وقد برزت صفائف سولارية كحجر في استراتيجيات القدرة على مواجهة الكوارث والإنعاش الحديثة، حيث إن تغير المناخ يعجل بتواتر وكثافة الكوارث الطبيعية - من الأعاصير والنيران البرية إلى الفيضانات والزلازل - ويزداد ضعف شبكات الطاقة المركزية وضوحا، كما أن نظم الطاقة الشمسية، لا سيما عندما تقترن بتخزين البطاريات، توفر بديلا لا مركزيا وسريعا ومستداما يمكن أن يحافظ على الخدمات الحيوية التي تدار عندما تفشل الشبكة.

فهم الأرياف الشمسية وفوائدها

والمجموعة الشمسية هي مجموعة من الألواح المتعددة التي تعمل بالطاقة الشمسية تعمل معاً لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، ويمكن أن تتراوح النظم بين المنشآت الصغيرة السطحية إلى حقول واسعة النطاق ذات نطاق فائدة، وفي سياق القدرة على مواجهة الكوارث، تتمثل الميزة الرئيسية في القدرة على توليد الطاقة بمعزل عن الشبكة الكهربائية التقليدية، وهذه القدرة غير الثابتة تكفل حتى عندما تكون خطوط النقل في الأرض أو تحتها قد غمرت، أن تستمر المصفوفات الشمسية في إنتاج الكهرباء.

وتشمل الصفوف الشمسية الحديثة عادة المتحولين إلى تحويل التيار المباشر (DC) إلى تناوب التيار الحالي، ونظم الرصد، وفي كثير من الأحيان تخزين البطاريات، حيث أن الجمع بين الألواح الشمسية والبطاريات قوي بشكل خاص: فالطاقة النهارية الفائضة تخزن للاستخدام ليلا أو أثناء الطقس الغائم، وتوفر الطاقة الاحتياطية على مدار الساعة ويمكن تصميم هذه النظم من أجل التركيب الدائم في المرافق الحرجة أو كوحدات محمولة يتم نشرها بسرعة في مناطق الكوارث.

ومن منظور التكلفة، انخفض سعر وحدات الطاقة الشمسية بأكثر من 80 في المائة خلال العقد الماضي، مما جعل الطاقة الشمسية خياراً يتزايد تكلفته بالنسبة للحكومات، وغير الربح، بل وحتى الأسر المعيشية الفردية، وبالإضافة إلى ذلك، تتطلب الصفوف الشمسية الحد الأدنى من الصيانة، وتستغرق فترة عمرية تتراوح بين 25 و30 سنة، مما يتيح قيمة طويلة الأجل تتجاوز استخدام الطوارئ، وهذه الخصائص تجعل من الطاقة الشمسية استثماراً مثالياً للمجتمعات التي تسعى إلى تعزيز استقلالها في مجال الطاقة والتأهب للكوارث.

الدور الحاسم للأشعة الشمسية في القدرة على مواجهة الكوارث

وترجع القدرة على مواجهة الكوارث إلى قدرة المجتمع المحلي على الاستعداد لمواجهة الأحداث الخطرة والتحمل والتعافي منها، إذ أن القدرة على مواجهة الطاقة عنصر أساسي لأن الكثير من الخدمات الأساسية - الرعاية الصحية، والاتصالات، ومعالجة المياه، والاستجابة الطارئة - تعتمد على الكهرباء، وتزيد الصفائف الشمسية قدرة الطاقة بشكل مباشر من خلال ثلاث آليات رئيسية: الجيل اللامركزي، والإمداد بالطاقة في حالات الطوارئ، والنشر السريع.

توليد الطاقة اللامركزية

وتتمتع شبكات الطاقة التقليدية بمركزية عالية؛ وتغذي محطة واحدة للكهرباء ملايين العملاء من خلال شبكة من خطوط النقل، وعندما تلحق الكارثة أضراراً بمحطة فرعية رئيسية أو برج للبث، يمكن أن تفقد مناطق بأكملها الطاقة لأيام أو أسابيع، ومن ناحية أخرى، يمكن تركيب صفائف كهربية عند نقطة استخدام أسطح المباني أو في المستشفيات أو في المراكز المجتمعية التي توزع شبكة يصعب جداً على التركيب الشمسي حتى ولو استمر ذلك.

