ايجي سبورت - تصاعد الاهتمام العالمي بهذه التقنية. التي باتت تمثل نقطة التقاء بين الأمن المائي والطاقة المتجددة لا يحد منه سلبيات يسهل معالجتها امام افاق واعدة تتمثل في توفير مليارات المكعبات من المياه. يتجلي نموذج بحيرة ناصر فقط كمثال لتوفير 9 مليارات متر مكعب من المياه سنويا حال تم تغطية ما لا تتجاوز 40% بالالواح الشمسية. بما لايؤثر علي الحياة السمكية ويحد من ملوحة البحيرات الراكدة مثل بحيرة قارون. ويحمي نظمًا بيئية حساسة مثل برك الاستزراع السمكي اضافة الي قدرتها علي توليد كهرباء بزيادة تصل الي 11% عن مثيلاتها.

قدرة المنظومة الشمسية العائمة علي تغطية نحو نصف استهلاك العالم من الطاقة. خاصة مع وفرة المسطحات المائية غير المستغلة. مثل البحيرات والسدود والأنهار. وتوفير مساحات من الأراضي الزراعية أو الصحراوية. بالاضافة الي اتاحة الربط السلس مع محطات الطاقة الكهرومائية القائمة. يمنح مرونة أكبر في إدارة الطاقة وتوزيعها. خاصة في الدول التي تعتمد علي أكثر من مصدر لتوليد الكهرباء.

د. احمد حجازي: إنتاج الطاقة المتجددة من أراضي هامشية أو معدومة الجدوي

يؤكد د. احمد حجازي خبير الطاقات المتجددة الي  ان محطات الطاقة الشمسية باتت تنتشر بشكل واسع في مختلف أنحاء العالم. مشيرًا إلي أن مصر دخلت هذا المجال منذ أكثر من 15 عامًا. وأصبحت من الدول الرائدة في محيطها الإقليمي. لا سيما في منطقة الشرق الأوسط.

ولفت إلي أهمية استخدام محطات الطاقة الشمسية العائمة. مشيرًا إلي توجه الهيئة العامة للبترول للاستفادة من هذه التقنية في البحيرات القريبة من محطات التكرير والمصانع البترولية. حيث يمكن استغلال هذه المواقع في توليد الطاقة المتجددة. إلي جانب دورها في تحسين المشهد الجمالي في تلك المناطق الصناعية.

وأشار إلي أن مصر تمتلك مساحات شاسعة من الأراضي الخالية. التي يمكن التوسع فيها لإنتاج الطاقة الشمسية. لكن في بعض المناطق. خاصة الساحلية. قد لا تكون المساحة كافية. مما يجعل الاعتماد علي المسطحات المائية مثل البرك الراكدة. أو التجمعات المائية. أو البحيرات الملوثة فكرة مبتكرة وجديرة بالدراسة. خاصة في ظل محدودية الاستخدامات الأخري لتلك المساحات.

وأوضح أن أحد التحديات الكبري في هذا النوع من المشروعات هو استخدام مواد مناسبة تقاوم التآكل الناتج عن المياه المالحة أو الملوثة. مشددًا علي ضرورة الاعتماد علي أنواع معينة من الألياف أو البوليمرات التي لا تتفاعل مع مكونات المياه ولا تتآكل بسرعة. حتي لا تتحول إلي مصدر جديد للتلوث البيئي.

وأشار إلي أن البيئات المائية النظيفة والغنية بالكائنات الحية قد تتأثر سلبًا بتركيب الخلايا الشمسية فوقها. حيث تؤدي إلي تقليل نفاذ الضوء إلي قاع البحيرات. مما يؤثر علي النباتات المائية والكائنات الدقيقة والحشرات والأسماك التي تعتمد عليها في الغذاء. وهو ما ينعكس علي التنوع البيولوجي في تلك الأنظمة البيئية. ويُعد من أبرز العيوب البيئية لمثل هذه المشروعات حال عدم معالجتها.

