قصة محطة للطاقة الشمسية تعمل وسط الثلوج في درجات حرارة تحت الصفر

عندما كنت أقود سيارتي على الطريق السريع بالقرب من محطة الطاقة الشمسية في منطقة ويلو على بُعد 50 ميلا من مدينة أنكوريج بولاية ألاسكا، كانت درجة حرارة الطقس بالخارج 16 تحت الصفر.

وبدا مشهد الألواح الشمسية المغطاة بالجليد في مواجهة السماء المظلمة غريبا، ولا سيما أن الشمس كانت قد أخذت تبزغ على استحياء خلف الجبال في الساعة التاسعة صباحا. فقد لا يخطر على بالك أن تقف في قلب أكبر محطة للطاقة الشمسية وأحدثها في ولاية ألاسكا، وأنت تتجمد بردا وتنزلق قدمك على الجليد.

وقد يبدو أن تسخير الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة في المناطق الشمالية، مثل ألاسكا، حيث تقل ساعات النهار إلى أدنى حد في أكثر أيام السنة، أمر مستبعد، إن لم يكن مستحيلا. إذ تشكل الأراضي دائمة التجمد نحو 85 في المئة من أراضي الولاية.

لكن محطة ويلو للطاقة الشمسية في ألاسكا، أثبتت أنه من الممكن توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية حتى في أقصى شمال الكرة الأرضية وأكثرها برودة.

وتقع المحطة على بُعد بضع مئات من الأميال من الدائرة القطبية، ولا تحصل إلا على ست ساعات كحد أقصى من ضوء الشمس في أشهر الشتاء يوميا.

وتمتد محطة ويلو للطاقة الشمسية على مساحة 10 أفدنة، وتديرها شركة “رينيوابل” للطاقة في ألاسكا. ومن المتوقع أن تنتج المحطة 1.35 ميغاوات /ساعة من الكهرباء سنويا، أي ما يكفي لتلبية احتياجات نحو 120 منزلا من الطاقة الكهربائية على مدار السنة.

واكتسب البحث عن سبل التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري أهمية كبيرة مؤخرا، ولا سيما في المناطق الشمالية، إذ يعد القطب الشمالي والمناطق المحيطة به من أكثر المناطق تأثرا بالتغير المناخي في العالم.

ولهذا اعتزم شركاء “رينيوابل” للطاقة تأسيس محطة للطاقة الشمسية واسعة النطاق في ولاية ألاسكا. وفي عام 2018، دشنوا مشروعا تجريبيا لمحطة طاقة شمسية تتضمن صفين من ألواح الطاقة الشمسية بقدرة 70 كيلووات، وكانت النتائج مبشرة بالنجاح.

ويقول كريس كولبرت، المدير المالي بالشركة، إن تكاليف تشغيل المرحلة الأولى من المحطة بعد ثمانية أشهر كانت مطابقة للتوقعات، و”بعد متابعة الإنتاج لمدة عام، وجدنا أنه أيضا مطابق للتوقعات. وكان من السهل حينئذ استقطاب المستثمرين للمساعدة على توسيع نطاق المشروع”.

وتقول جين ميلر، المديرة التنفيذية لشركة “رينيوابل”، إن نجاح محطات الطاقة الشمسية يتوقف على عاملين، مصدر الطاقة الشمسية وأسعار الكهرباء. وبما أن ولاية ألاسكا، على عكس ما هو متوقع، تعد ولاية مشمسة، وتعادل أسعار الكهرباء فيها ضعف نظيرتها في الولايات الأمريكية، فإن محطات توليد الكهرباء من مصادر الطاقة البديلة حظيت باهتمام كبير بين المستثمرين في قطاع الطاقة.

وأقامت شركة “غولدن فالي إليكتريك أسوسييشن” محطة للطاقة الشمسية تبلغ مساحتها ثلاثة أفدنة، على بُعد 200 ميل فقط من الدائرة القطبية الشمالية.

وشرعت الشركة في بناء المحطة في عام 2018، وتنتج الآن طاقة تغطي احتياجات نحو 70 منزلا من الكهرباء.

وتمتاز أيضا محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بانخفاض تكاليف تشغيلها إلى أدنى حد بعد الانتهاء من إنشائها، وهذا يمثل أيضا عامل جذب للمستثمرين في مجال الطاقة. لكن محطات الطاقة الشمسية في المناطق الشمالية، التي تغطي ألواحها الثلوج في أشهر الشتاء، قد تفتقد لهذه الميزة.

وتقول ميلر إن الشركة تعين عمالا خصيصا لإزالة الثلوج في أشهر الربيع والصيف، لكن في أشهر الشتاء المظلمة، قد لا تعبأ الشركة بإزالة الجليد لعدم كفاية ضوء الشمس نهارا.

