المصدر: yale.edu
وتنتشر مزارع الطاقة الشمسية في الأراضي غير المستغلة، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى الإضرار بالنظم البيئية. لكن وضع مظلات شمسية في مواقف السيارات الكبيرة يوفر مجموعة من المزايا - الاستفادة من الأراضي التي تم تطهيرها بالفعل، وإنتاج الكهرباء بالقرب من أولئك الذين يحتاجون إليها، وحتى تظليل السيارات.
في أورلاندو، فلوريدا، وقد تلاحظ 22-مجموعة طاقة شمسية تبلغ فدانًا على شكل رأس ميكي ماوس في حقل يقع غرب عالم ديزني مباشرةً. وفي مكان قريب، يوجد في ديزني أيضًا 270-مزرعة للطاقة الشمسية بمساحة فدان ذات تصميم تقليدي على أراضي البساتين والغابات السابقة. من ناحية أخرى، قم بإيقاف سيارتك في أي من أماكن انتظار سيارات ديزني000 البالغ عددها 32 مكانًا، ولن ترى مظلة علوية تولد الطاقة الشمسية (أو توفر الظل) - ولا حتى إذا تعطلت إحدى الأماكن المفضلة حيث يدفع الزوار ما يصل إلى 50 دولارًا في اليوم.
هذه هي الطريقة التي تسير بها المصفوفات الشمسية عادةً: نحن نبنيها في مساحة مفتوحة وليس في المناطق المتقدمة. أي أنهم يشغلون بأغلبية ساحقة الأراضي الزراعية والأراضي القاحلة والمراعي، وليس أسطح المنازل أو مواقف السيارات، وفقًا لجرد عالمي نُشر الشهر الماضي في مجلةطبيعة. ففي الولايات المتحدة، على سبيل المثال، يوجد ما يقرب من 51% من منشآت الطاقة الشمسية على نطاق المرافق في الصحاري؛ 33 في المائة منها موجودة في الأراضي الزراعية؛ و10 في المائة منها توجد في المراعي والغابات. ويأتي 2.5% فقط من الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة من المناطق الحضرية.
قد تبدو الحجة الداعية إلى القيام بذلك بهذه الطريقة مقنعة: فالبناء على الأراضي غير المطورة أرخص من البناء على أسطح المنازل أو في مواقف السيارات. ويعد بناء مصادر طاقة بديلة سريعة ورخيصة أمرا بالغ الأهمية في السباق لاستبدال الوقود الأحفوري وتجنب تغير المناخ الكارثي. كما أنه من الأسهل إدارة عدد قليل من مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة في منطقة مفتوحة مقارنة بآلاف المزارع الصغيرة المنتشرة في جميع أنحاء المناطق الحضرية.
على الرغم من الصورة الخضراء، فإن وضع منشآت الطاقة الشمسية على الأراضي غير المطورة ليس في كثير من الأحيان أفضل بكثير من وضع تقسيمات فرعية هناك.
لكن هذا لا يجعلها بالضرورة أكثر ذكاءً. إن الأراضي غير المستغلة هي مورد يتضاءل بسرعة، وما تبقى يتعرض لضغوط لتقديم مجموعة من الخدمات الأخرى التي نحتاجها من العالم الطبيعي - زراعة الغذاء، وإيواء الحياة البرية، وتخزين وتنقية المياه، ومنع التآكل، وعزل الكربون، من بين أمور أخرى. وهذا الضغط يتزايد بسرعة. بحلول عام 2050، في أحد السيناريوهات المعقولة من المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، قد يتطلب توفير الطاقة الشمسية لجميع احتياجاتنا الكهربائية استخدام الطاقة الشمسية الأرضية على 0.5 بالمائة من إجمالي مساحة الأراضي في الولايات المتحدة. ولوضع هذا الرقم في نصابه الصحيح، يقول روبرت مارجوليس، أحد كبار الباحثين في NREL، إن "المساحة أقل مما نخصصه بالفعل لزراعة إيثانول الذرة من أجل الوقود الحيوي".
ومع ذلك، فإنه يعمل على 10.3 مليون فدان. ونظرًا لأنه من الأكثر كفاءة توليد الطاقة بالقرب من العملاء، فقد ينتهي الأمر ببعض الولايات بما يصل إلى خمسة بالمائة من إجمالي مساحة أراضيها - و6.5 بالمائة في رود آيلاند الصغيرة - تحت مصفوفات الطاقة الشمسية الأرضية، وفقًا لدراسة المختبر الوطني للطاقة المتجددة. ويقول مارجوليس، إذا طلبنا أيضًا الطاقة الشمسية لتشغيل أسطول السيارات بأكمله في البلاد، فإن ذلك يضيف 5 ملايين فدان أخرى. لا يزال أقل من نصف مساحة الأراضي الزراعية البالغة 31 مليون فدان التي تم استهلاكها في عام 2019 لزراعة الذرة لإنتاج الإيثانول، وهو علاج غير فعال لتغير المناخ.