وأكد أهمية استغلال المساحات غير المستفاد منها داخل البحيرات. خاصة تلك المتخللة للمناطق العمرانية أو القريبة من السواحل والطرق الساحلية. والتي لا تصلح للاستخدام السياحي أو السكني أو الزراعي. باعتبارها فرصة واعدة لإنتاج الطاقة المتجددة من أراضي هامشية أو معدومة الجدوي.

وأشار إلي أن الطاقة الشمسية العائمة تنتج كهرباء نظيفة دون تلوث بيئي وتحد من استيراد الوقود الاحفوري. ما يمثل مساهمة مهمة في دعم الاقتصاد الوطني. ويُعزز استقرار الشبكة القومية لإنتاج الكهرباء. خاصة أن هذه المحطات تعمل بشكل مستقل ولا تحتاج إلي قطع غيار معقدة أو وقود مستورد. وتعتمد علي أشعة الشمس التي حبي الله بها مصر طوال العام. مما يجعلها من أنسب الدول لتبني هذا النوع من الطاقة المستدامة.

د. عباس شراقي: الخلايا الكهروضوئية العائمة تقلل معدلات التبخر السطحي

تغطية 20% فقط من بحيرة ناصر يوفر 4 مليارات متر مكعب من المياه

يشير د. عباس شراقي استاذ الموارد المائية بجامعة القاهرة الي ان الخلايا الكهروضوئية العائمة تسهم في تقليل معدلات التبخر السطحي من خلال تظليل سطح الماء. مما يؤدي إلي انخفاض درجة حرارة السطح. وبالتالي خفض كميات المياه المتبخرة وفقدان المياه العذبة. كما أن بخار الماء المتصاعد من سطح المسطح المائي يسهم في تبريد الخلايا الشمسية. ما يؤدي إلي تحسين كفاءتها في توليد الكهرباء. إذ إن ارتفاع حرارة الخلايا يؤثر سلبًا علي كفاءتها الإنتاجية.

وأشار إلي أن كمية المياه التي يمكن توفيرها من خلال تقليل التبخر تعتمد علي عدة عوامل. أبرزها: مساحة السطح المغطي بالألواح. ودرجة الحرارة. ونوع تكنولوجيا التركيب. فبحيرة ناصر التي تبلغ مساحتها نحو 5 إلي 6 آلاف كيلومتر مربع تشهد معدلات تبخر سنوية تُقدّر بنحو 15 مليار متر مكعب. نتيجة لارتفاع متوسط درجات الحرارة إلي نحو 30 درجة مئوية. ووفقًا لدراسات سابقة. فإن تغطية كل كيلومتر مربع من سطح البحيرة بالخلايا الشمسية يمكن أن يوفر نحو 3.5 مليون متر مكعب من المياه سنويًا.

وأكد أن معظم البحيرات المصرية تصلح لتركيب الخلايا الشمسية العائمة. وعلي رأسها: بحيرة ناصر. والبردويل. والمنزلة. ومريوط. نظرًا لقلة حركة المراكب بها. مع مراعاة أنشطة الاستزراع السمكي خاصة في المنزلة والبردويل. ويمكن التوفيق بين الجانبين من خلال تباعد الألواح وتنظيم التوزيع بما لا يضر البيئة السمكية

ولفت إلي أن تغطية 20% فقط من بحيرة ناصر نحو 1200 كيلومتر مربع قد تُسهم في توفير ما يقارب 4 مليارات متر مكعب من المياه سنويًا. وهي كمية تُمثّل نحو 27% من إجمالي المياه المتبخرة. وتكفي لزراعة مليون فدان علي هوامش الوادي والدلتا والواحات. ما يفتح آفاقًا جديدة لإنشاء مجتمعات عمرانية وزراعية وصناعية وسياحية

وأكد أن هذا النظام يولد كهرباء تُقدر بـ200 مليار كيلووات ساعة سنويًا. أي ما يعادل 20 ضعف إنتاج السد العالي "نحو 10 مليارات كيلووات ساعة سنويا". إلي جانب زيادة كفاءة إنتاج الطاقة مقارنة بالمحطات الأرضية. نظرًا لتأثير التبريد الطبيعي الناتج عن الماء.