واقترح البعض وضع الألواح بزاوية مائلة لتسهيل إزالة الثلوج. وتعاونت شركة “رينيوابل” مع جامعة ألاسكا لإجراء تجارب على طلاءات شفافة ملساء للألواح الشمسية، حتى يسهل إزاحة الثلوج من عليها.

وبخلاف الجليد، ثمة مشكلة أخرى تعاني منها محطات الطاقة الشمسية في الشمال، تتمثل في أن ذورة الإنتاج لا تتزامن مع ذروة الاستهلاك، بمعنى أن الوقت الذي يزيد فيه إنتاج الطاقة الكهربائية يقل فيه الطلب عليها والعكس.

ويقول توم ديلونغ، رئيس مجلس إدارة شركة “غرين فالي”، إن سكان ألاسكا لا يستخدمون أجهزة التكييف في منازلهم، ولهذا في أشهر الصيف، عندما يصل إنتاج المحطة إلى ذروته، يكون استهلاك الكهرباء عند أدنى مستوياته. في حين أن في أشهر الشتاء، حين يحتاج الناس الطاقة الكهربائية للتدفئة، لا تكاد المحطة تنتج شيئا من ألواح الطاقة الشمسية.

إذ تنتج محطة “رينيوابل” للطاقة الشمسية شتاء 30 كيلووات في الساعة، وقد يصل إنتاجها إلى صفر عندما تكون الألواح مغطاة بالثلوج. وعلى النقيض، قد يتجاوز إنتاج المحطة صيفا، عندما يستمر ضوء النهار لأكثر من 18 ساعة، 8,000 كيلوات في الساعة يوميا. ويقول سام دينيس، مدير العمليات بالشركة، إن إنتاج يوم واحد في أشهر الصيف قد يفوق ما ننتجه في شهر بأكمله في الشتاء.

ويساعد انعكاس أشعة الشمس على الجليد في رفع إنتاج المحطة في فصل الربيع.

لكن رغم انخفاض الإنتاج في أشهر الشتاء، إلا أن محطات الطاقة الشمسية توفر حلا ولو جزئيا، لمشكلة إنبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الشمال. فبالنظر إلى جسامة تبعات تغير المناخ على القطب الشمالي، أصبح البحث عن حلول لمشكلة الاحترار العالمي أكثر الحاحا من أي وقت مضى.

وتقول شيلا راغاف، الخبيرة في تخفيف تبعات تغير المناخ والتكيف معها بمنظمة “كونزيرفيشن إنترناشيونال” لحماية البيئة، إن معدل ارتفاع درجات الحرارة في المنطقة القطبية الشمالية يفوق المتوسط العالمي. وقد تسهم الطاقة الشمسية في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري لتوفير الكهرباء للمنازل.

إلا أن بعض المخاوف أثيرت حول كمية انبعاثات الكربون الناتجة عن عمليات التصنيع والبناء المرتبطة بمحطات الطاقة الشمسية، وإن كانت ميلر تؤكد أن فوائد محطات الطاقة الشمسية تفوق تكلفتها البيئية. وتقول إن الفوائد التي تعود على البيئة من محطة “رينيوابل” ستعوض تبعات الانبعاثات على البيئة في غضون ثلاث سنوات.

وقد زاد الإقبال على إقامة محطات الطاقة الشمسية أيضا بسبب انخفاض تكاليف توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية. إذ انخفضت بشكل عام أسعار الألواح الشمسية على مدى السنوات الأربعين الماضية.

وتقول ميلر إن تسخير الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء لاقى رواجا في ألاسكا، إذ تشير بيانات حملة التحول إلى الطاقة الشمسية في أنكوريج إلى أن عدد المنازل التي تعتمد على الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء زاد من 33 منزلا في عام 2018 إلى 163 منزلا في عام 2019.

ويقول كريس كولبرت، إن الوقود الأحفوري أصبح أعلى كلفة من مصادر الطاقة المتجددة بعد انخفاض تكاليف إقامة محطات الطاقة الشمسية. وهذا يعني أن الطاقة الشمسية تنافس الوقود الأحفوري الآن لا بسبب تأثيرها الإيجابي على البيئة فحسب، ولكن أيضا بسبب انخفاض كلفتها.

ويتطلع فريق “رينيوابل” لإقامة محطة الطاقة الشمسية الثانية التي ستشغل مساحة تتراوح من 50 إلى 100 فدان، لتوفير الطاقة الكهربائية لنحو 1000 منزل.

إن فرص استغلال الطاقة الشمسية لتوفير الكهرباء بأسعار ميسرة في المناطق الشمالية المتجمدة تكشف عن مدى التطور الذي شهدته تكنولوجيا استغلال الطاقة الشمسية. ولعل نجاح محطات الطاقة الشمسية في هذه المناطق التي يكسوها الجليد، يعطي بارقة أمل على طريق التحول نحو مصادر الطاقة المتجددة.

يمكنك قراءة الموضوع الأصلي على موقع BBC Future