على الرغم من الصورة الخضراء، فإن وضع منشآت الطاقة الشمسية على الأراضي غير المطورة ليس في كثير من الأحيان أفضل بكثير من وضع تقسيمات فرعية هناك. تقول ريبيكا هيرنانديز، عالمة البيئة بجامعة كاليفورنيا في ديفيس، إن المطورين يميلون إلى تجريف المواقع، "إزالة جميع النباتات الموجودة فوق الأرض". وهذا أمر سيء بالنسبة للحشرات والطيور التي تتغذى عليها. في الصحاري الجنوبية الغربية حيث يتم الآن بناء معظم مزارع الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة، يمكن أن تشمل الخسائر أيضًا "شجيرات كريوسوت عمرها 000-عامًا، ويوكا عمرها 100-عامًا"، أو ما هو أسوأ. على سبيل المثال، فإن مشروع أراتينا للطاقة الشمسية 530- ميجاوات المقترح حول بورون، كاليفورنيا، سيدمر ما يقرب من 4300 شجرة جوشوا الغربية، وهو نوع معرض للخطر، ومن عجيب المفارقات، بسبب التنمية وتغير المناخ. (ويجري حاليًا النظر في منحها وضع حماية الدولة). وفي كاليفورنيا، ينتهي الأمر بالسلاحف الصحراوية المهددة بالانقراض إلى نقلها، مع نتائج غير معروفة، كما يقول هيرنانديز. والميل إلى تجميع مرافق الطاقة الشمسية في المناطق العازلة حول المناطق المحمية يمكن أن يربك الطيور وغيرها من الحيوانات البرية ويعقد ممرات الهجرة.
على النقيض من ذلك، تكمن جاذبية مواقف السيارات وأسطح المنازل في وفرتها، وقريبة من العملاء، وغير مستغلة إلى حد كبير لتوليد الطاقة الشمسية، وعلى أرض تم تجريدها بالفعل من الكثير من قيمتها البيولوجية.
على سبيل المثال، يحتوي مركز Walmart النموذجي على ساحة انتظار سيارات تبلغ مساحتها خمسة أفدنة، وهو عبارة عن أرض قاحلة، خاصة إذا كان عليك أن تتعرق في طريقك تحت أشعة الشمس الحارقة. ومع ذلك، ضع مظلة فوقها، ويمكنها دعم مجموعة شمسية بقدرة ثلاثة ميجاوات، وفقًا لدراسة حديثة شارك في تأليفها جوشوا بيرس من جامعة ويسترن في أونتاريو. بالإضافة إلى توفير الطاقة للمتجر، أو المجتمع المجاور، أو السيارات المختبئة تحتها، كما يقول بيرس، فإن المظلة ستظل العملاء - وتبقيهم يتسوقون لفترة أطول، مع زيادة شحن بطاريات سياراتهم. وإذا فعلت شركة وول مارت ذلك في جميع مراكزها العملاقة البالغ عددها 3571 مركزاً في الولايات المتحدة، فإن القدرة الإجمالية سوف تبلغ 11.1 جيجاوات من الطاقة الشمسية ــ أي ما يعادل تقريباً اثنتي عشرة محطة طاقة كبيرة تعمل بالفحم. ومع الأخذ في الاعتبار طبيعة الطاقة الشمسية التي تعمل بدوام جزئي، يعتقد بيرس أن ذلك سيكون كافيًا لإغلاق أربع من محطات الطاقة تلك بشكل دائم.
ومع ذلك، فإن المظلات الشمسية بالكاد بدأت تظهر في مساحات مواقف السيارات التي لا نهاية لها في هذا البلد. على سبيل المثال، تعاقد نظام النقل بالمترو في واشنطن العاصمة للتو على بناء أول مظلات شمسية في أربعة من مواقف السيارات في محطات السكك الحديدية، بقدرة متوقعة تبلغ 12.8 ميجاوات. يقوم مطار جون إف كينيدي الدولي في نيويورك الآن ببناء أول مظلة له، بقدرة 12.3 ميجاوات بتكلفة 56 مليون دولار. ومع ذلك، فإن مطار إيفانسفيل (إنديانا) الإقليمي لديه بالفعل مطاران، يغطيان 368 مكانًا لوقوف السيارات، بتكلفة 6.5 مليون دولار. وفقًا لمتحدث باسم الشركة، حققت المظلة الشمسية ربحًا قدره 310 دولارات أمريكية000 في السنة الأولى من تشغيلها، استنادًا إلى الأسعار المتميزة لتلك المساحات وبيع الطاقة بأسعار الجملة للمرافق المحلية.