كما أشار إلي أن هذه المحطات لا تستهلك أراضي صالحة للزراعة أو البناء. وتساهم في تحسين جودة المياه عبر التظليل الذي يقلل من تكاثر الطحالب الضارة. وهي ميزة مهمة للمسطحات العذبة التي تعاني من مشاكل بيئية نتيجة نمو الطحالب.

ورغم المزايا. نبه إلي بعض المخاطر المحتملة مثل انخفاض نفاذ الضوء تحت سطح الماء. وما قد ينتج عنه من تراجع في معدلات التمثيل الضوئي وانخفاض مستويات الأكسجين. وهو ما قد يؤدي إلي حالة لاهوائية تؤثر علي الكائنات الدقيقة وكيمياء المياه. كما أن التغيرات في منسوب البحيرة. والعواصف. والسيول تمثل تحديات لتصميم الخلايا والعوامات ما يتطلب مراقبة بيئية دقيقة.

وفي ختام تصريحاته. أوصي شراقي بإجراء تجربة محدودة علي في بحيرة ناصر بهدف تقييم الأثر البيئي والاقتصادي بدقة. تمهيدًا لتوسيع التجربة.

استشاري البيئة وتغير المناخ : من الابتكارات الواعدة.. في مجال الطاقة المتجددة

يشير د. ماهر عزازي استشاري البيئة وتغير المناخ الي ان مشروعات الطاقة الشمسية العائمة من الابتكارات الواعدة في مجال الطاقة المتجددة. وتبرز أهميتها بشكل خاص في دول مثل مصر. التي تسعي لتوسيع قدراتها في توليد الكهرباء النظيفة دون استنزاف أراضيها الزراعية.

الميزة الأولي لهذا النمط من المشروعات تكمن في استغلال المسطحات المائية بدلاً من الأراضي. وهو ما يوفّر مساحات شاسعة كانت تُستهلك في إنشاء محطات الطاقة الشمسية التقليدية. خاصة مع تزايد الطلب علي الأرض لأغراض الزراعة والتنمية العمرانية. فتركيب الألواح الشمسية علي سطح الماء يتيح توليد كميات كبيرة من الكهرباء دون التضحية بموارد برية محدودة.

أما الميزة الثانية. فهي الحد من فاقد المياه الناتج عن ظاهرة التبخر. لا سيما في المسطحات المائية العذبة مثل بحيرة ناصر أمام السد العالي بأسوان. حيث تشير التقديرات إلي فقدان مليارات الأمتار المكعبة من المياه سنويًا بسبب البخر. وهنا تلعب الألواح الشمسية العائمة دورًا مزدوجًا: توليد الطاقة من جهة. والتقليل من التبخر وتوفير المياه من جهة أخري.

وتبرز الميزة الثالثة في البعد البيئي. حيث تسهم هذه المشروعات في خفض درجة حرارة سطح المياه. ما يساعد في الحد من نمو الطحالب الضارة وتحسين جودة النظام البيئي المائي. إلي جانب ذلك. فإن الطاقة الناتجة عن هذه الألواح نظيفة تمامًا. ولا تنتج عنها انبعاثات كربونية أو ملوثات. ما يجعلها خيارًا مثاليًا لدعم خطط مصر للتحول الأخضر.

بهذه المزايا الثلاث. تصبح الطاقة الشمسية العائمة فرصة لتحقيق مكاسب مركبة: كهرباء نظيفة. حماية لموارد المياه. وتحسين بيئي. دون المساس بالأراضي أو الموارد الطبيعية. وكما يقول المثل. نحن هنا لا نضرب عصفورين فحسب. بل ثلاثة بحجر واحد.

د. ضياء القوصي:  تحقيق التوازن بين توليد الطاقة ترشيد المياه وحماية البيئة المائية.. ضرورة

يشير د. ضياء القوصي خبير المياه والمستشار السابق لوزير الري الي ان تركيب الألواح الشمسية فوق المسطحات المائية يُعد خيارًا ذكيًا ذا عائد مزدوج. إذ يحقق هدفين رئيسيين: تقليل معدلات البخر. والتحكم في نمو النباتات المائية التي قد تعيق تدفق المياه أو تؤثر علي نوعيتها.

