دور الأرياح الشمسية في تحقيق أهداف التنمية المستدامة

المساهمات المباشرة في الأهداف الرئيسية للتنمية المستدامة

SDG 7: Affordable and Clean Energy

ووفقاً لنموذج SDG 7، فإن الوصول العالمي إلى الطاقة الحديثة والميسورة والموثوقة والمستدامة بحلول عام 2030، فإن الصفوف الشمسية هي حل مباشر: فهي تحول الكهرباء مجاناً والموفرة إلى الكهرباء دون إطلاق غازات الدفيئة أو استهلاك المياه أثناء التشغيل، كما أن التكلفة المنخفضة للكهرباء من الطاقة الشمسية المتجددة على نطاق واسع قد تقل عن تكلفة الفحم والغاز الطبيعي في مناطق كثيرة، مما يجعل الطاقة الشمسية أقل تكلفة من توليد الكهرباء البديلة.

وعلاوة على ذلك، تتيح الصفوف الشمسية استقلالية الطاقة للأسر المعيشية والأعمال التجارية، وتتيح سياسات قياس الطاقة الجديدة بيع فائض الكهرباء إلى الشبكة، وتخفيض فواتير الكهرباء، وتوفير عائد للاستثمار، وتسمح المشاريع الشمسية المجتمعية للمستأجرين ومن لديهم أسطح غير ملائمة بالاستفادة من الصفوف المشتركة، وزيادة توسيع نطاق الوصول إليها، وسيتطلب تحقيق الهدف الاستراتيجي 7 استمرار دعم السياسات وآليات التمويل المبتكرة مثل نماذج الدفع أولا بأول، التي ثبت نجاحها بالفعل في شرق أفريقيا.

SDG 13: Climate Action

ويمثل تغير المناخ التحدي المحدد في عصرنا، وتمثل الصفوف الشمسية واحدة من أكثر الأدوات فعالية للتخفيف من حدة ذلك، إذ إن إصلاح محطات الطاقة الكهربائية للوقود الأحفوري باستخدام نظم الطاقة الشمسية تتجنب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون؛ وتقدر الوكالة الدولية للطاقة أن الفولط الشمسي والريح تجنّب معا 2.5 غيغا طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في عام 2022 وحده، وبالنسبة لكل كيلوات ساعة من الكهرباء الشمسية المتولدة، يُقارن ما يتراوح بين 0.5 و 1 كغم من مزيج ثاني أكسيد الكربون.

وبغية تحقيق الاتساق مع هدف اتفاق باريس المتمثل في الحد من الاحترار العالمي إلى 1.5 درجة مئوية، يحتاج العالم إلى قدرة متجدداً ثلاث مرات بحلول عام 2030، وتتمتع صفائف الطاقة الشمسية بموقع جيد للوفاء بجزء كبير من هذا الهدف نظراً لطابعها النموذجي وتدني التكاليف، وبالإضافة إلى الصفوف المترابطة على الشبكة، يمكن أن يؤدي توزيع الطاقة الشمسية على سطح الأرض إلى الحد من فقدان النقل وتعزيز قدرة الشبكة على التكيف، غير أن الفوائد المناخية الكاملة للصفائف الشمسية تتوقف على معالجة الانبعاثات الناجمة عن التصنيع النهائي.

وبالإضافة إلى خفض الانبعاثات، تدعم الصفائف الشمسية التكيف مع المناخ، فعلى سبيل المثال، توفر مضخات المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية الري في المناطق المعرضة للجفاف، ويمكن أن تحافظ نظم التبريد التي تعمل بالطاقة الشمسية على اللقاحات والأغذية في المناطق التي تواجه درجات حرارة أعلى، ومع ازدياد تواتر الأحداث الجوية الشديدة، فإن المصفوفات الشمسية اللامركزية التي تستخدم في تخزين البطاريات توفر مصدرا احتياطيا للطاقة الكهربائية للمرافق الحرجة مثل المستشفيات وملاجئ الطوارئ.