كما أن الجيل الشمسي اللامركزي يقلل من خسائر النقل ويخفف الضغط على الشبكة أثناء ارتفاع الطلب، وفي سياق الكوارث، يعني أن المرافق الحرجة مثل المستشفيات وملاجئ الطوارئ يمكن أن تحافظ على الطاقة حتى لو انخفضت الشبكة المحيطة، وذلك بمجرد فصلها عن الشبكة والعمل في " الجزيرة " ، وهذا المفهوم، المعروف باسم تشغيل الشبكة الصغرى، هو أمر أساسي للتخطيط الحديث لمرونة الطوارئ.

الطاقة الطارئة للهياكل الأساسية الحرجة

وخلال الكارثة وبعدها، لا يمكن التفاوض على استمرار تشغيل المستشفيات ومراكز إرسال الطوارئ ومحطات ضخ المياه وأبراج الاتصالات، وقد اعتمدت هذه المرافق تاريخيا على مولدات الديزل، التي تتطلب تسليم الوقود التي يمكن وقفها بسبب الأضرار الناجمة عن الطرق أو سلاسل الإمداد، كما أن صفائف الطاقة الشمسية التي تحتوي على مخزن للبطاريات توفر الطاقة قبل أن تصيب مستشفى الكوارث، ثم تتخلص منها خلال فترة الطوارئ.

وعلاوة على ذلك، يمكن إدماج الصفوف الشمسية في النظم الاحتياطية القائمة لإيجاد حلول هجينة، وقد يستخدم المرفق الطاقة الشمسية كدعم أساسي له، مع وجود مولد للديزل يعمل على فترات غائمة طويلة، وهذا النهج يقلل استهلاك الوقود ويوسع نطاق حياة المولدات الكهربائية مع الحفاظ على مستوى عال من الموثوقية.

النشر السريع والوحدات الشمسية المتنقلة

ولا تكون جميع المنشآت الشمسية دائمة، إذ توفر هذه الوحدات المتنقلة مولدات كهربائية شمسية مجهزة بأجهزة قابلة للطي، وحزمة بطارية، وأجهزة للبث الفيزيائي، أو حتى تسقط بواسطة طائرات الهليكوبتر في مناطق الكوارث، وتوفر الكهرباء الفورية لشحن أجهزة الاتصال، ومعدات طبية كهربائية، وملاجئ طوارئ، ونظم تنقية المياه، وتقوم منظمات مثل بإعادة تشغيل مقطورات الطاقة الشمسية [FLT:]

فالنشر السريع له قيمة خاصة في الساعات الـ 72 الأولى بعد وقوع الكارثة، عندما تكون عمليات البحث والإنقاذ بالغة الأهمية، وعندما يمكن تأخير استعادة الطاقة التقليدية عن طريق إلحاق أضرار بالهياكل الأساسية، ويمكن أن تكون الوحدات الشمسية المتنقلة جاهزة في المناطق الشديدة الخطورة وأن تتحرك حسب الحاجة، مما يخلق موردا مرنا للطاقة يتكيف مع الأوضاع المتطورة.

استراتيجيات إدماج الأشعة الشمسية في خطط الإنعاش

ويجب أن يتضمن التخطيط الفعال لاسترداد الكوارث الطاقة الشمسية في كل مرحلة: التأهب والاستجابة وإعادة البناء على المدى الطويل، وتوضح الاستراتيجيات التالية كيف يمكن للمجتمعات المحلية والأعمال التجارية والحكومات أن تحقق أقصى قدر من الفوائد للصفائف الشمسية.

التأهب قبل وقوع الكارثة

إن أكثر الجهود نجاحاً في مجال القدرة الشمسية على مواجهة الكوارث تبدأ قبل وقوع الكارثة، فالتأهب لما قبل الكوارث ينطوي على تركيب نظم شمسية على مستلزمات أساسية حرجة، ومحطات حرائق، ومراكز عمليات الطوارئ، ومصانع معالجة المياه، والمدارس قبل وقوع أي حالة طوارئ، وينبغي أن تشمل هذه المنشآت تخزيناً كافياً للبطارية لتغطية الحمولات الأساسية لمدة 48 ساعة و72 ساعة على الأقل، وهي فترة مثالية أطول، كما ينبغي أن تكون هناك أهمية حاسمة في معالجة الألواح الشمسية ضد مناطق الرياح والحطام والفيضانات.