وأشار إلي أن هذا التوجه يمكن تطبيقه بنجاح في الترع. المصارف. البرك. والبحيرات. خاصة تلك التي لا تُستخدم في أغراض حيوية مباشرة. أو التي تعاني من مشاكل بيئية. مثل: بحيرة المنزلة. بحيرة البردويل. بحيرة إدكو. بحيرة مريوط. بحيرات وادي النطرون. بحيرة قارون. وصولًا إلي بحيرة ناصر. حيث تتوافر فيها مساحات كبيرة قابلة للاستغلال. مع وجود فرص حقيقية لتقليل الهدر المائي.

وأوضح أن الوفر الناتج عن تقليل التبخر يختلف بحسب حجم المسطح المائي ومساحة الألواح المركبة. يمكن أن يُعاد توجيهه لخدمة أنشطة زراعية أو عمرانية في مناطق هامشية أو نائية.

وأكد أن العلاقة بين كمية المياه الموفَّرة والمساحة القابلة للزراعة علاقة مباشرة. فكلما زادت كمية المياه المُوفرة من تقليل التبخر. زادت معها فرص استصلاح الأراضي وزراعة مساحات إضافية. ما يفتح المجال أمام التنمية الزراعية دون الحاجة إلي مصادر مائية إضافية.

ورغم المزايا البيئية والاقتصادية. لفت إلي أن تغطية سطح الماء بالألواح الشمسية قد تؤثر علي الإنتاج السمكي في المناطق الواقعة تحتها. لأن الأسماك والكائنات المائية تعتمد في نموها وتكاثرها علي الضوء الطبيعي والأشعة الشمسية. وبالتالي. فإن الحد من الإضاءة تحت سطح الماء قد يُضعف من البيئة السمكية في هذه المناطق. وهو ما يتطلب دراسة توزيع الألواح وتحديد المساحات المخصصة بدقة. بحيث لا يُغطي كامل المسطح المائي. مع ترك مساحات مفتوحة للحفاظ علي التوازن البيئي.

وشدد في ختام حديثه علي أن تحقيق التوازن بين توليد الطاقة. ترشيد المياه. وحماية البيئة المائية هو الأساس في نجاح هذا النوع من المشروعات. وأن التخطيط الجيد يضمن الاستفادة دون الإضرار بالمنظومة البيئية.

ألواح شمسية في الفضاء

لا تختص الألواح العائمة بالمسحطات المائية فحسب. بل إن بعض الشركات العالمية تفكر في إرسال ألواح شمسية إلي الفضاء في محاولة لاختبار مدي إمكان تسخير طاقة الشمس في مدارها حول الأرض. وفقًا لما أعلنته شركة لونغي غرين إنرجي تكنولوجي الصينية.

السوق الناشئة في الطاقة العائمة لا تتجاوز 2% من إجمالي الطلب العالمي

رغم الآمال الكبيرة المعقودة علي محطات الطاقة الشمسية العائمة. إلا أن حصّتها من سوق الطاقة الشمسية العالمي لا تتجاوز حتي الآن 2% فقط. وبلغت السعة الإجمالية لهذا القطاع في عام 2022 نحو 4 غيغاواط. تركز أغلبها في آسيا. خاصة الصين التي دشنت أكبر محطة عائمة في العالم بمقاطعة شاندونغ بقدرة 320 ميغاواط.

وتسعي كوريا الجنوبية لتجاوز هذا الرقم. عبر مشروع ضخم بسعة 2.1 غيغاواط. بينما تعمل دول أخري كالهند. وإندونيسيا. وفيتنام. وتايلاند علي مشروعات أقل حجمًا. أما في أوروبا. فتقود هولندا وفرنسا السوق. مستحوذتين علي 85% من المشروعات الأوروبية. في حين تمثل القارة ككل نحو 4% من السوق العالمي

الولايات المتحدة بدأت بدورها الدخول إلي هذا المضمار. مع مشروعات علي محطات معالجة المياه في أوهايو. ومبادرات خاصة مثل مشروع في مصنع نبيذ بكاليفورنيا. وآخر في مدينة كوهوس بولاية نيويورك بقدرة 3.2 ميغاواط وتكلفة 8 ملايين دولار.

