الأثر البيئي نمذجة المزارع الشمسية الكبيرة تركيبات في النظم الإيكولوجية الصحراوية

دراسات الحالة: أي نموذج قد استرجع بشأن مزارع سولار حقيقية

ولا يمكن تصديق النماذج النظرية إلا عندما تُثبت صحة البيانات المتعلقة بالعالم الحقيقي، وقد وفرت عدة مشاريع ذات نوعية عالية مجموعة بيانات غنية لنموذجي التأثير البيئي.

Mojave Desert, USA

ومن بين أكثر النظم دراسة نظام إيفانباه للجيل الكهربائي (من طراز MW، وبرج CSP) ومزرعة شمس ضوء الشمس (550 ميغاواط، من طراز PV) وكشفت بيانات الرصد من 2013 إلى 2023 عن:

• Bird mortality:] 4,985 bird carcasses were recorded in two years at Ivanpah, with models estimating total mortality (including scavenger removal) at 28,000–35,000 per year. Models now factor in attraction caused by insect swarms near heliostats.
• Vegetation change:] At Desert Sunlight, under-panel vegetation increased in biomass by 25% due to reduced evapotranspiration, but species composition shifted toward non-native grasses - a potential fire hazard. Vegetation models underpredict this shift if they’t include seed bank dynamics.
• Soil compaction:] Construction traffic increased soil bulk density by 12% in access road corridors, and models predicted a 20-year recovery period under natural conditions.

Atacama Desert, Chile

The Atacama Desert - the driest non-polar desert on Earth-hosts the Cerro Dominadore Solar Complex (240 MW). Environmental models here have focused on water consumption. Even dry-cooling systems still require up to 2 L/MWh for mirror clean. Hydrological models show that local layers (FT: mm)

الصحراء الكبرى، شمال أفريقيا

وكان مجمع نور أورازات (580 ميغاواط) في المغرب مثالا على النموذج المتكامل، وقبل البناء، كلفت الوكالة المغربية للطاقة الشمسية بنموذج شامل للأثر البيئي يشمل: أنماط حركة الرعاة الجمل، والموئل المتوطن للزواحف، والنقل الغباري (الرسم على اللوحات، والآثار الجسيمية على نوعية الهواء المحلية) وقد حدد النموذج ثقبا حرجا في مجال المياه بالنسبة للخليد.

استراتيجيات التخفيف التي استُخدمت في النماذج

وتقاس قيمة نموذج الأثر البيئي في نهاية المطاف بفعالية تدابير التخفيف التي يسترشد بها، وتُضاف إلى ذلك استراتيجيات نشأت عن عمليات نمذجة صارمة.

الجلوس والحياكة على الوجه الأمثل

وباستخدام نماذج نظام المعلومات الجغرافية والربط، يمكن للمطورين تحديد مناطق " منخفضة النـزاع " التي تتجنب الموائل الحساسة والموارد الثقافية والممرات ذات القيمة العالية، ومن الأمثلة على ذلك ما يلي:

• تجنب المعجبين الغرينيين والمجاري الإلكترونية التي تدعم المجتمعات المحلية النباتية الكثيفة.
• :: صفائف التجميع للتقليل إلى أدنى حد من نسبة الحافة إلى المنطقة والحد من التجزؤ.
• :: زيادة عدد الألواح (مثل 1.5 متر فوق الأرض) للسماح للثدييات والزواحف الصغيرة بالتجاوز تحتها مع الاحتفاظ بسلامة الرصيف الصحراوي.

تقليل استخدام المياه

وأصبح القانون الآن إلزامياً لتكنولوجيات التنظيف الجاف بالنسبة لمحطات جديدة من محطات نظام الأفضليات المعمم في المناطق التي تجهز المياه، ويمكن أن تساعد النماذج التي تتضمن قيوداً على توافر المياه على اتخاذ قرارات محددة في مواقع معينة، مثلاً، حيث تستخدم طائرات آلية للتنظيف الجاف مقابل طائرات ذات ضغط عال، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يعوض جمع مياه العواصف (الغطاء من أسطح الألواح) الطلب على المياه بنسبة تصل إلى 30 في المناطق التي تفصلت فيها.