وتشمل الاستعدادات أيضاً وضع خطط تشغيلية لقطع الاتصال بالجزر من الشبكة أثناء فترات انقطاع الكهرباء وتدريب موظفي المرافق على تشغيل النظام وصيانته الأساسية، كما أن الاختبار المنتظم لنظم الدعم الشمسية يكفل أداء هذه النظم عند الحاجة، كما أن بعض المرافق وحكومات الولايات تقدم المساعدة التقنية والمنح لهذه المنشآت؛ وتوفر إدارة الطاقة .] مبادئ توجيهية وفرص تمويل.

التدريب والمشاركة المجتمعية

فالصفوف الشمسية لا تكون فعالة إلا إذا عرف الناس كيفية استخدامها وصيانتها، وبرامج تدريب الفنيين المحليين، ومستجيبي الطوارئ، وقادة المجتمعات المحلية، وينبغي أن تشمل هذه البرامج تشغيل النظام، وتشويه المشاكل، وبروتوكولات السلامة، والإصلاحات الأساسية، وفي العديد من المناطق المعرضة للكوارث، يمكن تدريب المشتغلين بالتركيب الشمسية المحلية على أن يصبحوا أبطالاً للارتقاء بزمالات الطوارئ.

كما أن مشاركة المجتمع المحلي تعني تثقيف السكان بشأن فوائد الطاقة الشمسية من أجل القدرة على التكيف مع المنزل، إذ إن تشجيع نظم التخزين الشمسية المعززة من خلال عمليات إعادة البناء أو الإعفاء من ضريبة الملكية يمكن أن يحفز الاستثمار الخاص الذي يضاعف قدرة المجتمع على مواجهة الطاقة عموما، والاحتجاجات الصغيرة في الأحياء، حيث تتقاسم البيوت المتعددة التي بها بيوت شمسية وبطاريات الطاقة خلال فترات انقطاع، هي نموذج جديد يتطلّب تعاوناً قوياً على صعيد المجتمع المحلي.

التمويل ودعم السياسات

الحكومات على جميع المستويات تلعب دورا محوريا في التعجيل بالتبني الشمسي لمرونة الكوارث، والحوافز المالية مثل المنح، والقروض المنخفضة الفائدة، والائتمانات الضريبية، والمدفوعات القائمة على الأداء، تقلل التكاليف الأولية للكيانات العامة والخاصة على حد سواء، على سبيل المثال، الائتمانات الضريبية للاستثمارات الأمريكية تسمح للأعمال التجارية والمالكين بخصم نسبة مئوية من تكاليف التركيب الشمسية من ضرائبهم.

ويشمل الدعم السياساتي أيضا تبسيط العمليات التي تسمح بالتشغيل، وتحديث مدونات البناء بحيث تتطلب بناء قراءتها الشمسية في المناطق الشديدة الخطورة، وتمكين القياس الصافي أو القياس الافتراضي الصافي من جعل الطاقة الشمسية صالحة اقتصاديا، وقد ذهبت بعض الدول إلى أبعد من ذلك بوضع معايير للصمود تتطلب توافر مرافق احتياطية قادرة على مواصلة العمليات لعدد أدنى من الأيام - شرط يمكن أن يحققه التخزين بالطاقة الشمسية - المعززة اقتصاديا.

دراسات الحالة والأمثلة الحقيقية على الصعيد العالمي

إن نشر الصفوف الشمسية في العالم الحقيقي في سياقات الكوارث يقدم دليلا قويا على المفهوم، وتبرز الأمثلة التالية سيناريوهات مختلفة والدروس المستفادة.

بورتوريكو بعد إعصار ماريا

عندما ضربت (هيركان ماريا) بورتوريكو في أيلول/سبتمبر 2017، دمرت شبكة الطاقة الكهربائية في الجزيرة، وتركت الملايين بدون طاقة لمدة أشهر، وفي أعقاب ذلك، ظهرت الطاقة الشمسية كخط حياة، وسمحت المنظمات غير الربحية مثل High Solar، وركبت الجماعات المحلية نظماً لإعادة تخزين الطاقة الشمسية في العيادات الصحية والمدارس ومراكز الطب المجتمعية.