دمجت البرازيل محطات الطاقة الشمسية العائمة في السدود الكهرومائية مما عزّز مصادر الكهرباء القائمة. وأثبت جدواه في سد الطلب المحلي المتنامي علي الكهرباء. دون الحاجة إلي بناء سدود جديدة. أو حتي مواجهة الآثار البيئية السلبية المرتبطة ببناء السدود.

وهناك تجارب مشابهة في دول اليابان. سنغافورة. البرتغال. سويسرا. والهند. وتدرس زيمبابوي حاليًا إنشاء مشروع عائم علي سد كاريبا. أحد أقدم السدود في أفريقيا. لتعويض نقص التوليد الناتج عن تراجع منسوب المياه

وبُنيت أولي محطات الطاقة الشمسية العائمة متصلة بالشبكة في الإمارات. وهي الأولي من نوعها في الشرق الأوسط. خلال مشروع اختبار تجريبي سعة 80 كيلوواط.

ودشنت تونس محطة شمسية عائمة سعة 200 كيلوواط. عام 2022. التي تُعد أول محطة من نوعها في شمال أفريقيا.

تملك منطقة الشرق الأوسط نحو 2% من سوق هذه التقنية. تليها أميركا الجنوبية بـ1%. تشير تقارير وكالة الطاقة الدولية إلي أن أفريقيا وآسيا تمثلان الوجهتين الأبرز لنمو المشروعات العائمة خلال السنوات المقبلة. في ظل تزايد عدد الدول التي باتت تفضّلها علي المحطات الأرضية التقليدية. والتي بلغ عددها مؤخرًا 12 دولة حول العالم.

طاقة الرياح العائمة

ومثلما حدث مع طاقة الرياح العائمة. يرحّب الكثيرون بالطاقة الكهروضوئية العائمة. لإمكاناتها الهائلة في الموجة التالية من انتقال الطاقة. مع القدرة علي الاستفادة من الأسطح المائيّة غير المستخدمة لإنتاج طاقة متجدّدة في البلدان التي قد تكون فيها الأراضي نادرة.

أقل حساسية لترسب الغبار

بسبب وضعها علي المياه. تكون محطات الطاقة الشمسية العائمة أقل حساسية لترسب الغبار. ما يعني أن الألواح تظل نظيفة لمدة أطول. ومن ثم تستقبل كمية أكبر من ضوء الشمس. في المتوسط. مقارنة بالمحطات الشمسية البرية التي تستقبل الرمال والعواصف الرملية المتكررة التي تُغطّي الألواح الشمسية في المحطات. وتقليل الإشعاع الشمسي الذي تستقبله تلك الألواح. ومن ثم خفض مستوي كفاءتها الوظيفية.

تزويد السدود الكهرومائية بمحطات الطاقة الشمسية العائمة. يُعزز سعتها. بما يلبي احتياجات الكهرباء إبان ساعات الذروة. لا سيما حينما تشهد الخزانات تراجعًا في المنسوب بسبب تقلبات المياه الموسمية بفعل التغيرات المناخية.

تقلل الحاجة إلي بناء السدود

قد تخفف محطات الطاقة الشمسية العائمة. بصورة كبيرة. الحاجة إلي بناء مثل تلك السدود الكهرومائية الكبيرة. مع تقليل التبخر من خزانات المياه المفتوحة. لا سيما الخزانات الصناعية.

وعالميًا. طُورت محطات الطاقة الشمسية العائمة خصيصًا لأسطح المياه الداخلية. من بين ذلك كل أنواع خزانات المياه.

إنتاج 10 آلاف تيراواط / ساعة

كشفت دراسة بحثية قدرة الألواح الشمسية العائمة علي انتاج نحو 10 آلاف تيراواط / ساعة سنويًا. مع حماية ما يزيد علي 100 كيلومتر مكعب من المياه من التبخر.

 
تقليل البخر 30 - 70%

تعمل تقنية الألواح الشمسية العائمة علي خفض درجة حرارة المياه. وليس فقط حجب ضوء الشمس. ما يقلل التبخر 30 - 70% من كميات المياه المفقودة بالتبخر في المساحات المغطاة.