بنية أساسية ملائمة للحياة البرية

وقد أدت نماذج معدلات وفيات الطيور إلى عدة تغييرات في التصميم:

• - تحديد خطوط نقل مع محولات الطيور الحلقية أو المناطق الملونة (يقلل من الاصطدام بنسبة 60-80 في المائة).
• استخدام المصابيح الهليوتية التي تُغطي المعاطف غير الانكليزيّة التي تُحطّم " تأثير الغسل " (وهيمة الماء التي تجتذب مياهاً جرّية).
• تركيب الاستبعاد مع الميش صغير بما فيه الكفاية للحفاظ على تروتوايس الصحراء لكن طويل بما يكفي للسماح للمفترس المرور تحتها

إعادة الموئل وعرضه

وعندما تظل الآثار غير القابلة للتجنب، يمكن أن تسترشد النماذج باختيار تدابير التعويض المناسبة، فعلى سبيل المثال، إذا ما قامت مزرعة شمسية بتشرد 100 هكتار من الأدغال الكريوسوتية، فإن نموذجا للمعادن الإيكولوجية (استخدام قياس صافي المكافئة للموئل مثل تحليل معادلة الموئل) يمكن أن يحدد عدد الهكتارات من الأراضي المتدهورة التي ستعاد، والأنواع المستهدفة، والوقت المتوقع للانتعاش(70).

الأطر التنظيمية ودور النماذج

إن نموذج الأثر البيئي ليس مجرد عملية علمية - بل هو في كثير من الأحيان شرط قانوني، ففي الولايات المتحدة، يُلزم قانون السياسة البيئية الوطنية الوكالات الاتحادية بإعداد بيان عن الأثر البيئي للمشاريع الرئيسية في الأراضي العامة، وقد يدير نظام المعلومات الاقتصادية لمشروع شمسي كبير آلاف الصفحات، مع نتائج نموذجية تشكل جوهر التحليل، وبالمثل، فإن توجيه الاتحاد الأوروبي لتقييم الأثر البيئي (2014/52/EU) يتطلب مشاريع نموذجية أخرى للتأثيرات الشمسية.

وللأسف، لا يزال العديد من النماذج التنظيمية يعتمد على صيغ " عدم القدرة على التنبؤ " أو " التكافؤ بين السكان " التي تقلل من الآثار غير المباشرة (مثلاً، الترسب الغباري على النباتات الأصلية على بعد كيلومتر واحد). وقد تبين من استعراض أجري في عام 2021 لـ 50 نظاماً للطاقة الشمسية في الولايات المتحدة أن 30 في المائة فقط تشمل نماذج حركة الحياة البرية، وأقل من 15 في المائة من نماذج الخفضة.

التحديات والحدود التي تواجه نُهج النماذج الحالية

وعلى الرغم من التقدم الكبير، فإن نموذج التأثير البيئي للمزارع الشمسية الصحراوية يواجه عدة تحديات لم تحل:

• Data scarcity:] Many deserts lack detailed biodiversity surveys. Baseline data for invertebrates, soil microbes, and cryptic reptiles is often absent, forcing models to rely on extrapolation from other regions.
• Uncertainty in climate change projections:] Desert ecosystems are highly sensitive to warming and altered precipitation. A model that assumes the current climate may become obsolete within a decade.
• (أ) يمكن أن تتجاوز الآثار التآزرية (مثلاً، خفض المياه مجتمعة أو قطع الممرات) مجموع النماذج الفردية.
• Validation constraints:] Long-term monitoring is expensive and often underfunded. Without robust post-installation data, models cannot be calibrated, and uncertain projections may be dismissed by project proponents.

الاتجاهات المستقبلية: نحو نماذج متوافقة ومتكاملة

ومن المرجح أن يتطور الجيل القادم من نماذج الأثر البيئي في ثلاثة اتجاهات رئيسية.

