الطاقة الشمسية والمياه

تمثل الطاقة الشمسية، سواء أكانت الطاقة الكهروضوئية أم الحرارية، خطوة رائدة في قطاع الطاقة والدخول في مزيج الطاقة وتحقيق أمنها. وتمثل بعض اتجاهات تقنية الألواح الشمسية الناشئة لعام 2024 تحسينات في كفاءة الخلايا الشمسية والتقدم في تقنية التخزين وزيادة موثوقية الألواح الشمسية ثنائية الجانب ودمج الذكاء الاصطناعي مع تقنية البلوكتشين لتبسيط إدارة النظام. وقد نمت القدرة العالمية التراكمية للطاقة الشمسية بشكل مستمر منذ 2000، حيث بلغت القدرة التراكمية العالمية للطاقة الشمسية 1400 جيجاوات في 2022، كما تنص به الوكالة الدولية للطاقة المتجددة في موقعها الإلكتروني.
وبهذا المعدل من النمو، قد يشهد 2024 تحقيق ثاني تيراوات عالمي من منشآت الطاقة الشمسية مع العلم أن تحقيق أول تيراوات عالمي استغرق 40 عاما. وتستخدم الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم وتحظى بشعبية متزايدة لتوليد الكهرباء والتدفئة وإنتاج المياه، ويوجد تطبيقات متعددة للطاقة الشمسية في المياه مثل تحلية وتنقية وتسخين المياه والمضخطات. ومن المعروف سلفا أن الألواح الشمسية لا تستهلك المياه أثناء التشغيل، ولكن إنتاج وصيانة وتنظيف الألواح الشمسية يتطلب بعض المياه.
ومع ذلك، فإن متطلبات المياه عادة ما تكون أقل بكثير من تلك الطرق بتوليد الطاقة التقليدية. إن شريحة من أشباه الموصلات يبلغ عرضها قدمين تستهلك 4400 جالون من الماء، وتتطلب أنظمة الطاقة الشمسية مئات الأقدام المربعة من أشباه الموصلات، لذا تتطلب منشأة واحدة من تصنيع أشباه الموصلات في استخدام 5 ملايين جالون من الماء يوميا، وهذا ما يقرب من 2 مليار جالون من الماء تقريبا كل عام. ويشير بعض الخبراء إلى أن المياه الساخنة المنتجة من الطاقة الشمسية، ليست صالحة للشرب مباشرة.
وعلى الرغم من أن الماء الداخل إلى النظام هو في البداية من حنفية مياه نظيفة، إلا أن مواد الأنابيب الخاصة بسخان المياه قد تحتوي على مستويات مرتفعة من الكادميوم والمنغنيز والرصاص والزرنيخ ومعادن ذات خصائص سمية أخرى. لقد ذكر أحد التقارير المتخصصة في مدينة أورلاندو الأمريكية عدة عيوب لتسخين المياه بالطاقة الشمسية ومنها قلق الصيانة الدائم والتآكل وارتفاع درجة الحرارة ومحدودية ساعات التدفئة والتكلفة. وتشمل سلبيات تطبيقات المياه بالطاقة الشمسية: تكلفة استثمار عال بشكل عام، حيث تتميز محطات المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية بتكلفة استثمار أولية أعلى في مرحلة التركيب والتنفيذ.
ومع أن التكاليف التشغيلية تكاد تكون معدومة، تظل تكلفة مشاريع المياه الرأسمالية بالطاقة الشمسية في العادة أعلى من مثيلتها من تقنيات المياه التقليدية. وإذا كانت الطاقة الشمسية تعتمد على الشمس بطبيعة الحال، فإنه في حالة اختفاء الشمس نتيجة سحب وغيوم ملبدة لفترة طويلة، فمن الممكن أن تبدأ المياه في النفاد أثناء الليل، ولكن بالإمكان التخطيط في استخدام الطاقة الشمسية التي تتضمن تخزين المياه نهارا.
لقد أصبحت قضايا المياه في هذا القرن مصدر قلق عالمي وأن جزءا مهما من معالجة قضايا المياه هو الحصول على الطاقة اللازمة لنقل ومعالجة وتنقية وتحلية المياه. إن الطاقة والمياه عنصران رئيسان للتنمية الاقتصادية المستدامة ومترابطة بشكل لا ينفصم، ويمكن الحصول على الحلول المثلى للمياه من خلال النظر في مختلف الاستخدامات النهائية لمتطلبات الطاقة والتكاليف الاقتصادية والبيئية المرتبطة بها.
وعلى الرغم من وجود تحديات في تطبيقات المياه باستخدام الطاقة الشمسية، تظل الفرص فيها واعدة وحقيقية حيث يوجد حزام هائل من الطاقة الشمسية حول العالم بما فيها السعودية إضافة إلى وفرة الموارد المتجددة. وبالتالي نستطيع -بمشيئة الله- الاستفادة من أشعة الشمس القوية المنتظمة ومن المساحات المتوفرة لتطوير محطات الطاقة الشمسية في تحلية وتنقية وتسخين المياه.