جدًا من إحصاءات IRENA على المستوى القطري ، والتي يتم جمعها من الاستبيانات والمسؤولين القطريين والجمعيات الصناعية. مقارنة بمجموعات البيانات الأخرى على مستوى المنشأة ، فإننا نعالج بعض فجوات التغطية الحرجة ، لا سيما في البلدان النامية ، حيث يعد انتشار الطاقة الشمسية الكهروضوئية أمرًا بالغ الأهمية لتوسيع الوصول إلى الكهرباء مع تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. في البلدان المتقدمة والنامية على حد سواء ، توفر بياناتنا معيارًا مشتركًا غير متحيز من خلال التقارير من الشركات أو الحكومات.
البيانات المترجمة جغرافيا مكانيا ذات أهمية حاسمة لانتقال الطاقة. يحتاج مشغلو الشبكة والمشاركون في سوق الكهرباء إلى معرفة مكان منشآت الطاقة الشمسية على وجه التحديد من أجل معرفة كمية الطاقة التي يولدونها أو سيولدونها بدقة. يمكن للأنظمة الناشئة في الموقع أو عن بُعد استخدام بيانات الموقع للتنبؤ بزيادة أو نقصان الجيل الناتج عن ، على سبيل المثال ، مرور السحب أو التغيرات في الطقس.
تسمح هذه القدرة على التنبؤ المتزايدة للطاقة الشمسية بالوصول إلى نسب أعلى من مزيج الطاقة. نظرًا لأن الطاقة الشمسية أصبحت أكثر قابلية للتنبؤ ، سيحتاج مشغلو الشبكة إلى الاحتفاظ بعدد أقل من محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري في الاحتياط ، كما أن عقوبات أقل على التوليد الزائد أو الناقص يعني أنه سيتم فتح المزيد من المشاريع الهامشية.
باستخدام الكتالوج الخلفي لصور القمر الصناعي ، تمكنا من تقدير تواريخ التثبيت لـ 30 بالمائة من المرافق. تسمح لنا مثل هذه البيانات بدراسة الظروف الدقيقة التي تؤدي إلى انتشار الطاقة الشمسية ، وستساعد الحكومات على تحسين تصميم الإعانات لتشجيع النمو الأسرع.
قارن المؤلفون مواقع منشآت الطاقة الشمسية ببيانات استخدام الأراضي ، لمعرفة ما كان موجودًا من قبل. كانت الأراضي المزروعة (البني الفاتح) هي الأكثر شيوعًا بسهولة. Kruitwagen et al، Nature
تتيح لنا معرفة مكان المنشأة أيضًا دراسة العواقب غير المقصودة لنمو توليد الطاقة الشمسية. في دراستنا ، وجدنا أن محطات الطاقة الشمسية غالبًا ما تكون في المناطق الزراعية ، تليها الأراضي العشبية والصحاري.
وهذا يسلط الضوء على الحاجة إلى النظر بعناية في التأثير الذي سيكون لتوسيع قدرة توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية بمقدار عشرة أضعاف في العقود القادمة على النظم الغذائية والتنوع البيولوجي والأراضي التي يستخدمها السكان المعرضون للخطر. يمكن لواضعي السياسات تقديم حوافز لتركيب توليد الطاقة الشمسية بدلاً من ذلك على أسطح المنازل مما يؤدي إلى تقليل المنافسة على استخدام الأراضي ، أو خيارات الطاقة المتجددة الأخرى.