SDG 8: العمل اللائق والنمو الاقتصادي

إن صناعة السلاسل الشمسية وتركيبها وصيانتها هي أنشطة كثيفة العمالة تخلق وظائف جيدة، وتوظف الصناعة الشمسية أكثر من أربعة ملايين شخص على الصعيد العالمي، وهو رقم يتوقع أن ينمو مع سرعة الانتشار، وتتراوح فرص العمل بين تجهيز السيليكون وتجمع الألواح إلى تطوير المشاريع والهندسة والتركيب، وفي الولايات المتحدة، تعد التركيبات الشمسية من بين أسرع المهن نمواً، والبلدان النامية، ولا سيما تلك التي لديها خطط تصنيعية وخفيفة، وتكاليف منخفضة في العمل.

وتستفيد المؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم من المصفوفات الشمسية من خلال خفض تكاليف الطاقة وزيادة الموثوقية التشغيلية، فالأعمال الزراعية، مثلاً، تستخدم التخزين البارد بالطاقة الشمسية للحد من الخسائر اللاحقة للمأوى، وفي المناطق التي تتيح فيها إمكانية الحصول على الطاقة استخدامات منتجة - مثل الإضاءة في الصفوف المسائية أو الطاقة اللازمة للمجموعات الصغيرة جداً من الشركات - الصفراء - تصبح عاملاً حفازاً للتنمية الاقتصادية المحلية، ويُعد الأثر المضاعف للتبني بالطاقة الشمسية على الدخل والعمالة 8 مساهمة مباشرة في التنمية الاقتصادية.

SDG 9: Industry, Innovation, and Infrastructure

وتشكل الصفوف الشمسية عاملاً محركاً للابتكار عبر قطاعات متعددة، إذ تؤدي البحوث في الخلايا الشمسية ذات الكفاءة العالية، مثل التوابل البيروفسكية - السيليكونية، والوعود بزيادة تخفيض التكاليف وزيادة إنتاج الطاقة، وتزيد الألواح الثنائية التي تلتقط ضوء الشمس على كلا الجانبين، وتزيد من تآزر الطاقة بنسبة تصل إلى 30 في المائة في بعض التشكيلات، وتخفض الطاقات الشمسية - المثبتة في النزاعات المكبوتية والبحيرات، بل وحتى في الخارج.

ويعزز القدرة على الصمود في الهياكل الأساسية من خلال توليد الطاقة الشمسية الموزعة، ويمكن أن تعمل الميكروفيدزات التي تعمل بالصفوف الشمسية بشكل مستقل عن الشبكة الرئيسية، وتوفر الكهرباء الموثوق بها أثناء فترات انقطاع الكهرباء، وهذا أمر له قيمة خاصة في المناطق النائية أو المعرضة للكوارث، كما أن البرمجيات الخاصة بالنقل الذكي وإدارة الشبكات تتيحان حدوث اختراقات كبيرة في الطاقة الشمسية دون زعزعة استقرار الشبكة، مما يمهد الطريق أمام نظم الطاقة المستقبلية التي تتسم بالنظافة وموثوقية.

SDG 11: Sustainable Cities and Communities

وتمثل المناطق الحضرية أكثر من 70 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، ومعظمها من استخدام الطاقة، وتحوّل صفائف شمسية من الطرازات على المباني السكنية والتجارية والبلدية المدن إلى منتجي الطاقة الصافيين، وتعتمد سياسات شمسية حضرية، مثل ولاية سقف الجاهزة بالطاقة الشمسية في البناء الجديد، في مدن مثل سان فرانسيسكو وطوكيو، وتجعل المركبات الضوئية المدمجة المصممة للبناء عنصرا معماري.

وتتيح الحدائق الشمسية المجتمعية للأسر المعيشية المتعددة تقاسم فوائد مجموعة واحدة، وتخفيض الحواجز أمام المستأجرين والأسر ذات الدخل المنخفض، وفي الأحياء الحضرية المنخفضة والمتوسطة الدخل، يقلل الإضاءة الشمسية في الأماكن العامة من الجريمة ويمتد ساعات النشاط الاقتصادي، ومع تزايد كثافة المدن، ستزداد الصفوف الشمسية على السطح العمودي، وأجهزة وقوف السيارات أكثر شيوعا، مع توليد الطاقة النظيفة.