الاستخبارات الفنية والرصد الآلي

ويمكن للتعلم من الآلات أن يجهز كميات كبيرة من الاستشعار عن بعد والبيانات الصوتية )مثل المكالمات الهاتفية للطيور، وتردد صدى الخفافيش( للكشف عن وجود الأنواع وسلوكها في المرافق الشمسية في الوقت الحقيقي، ويمكن عندئذ ادخال هذه الجداول على نماذج إدارة التكيف التي تعدل العمليات - على سبيل المثال، إغلاق محطة للطيور أثناء ساعات ذروة هجرة الطيور، وفي حين أن المشاريع التجريبية في نظام الاسترداد الاسترالي أظهرت انخفاضا بنسبة ٤٠ في التصويب.

نماذج التقييم المتكاملة لنكسات الأراضي والطاقة

وبدلا من معالجة الآثار البيئية في العزلة، ستربط النماذج المستقبلية سيناريوهات النشر الشمسي بالنماذج المناخية العالمية والطلب الزراعي وميزانيات المياه، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يبين نظام إيم للصحراء الصحراوية أن 200 ممر شمسي يمكن أن يقلل من الألبدو المحلية بما يكفي لتغيير أنماط هطول الأمطار الإقليمية، ويحتمل أن يُخضِّر المناطق القاحلة المجاورة (التغذية التي يمكن أن تلحق الضرر أو تساعد النظم الإيكولوجية المتاخمة).

النماذج القائمة على المشاركة والمجتمع

وكثيرا ما يكون لدى مرشدي الأراضي من السكان الأصليين والرعاة والسكان المحليين معرفة بأنماط النظام الإيكولوجي غير موجودة في قواعد البيانات العلمية، ويمكن أن تؤدي النماذج المشتركة التصميم التي تجمع المعارف الإيكولوجية التقليدية مع المحاكاة الكمية إلى إجراء تقييمات أكثر دقة ومقبولة اجتماعيا للأثر، وعلى سبيل المثال، أدى اشتراك أمة نافاجو في وضع نماذج لمشروع كيينتا سولار إلى تجنب عدة ربيع مقدسة، حيث تم إدماج مواقعها في المقابلات الشفوية المتعلقة بالتاريخ.

الاستنتاج: إبداع النماذج الفائقة من أجل مستقبل مستدام للطاقة الشمسية

وتشكل المزارع الشمسية الكبيرة الحجم في النظم الإيكولوجية الصحراوية حجر الزاوية في ثورة الطاقة المتجددة، ولكنها ليست محفوفة بطبيعتها، فالفوائد البيئية - التي تلحق بالتنوع البيولوجي الفريد، واستنزاف المياه الشحيحة، وتفتت المعالم القديمة - هي من الكثرة بحيث تسمح باتباع نهج " البناء أولاً ثم الدراسة فيما بعد " ، كما أن نموذج التأثير البيئي يوفر مساراً للتوفيق بين الأولويات المتنافسة: نشر الطاقة النظيفة بسرعة والحفاظ على السلامة الإيكولوجية لبعض الكواكب.

ومن تحليل التجزؤ القائم على نظام المعلومات الجغرافية وعمليات المحاكاة الهيدرولوجية إلى نماذج الحياة البرية القائمة على عوامل معينة وتقييم دورة الحياة، فإن أدوات النماذج الحديثة تمكن المطورين من التنبؤ بمستوى التأثير البيئي الذي لم يكن ممكناً تصوره منذ عقدين، وتجنبه والتخفيف من آثاره، ومع ذلك فإن فعالية هذه النماذج تتوقف على تبادل البيانات الشفاف، والولايات التنظيمية التي تتطلب تحليلاً دينامياً (غير ثابتة) وتمويلاً قوياً لدراسات التحقق الطويلة الأجل.

For further reading:]

• National Renewable Energy Laboratory – Environmental Impacts of Utility-Scale Solar Energy]
• U.S. Geological Survey – Effects of Solar Energy Development on Terrestrial Wildlife]
• IPCC - Special Report on Renewable Energy and Climate Change Mitigation (Chapter 9: Environmental Impacts)]