قامت جامعة روتجرز ببناء أحد أكبر مرافق انتظار السيارات بالطاقة الشمسية في البلاد في حرمها الجامعي في بيسكاتواي بولاية نيوجيرسي، بمساحة تبلغ 32- فدانًا، وإنتاج 8- ميجاوات، وخطة عمل قام مدير الحفاظ على الطاقة في الحرم الجامعي يسمى "النقد الإيجابي إلى حد كبير منذ البداية." توصلت دراسة جديدة أجرتها مدرسة ييل للبيئة إلى أن المظلات الشمسية في مواقف السيارات يمكن أن توفر ثلث الطاقة في ولاية كونيتيكت، وتساعد على تحقيق هدف الحاكم المتمثل في قطاع كهربائي خالٍ من الكربون بحلول عام 2040، وتخدم بالمناسبة العدالة البيئية عن طريق الحد من تأثير جزيرة الحرارة الحضرية. . ومع ذلك، حتى الآن، لا يوجد سوى عدد قليل من هذه المظلات في ولاية كونيتيكت، وفقًا لكيرين رودج، مؤلف الدراسة.
ومن الممكن أن تساعد الحوافز الحكومية الجديدة في بناء مزارع الطاقة الشمسية في الحقول البنية أو مدافن النفايات المغلقة، وليس في النظم البيئية الأكثر هشاشة.
أحد أسباب استمرار ندرة مثل هذه المرافق هو أن بناء الطاقة الشمسية على الأراضي المطورة يمكن أن يكلف ما بين ضعفين إلى خمسة أضعاف تكلفة بناء المساحات المفتوحة. بالنسبة لمظلة موقف السيارات، يقول بيرس، "أنت تنظر إلى هيكل فولاذي أكثر صلابة مع قاعدة خرسانية كبيرة إلى حد ما." إنه مثل بناء مبنى بدون الجدران. بالنسبة لشركة عامة تركز اهتمامها على النتائج ربع السنوية، فإن فترة الاسترداد البالغة 10 أو 12 سنة يمكن أن تبدو طويلة بشكل محبط. يقول بيرس إن هذه هي الطريقة الخاطئة للنظر إلى الأمر. "إذا كان بإمكاني أن أعطيك عائدًا أكبر من أربعة بالمائة على استثمار مضمون في البنية التحتية والذي سيستمر لمدة 25 عامًا على الأقل،" فهذا استثمار ذكي. من الممكن أيضًا تجنب التكلفة الأولية تمامًا، من خلال قيام شركة خارجية أو مؤسسة غير ربحية بدفع تكاليف التثبيت بموجب اتفاقية شراء الطاقة.
وهناك سبب آخر للندرة المستمرة، وفقا لحجب الشمس، تقرير عام 2017 من هيئة البيئة الأمريكية، وهو ائتلاف من المجموعات البيئية الحكومية ومقره دنفر، هو أن مصالح المرافق والوقود الأحفوري قوضت بشكل متكرر السياسات الحكومية التي من شأنها أن تشجع الطاقة الشمسية على الأسطح ومواقف السيارات. ووصف هذا التقرير الضغوط المناهضة للطاقة الشمسية من قبل معهد إديسون للكهرباء، الذي يمثل المرافق العامة؛ ومجلس التبادل التشريعي الأمريكي (ALEC)، وهي مجموعة ضغط معروفة بإدخال لغة يمينية في قوانين الولايات؛ ومنظمة "أميركيون من أجل الرخاء" الممولة من كوخ؛ وتحالف الطاقة الاستهلاكية، وهي مجموعة واجهة للوقود الأحفوري والمرافق العامة، من بين آخرين.