SDG 12: Responsible Consumption and Production

وتسهم الصفوف الشمسية في الاستهلاك المسؤول عن طريق تفكيك كهرباء الوقود الأحفوري، وهي غير قابلة للتجديد وملوثة بدرجة عالية، غير أن تحقيق الاستدامة الحقيقية يتطلب معالجة دورة حياة الألواح الشمسية بأكملها، ويشمل إنتاج وحدات الطاقة الشمسية عمليات كثيفة الطاقة واستخدام مواد مثل الفضة والنحاس والفلزات النادرة، وإعادة تدوير ألواح التي تدوم نهاية العمر أمر حاسم لتجنب النفايات واستعادة المواد الحيوية.

ومن مجالات البحث النشطة، حيث تقدر الوكالة الدولية للطاقة المتجددة أن المواد القابلة للاسترداد من الوحدات الشمسية المتقاعدة يمكن أن تبلغ قيمتها 15 بليون دولار بحلول عام 2050، وبإعطاء الأولوية لإعادة التدوير والاستعانة بالمسؤولية، يمكن للصناعة الشمسية أن تتواءم تماما مع مؤشر التنمية الصناعية 12 وأن تضع مثالا على قطاعات التكنولوجيا الأخرى.

التحديات في مجال تصاعد الأشعة الشمسية

التدخُّل وتخزين الطاقة

ولا تنتج المصفوفات الشمسية الكهرباء إلا عندما تشرق الشمس، مما يؤدي إلى عدم التوازن بين العرض والطلب، وبدون تخزين الطاقة الكافية، فإن ارتفاع التغلغلات الشمسية يمكن أن يسبب عدم استقرار الشبكات، كما أن تكاليف بطارية الليثيوم تهبط بشكل كبير، مما يجعل تخزين البطاريات قابلة للتطبيق اقتصادياً لكل من التطبيقات السكنية والتطبيقية، غير أن تكنولوجيات تخزين المواد الطويلة الأجل (مثل بطاريات التدفق والهيدروجين الخضراء) لا تزال باهظة التكلفة ويستكشف فيها الطلب.

استخدام الأراضي والآثار البيئية

وتحتاج المزارع الشمسية ذات النطاق الحرفي إلى مناطق كبيرة من الأراضي، يحتمل أن تتنافس مع الزراعة أو الموائل الطبيعية، كما أن نظم الاستخدام المزدوج، مثل الفولطائيات الزراعية - حيث ترتفع الصفوف الشمسية فوق المحاصيل أو يمكن أن تخفف من حدة النزاعات المتعلقة باستخدام الأراضي، وتظهر الدراسات أن الفولطاسية الزراعية يمكنها أن تحافظ على غلة المحاصيل الزراعية بينما تولد الكهرباء وتخفض من التبخر في المياه، وبالمثل، فإن عمليات التعطل الشمسية في المستودعات تتجنب استهلاك الأراضي.

التكاليف الرأسمالية الأولية والتمويل

وعلى الرغم من أن الكهرباء الشمسية رخيصة طوال حياتها، فإن التكلفة الأولية لشراء وتركيب مجموعة من الطاقة الشمسية لا تزال تشكل عائقا أمام العديد من الأسر المعيشية والأعمال التجارية الصغيرة، وأن نماذج التمويل المبتكرة، بما في ذلك عقود الإيجار الشمسية، واتفاقات شراء الطاقة، وهياكل الملكية المجتمعية، تخفف العبء الأولي، وأن السندات الخضراء وآليات تمويل المناخ من مؤسسات مثل الصندوق الأخضر للمناخ توجه رأس المال إلى المشاريع الشمسية في البلدان النامية، ويمكن للحكومات أن تزيد من تخفيض الحواجز عن طريق تقديم قروض منخفضة الفائدة وإلغاء المعدات.