كاليفورنيا عمليات إطفاء الحرائق البرية وأجهزة السلامة العامة

وفي كاليفورنيا، أدى تزايد تواتر الحرائق البرية إلى تنفيذ عمليات إغلاق شبكات الطاقة الكهربائية العامة لمنع خطوط الطاقة من إطفاء الحرائق، وقد كانت هذه المكوكات في الأيام الأخيرة تؤثر على الملايين من الناس، وبغية مواجهة العديد من الأعمال التجارية والمستشفيات والمالكين الذين استثمروا في نظم الحرق التي تعمل بالطاقة الشمسية - السعة -

Solar in Developing Nations: Cyclone Idai in Mozambique

وقد كانت صفائف الطاقة الشمسية ذات قيمة خاصة في البلدان النامية التي تكون فيها الهياكل الأساسية للشبكات ضعيفة، ويمكن أن تؤدي الكوارث إلى تراجع التنمية لسنوات، وبعد أن دُمرت سيكلون إيداي بموزامبيق في عام 2019، تم نشر المايكريدس للطاقة الشمسية لتوفير قدرة موثوقة للمراكز الصحية ومضخات المياه، كما أن مشروعا واحدا من مشاريع " لا تستهدف الربح " (FLT:0) كان يمكن أن يُقيم في 20 عيادة ليلية.

التقدم التكنولوجي والتوقعات المستقبلية

ومن المقرر أن ينمو دور الصفوف الشمسية في القدرة على مواجهة الكوارث مع استمرار تطور التكنولوجيا، ومن أهم التطورات في مجال تخزين البطاريات: فقد أصبحت البطاريات الليثيوم -يون أرخص وأكثر كثافة للطاقة، في حين أن الكيمياء الجديدة مثل بطاريات التدفق والسونيوم هي دائما فترة أطول واعدة وعملية أكثر أمانا، كما أن نظم إدارة الطاقة المتقدمة، التي تعمل بالاستخبارات الاصطناعية، يمكن أن تتنبأ بها الآن دورة التعبئة/ال.

الاتجاه الآخر هو دمج صفائح الطاقة الشمسية مع تكنولوجيات الشبكات الذكية، في المستقبل، سيكون بوسع الطاقات الشمسية أن تقطع تلقائياً عن شبكة فاشلة، وجزيرة نفسها، وإعادة الاتصال بشكل سلس عندما تستقر الشبكة كلها دون تدخل بشري، وهذه القدرة على القفز واللعب تقلل بشكل كبير من تعقيد استخدام الطاقة الشمسية في الطاقة الاحتياطية بالإضافة إلى التكنولوجيا التي تستخدمها المركبات إلى محطات الطاقة المحمولة.

ولا تزال التخفيضات في التكاليف قوة دافعة، إذ أن التكلفة المخفضة للخزن الشمسي المعزز هي الآن قادرة على المنافسة مع توليد الديزل أو أرخص منه في مناطق كثيرة، حتى دون النظر في تكاليف تسليم الوقود، ومع ارتفاع حجم التصنيع وتحسين وفورات الحجم، فإن الحواجز التي تعترض التبني ستظل تهبط، كما أن مشاريع مختبر الطاقة المتجددة الوطني في الولايات المتحدة يمكن أن توفر بحلول عام 2030 طاقة احتياطية أقل من 0 ساعة.

وأخيراً، فإن اتجاهات السياسات، مثل إدراج الطاقة الشمسية في الأطر الوطنية للاستجابة للكوارث والصناديق الدولية للتكيف مع المناخ، ستزيد من ترسيخ صفائف الطاقة الشمسية كأدوات قياسية لمرونة المصابين، ويمكن للطاقة الشمسية، بفضل الاستثمارات والتخطيط المناسبين، أن تحول كيف تصمد المجتمعات المحلية وتتعافي من الكوارث، وأن تبني مستقبلاً للطاقة أكثر استدامة وأمناً للجميع.

خاتمة

فالصفائف الشمسية لم تعد خياراً مناسباً للتأهب للكوارث - فهي حل ثابت وموسع يعزز القدرة على التكيف ويسرع الانتعاش، إذ إن توفير الطاقة المتكاملة اللامركزية والموثوقة والسريعة الانتشار، يساعد على الحفاظ على الخدمات الحيوية عند فشل الشبكات التقليدية، إذ إن إدماج الطاقة الشمسية في خطط الإنعاش يتطلب استثمارات استباقية، وتدريباً على المجتمعات المحلية، وسياسات داعمة، ولكن الدفع في الأرواح المنقذة، والاضطرابات الاقتصادية الأقل، هو أمر هائل.