إلقاء الظل، تقرير صدر عام 2018 من مركز التنوع البيولوجي، أعطى درجة رسوب لعشر ولايات لسياساتها التي لا تشجع بشكل فعال على استخدام الطاقة الشمسية على الأسطح. وتمثل هذه الولايات - ألاباما، وفلوريدا، وجورجيا، وإنديانا، ولويزيانا، وأوكلاهوما، وتينيسي، وتكساس، وفيرجينيا، وويسكونسن - ثلث إمكانات الطاقة الشمسية على الأسطح في البلاد، ولكنها لم توفر سوى 7.5% فقط في عام 2017. وهي عادة ما تجعل الأمر صعبا على أصحاب المنازل أو يجب على أصحاب العقارات تركيب الطاقة الشمسية وتوصيلها بالشبكة، أو منع طرف ثالث من دفع تكاليف التثبيت. ويفتقر معظمها أيضًا إلى سياسة القياس الصافي، أو يحد من قدرة عملاء الطاقة الشمسية على تغذية الطاقة الزائدة التي ينتجونها يوميًا إلى الشبكة، ليتم إضافتها إلى ما يسترجعونه في أوقات أخرى. وتفتقر أغلبها أيضاً إلى معايير محفظة الطاقة المتجددة، الأمر الذي يتطلب من المرافق توليد أو شراء جزء من احتياجاتها من الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة.
من الممكن قلب هذه القواعد. في عام 2015، دفعت إحدى شركات الطاقة في ولاية نيفادا لجنة المرافق العامة للموافقة على تدابير تعاقب الطاقة الشمسية على الأسطح. وسرعان ما دفع رد الفعل العنيف من جانب الناخبين المجلس التشريعي، في تصويت بالإجماع، إلى تجاوز اللجنة واستعادة اللوائح المؤيدة للطاقة الشمسية. يمكن للناخبين أيضًا أن يذهبوا إلى أبعد من ذلك ويدفعوا حكومات الولايات والحكومات المحلية لتشجيع مواقع الطاقة الشمسية الأكثر ذكاءً، مع إعفاءات ضريبية على الأسطح ومواقف السيارات الشمسية، وكذلك، كما تقول ريبيكا هيرنانديز، للمنشآت الشمسية التي تتضمن فوائد فنية وبيئية متعددة.
وقد يعني ذلك إضافة حوافز حكومية لبناء مزارع الطاقة الشمسية في الحقول البنية، أو مدافن النفايات المغلقة، أو الأراضي الزراعية المتدهورة، وليس في أنظمة بيئية أكثر هشاشة أو إنتاجية. وفقا لعام 2019طبيعةوتشير الدراسة إلى أن الأراضي المتدهورة في الولايات المتحدة تغطي الآن مساحة تبلغ ضعف مساحة ولاية كاليفورنيا، مع إمكانية توفير الطاقة الشمسية لأكثر من ثلث الطاقة الكهربائية في البلاد. وقد يعني ذلك أيضًا حوافز للتكنولوجيات الجديدة. على سبيل المثال، تعتبر "الخلايا الشمسية العائمة" - الألواح الشمسية التي تطفو على القنوات الداخلية، وبحيرات مياه الصرف الصحي، وغيرها من المسطحات المائية - أرخص في البناء وأكثر كفاءة بسبب التبريد الطبيعي. في بعض الظروف، تفيد أيضًا الحياة البرية، حيث تجذب مالك الحزين والغطاس وطيور الغاق والطيور المائية الأخرى، ربما لتتغذى على الأسماك التي تنجذب إلى الظل تحتها.
ومن الممكن أيضاً تطبيق حوافز أكثر ذكاءً على المزارع العاملة ــ على سبيل المثال، في الزوايا الجافة وغير المربحة للحقول التي تتمتع بأنظمة ري مركزية ضخمة، أو في الحقول المزروعة بمحاصيل تتحمل الظل. وتمتلك ولاية ماساتشوستس بالفعل أول برنامج حوافز من هذا النوع، والذي يستهدف المزارع الشمسية المقترنة بمزارع الملقحات، أو المصممة لرعي الأغنام، فضلاً عن فئات أخرى ذات غرض مزدوج.
من المحتمل أن تتبع ذلك قيود تقسيم المناطق على مزارع الطاقة الشمسية، خاصة في المناطق القلقة بالفعل بشأن فقدان الأراضي الزراعية بسبب التقسيمات الفرعية. لكن هذا غير محتمل. ومن المرجح أن تحذو الولايات المتحدة حذو كاليفورنيا، حيث تفرض قوانين البناء "صافي الطاقة الصفرية"، جنباً إلى جنب مع الإجراءات الاقتصادية العملية، أن جميع المباني التجارية والسكنية الجديدة تقريباً تستخدم الطاقة الشمسية من البداية. وفي هذا السيناريو، فإن مواقف السيارات، التي تستنزف ميزانيات البيع بالتجزئة لفترة طويلة وتضر بالمشهد الحضري، ستبدأ بدلاً من ذلك متأخراً في الاضطلاع بدورها في توليد الطاقة ــ وتظليل العالم، إن لم يكن إنقاذه.