الحدود الجغرافية والمناخية

أما المناطق ذات الغطاء السحابي المرتفع أو الغلاف الغيومي المتكرر، فتتسم بدرجة أقل من الإشعاع الشمسي، مما يقلل من القدرة الاقتصادية للصفائف الشمسية، غير أن بلداناً غير مهيمنة مثل ألمانيا والمملكة المتحدة قد أصبحتا قائدتين شمسيتين عن طريق وضع تصميم أفضل للنظام واستخلاص سياسات داعمة، وفي المناطق القاحلة، يمكن أن يؤدي تراكم الغبار على الألواح إلى الحد من الكفاءة؛ ويجري تطوير آليات التطهيرية المضادة للد لمعالجة هذا الوضع.

سلسلة الإمدادات ومراكز التصنيع

ويتركز أكثر من 80 في المائة من صناعة الألواح الشمسية في الصين، مما يخلق مواطن ضعف في سلاسل الإمداد العالمية، وقد أدت المنازعات التجارية وفرض التعريفات الجمركية إلى تعطيل العرض وزيادة التكاليف، ومن أجل الحد من الاعتماد على الطاقة، تستثمر عدة بلدان في القدرة المحلية على التصنيع، ويتضمن قانون الحد من التضخم في الولايات المتحدة حوافز للإنتاج الشمسي المحلي، ويهدف مخطط الهند الخاص بمكافحة الألغام إلى بناء سلسلة كاملة من القيمة الشمسية، وسيؤدي تنويع الصناعة التحويلية جغرافيا إلى تعزيز القدرة على التوريد ودعم المنافع الاقتصادية المحلية.

الفرص والاتجاهات المستقبلية

التقدم التكنولوجي

وتعود الجيل القادم من تكنولوجيات الخلايا الشمسية إلى زيادة الكفاءة وانخفاض تكاليف التصنيع، وقد حققت خلايا شمسية من طراز بيروفسكيت، يمكن طبعها على مضارب فرعية مرنة، كفاءة تفوق 26 في المائة في البيئات المختبرية، وقد بلغت خلايا التانديم التي تلحق بالبيروفسكيت على السيليكون نسبة 33 في المائة من الكفاءة، وإذا ما تم تسويقها، فإنها يمكن أن تقلل بدرجة كبيرة من آثار صفائف الطاقة الشمسية بينما تزيد من إنتاج الطاقة.

التكامل مع خضراء الذكاء والمركبات الكهربائية

ويمكن لشبكات الذكاء ذات المنحرفين المتقدمين أن تدير توليد الطاقة الشمسية الموزعة، وتخزن الطاقة الزائدة في البطاريات المجتمعية أو بطاريات المركبات الكهربائية، وتسمح تكنولوجيا المركبات بالجنيد (V2G) ببث الطاقة الكهربائية في الشبكة الكهربائية، مع زيادة سرعة استخدام الطاقة الكهربائية في الشبكة أثناء ارتفاع الطلب، مما يؤدي إلى تحويل كل سيارة إلى وحدة تخزين متنقلة للطاقة، مما يؤدي إلى إحداث استقرار في هذا التآزر بين الصفوف الشمسية والمركبات الإلكترونية.

السياسات والتعاون الدولي

ويتوقف نجاح المصفوفات الشمسية في تحقيق الأهداف الإنمائية للألفية اعتمادا كبيرا على السياسات الداعمة، فالتقارير الصافية، والتعريفات الخاصة بالتغذية، ومعايير الحافظة المتجددة، وتسعير الكربون، كلها عوامل تحفز على الاعتماد الشمسي، كما أن التعاون الدولي، مثل التحالف الدولي للطاقة الشمسية، يعزز تقاسم المعارف وتعبئة التمويل للمشاريع الشمسية في البلدان النامية المشمسة، كما أن هدف الوكالة الدولية للطاقة الذرية المتمثل في تعبئة تريليون دولار في الاستثمارات الشمسية بحلول عام 2030 يؤكد على نطاق الطموحات.

الحلول المجتمعية وغير الزراعية