يضيف الانخفاض في التبخر 100 كيلومتر مكعب من المياه سنويًا. وهو ما يكفي لسد احتياجات قرابة 300 مليون شخص حول العالم بحسب الباحثين.

زيادة القدرة التنافسية لدي المطورين لخفض التكاليف

بأنه رغم ارتفاع تكاليف تطوير محطات الطاقة الشمسية العائمة بنسبة تتراوح بين 20% و50%. مقارنة بالمشروعات المماثلة علي اليابسة. فإن زيادة القدرة التنافسية لدي المطورين تساعد علي خفض التكاليف.

إيجابيات الخلايا الكهروضوئية العائمة

توليد إضافي للطاقة الشمسية دون شغل أرض ثمين.

استخدام المسطحات المائية مثل الخزانات والبرك والسدود الكهرومائية.

يعزز تأثير تبريد المياه كفاءة الألواح الشمسية وإنتاج الطاقة.

الحد من تبخر المياه والحفاظ علي الموارد المائية.

الوقاية من تكاثر الطحالب والتحكم في الملوحة الناجمة عن التبخر.

الفوائد البيئية المحتملة للنباتات المائية وتظليل الموائل.

الاستخدام المزدوج للأراضي للطاقة المتجددة والحفاظ علي المياه.

يسمح استخدام الألواح الشمسية ثنائية الوجه في المزارع الشمسية العائمة للألواح بتوليد الطاقة من كلا الجانبين والتقاط الضوء الذي ينعكس عن سطح الماء.

الحد من التبخر يخفض زيادة ملوحة المياه في البحيرات والمسطحات الراكدة.

التظليل يقلل حرارة الماء ويساعد علي استقرار ملوحة المياه وحماية البيئة المائية.

سلبيات الخلايا الكهروضائية العائمة

رغم الآمال الهائلة المعلّقة علي مشروعات الطاقة الشمسية العائمة. فإن صناعتها ما زالت في مهدها. وسط مخاوف من عيوب الألواح العائمة المتمثلة في سرعة التآكل. بسبب ملوحة البحر إلي جانب تراكم الطفيليات البحرية علي أسطح الألواح.
ارتفاع تكاليف التركيب الأولية بسبب هياكل الألواح الشمسية العائمة المتخصصة.

التأثير المحتمل علي النظم الإيكولوجية المائية والتقسيم الطبقي للمياه.

تأثيرات التظليل المحتملة علي الحياة المائية وتنظيم درجة حرارة الماء.

معالجة الكاتب

رغم الفوائد الكبري للألواح الشمسية العائمة في تقليل تبخر المياه وتوليد الطاقة النظيفة. إلا أن هناك تخوفات بيئية مشروعة. خاصة فيما يتعلق بتأثيرها علي الحياة المائية. مثل انخفاض حرارة المياه. وقلة نفاذ الضوء. ونقص الأكسجين. ما قد يؤثر علي نمو الطحالب وتغذية الأسماك.

لكن هذه التأثيرات لا تُعد عائقًا حاسمًا إذا رُوعيت الضوابط البيئية. وعلي رأسها التغطية الجزئية لسطح الماء بنسبة لا تتجاوز 30 إلي 40%. مع توزيع الألواح بشكل يسمح بمرور الضوء والهواء واستمرار الحركة البيولوجية

كما يمكن تصميم العوّامات بارتفاع مناسب لتبادل الغازات. أو إدخال فتحات مائية وضوئية. وفي الحالات الخاصة يمكن استخدام أنظمة تهوية بسيطة لدعم نسبة الأكسجين.

وتشير التقديرات إلي أن كل كيلومتر مربع من الألواح العائمة يمكن أن يوفر من 1 إلي 2 مليون متر مكعب من المياه سنويًا. وهو رقم مهم إذا قورن بما تفقده بحيرة ناصر وحدها من تبخر يقدر بـ15 إلي 18 مليار متر مكعب سنويًا.

ويُفضل البدء بتنفيذ هذه المشروعات في المصارف. والمستنقعات. والبرك. والبحيرات الصناعية. أو تلك التي لا تُعد موائل بيئية حساسة.