كيف يؤثر تغير المناخ على جدوى مشروع الطاقة الشمسية الكهروضوئية
(أبين الآن) متابعات
الطاقة الشمسية الكهروضوئية
يُعيد تغير المناخ تشكيل صناعة الطاقة الشمسية، مُدخلاً شكوكاً جديدة حول توافر موارد الطاقة الشمسية عالمياً.
ازدادت وتيرة الظواهر الجوية المتطرفة، مما أثر على أنماط الإشعاع الشمسي الإقليمية.
يجب على مطوري ومستثمري الطاقة الشمسية الكهروضوئية تكييف استراتيجياتهم لضمان مرونة المشاريع، وكفاءة التشغيل، والاستقرار المالي.
يُعد فهم التقلبات السنوية في الإشعاع الشمسي أمرًا بالغ الأهمية لتحسين تصميم المشاريع والنمذجة المالية وكفاءة التشغيل.
ولمواجهة هذا التحدي، يجب على القطاع العمل مع أرشيفات واسعة من البيانات الشمسية والجوية عالية الدقة والجودة.
باستخدام مجموعات البيانات والمنهجيات المناسبة، يمكن لمحترفي الطاقة الشمسية الحد من المخاطر وتحسين أداء الطاقة الكهروضوئية في ظل تغير المناخ.
تقييمات طويلة الأجل لموارد الطاقة الشمسية
تختلف اتجاهات المناخ باختلاف المنطقة، فبينما تشهد بعض المناطق تغيرات كبيرة، تحافظ مناطق أخرى على استقرار نسبي.
تاريخيًا، اعتمد تطوير مشاريع الطاقة الشمسية على تقييمات طويلة الأجل لموارد الطاقة الشمسية، إلا أن تغير المناخ يُدخل نوعًا جديدًا من التقلبات، مُغيرًا أنماط الإشعاع الشمسي في مختلف المناطق.
خريطة تُظهر GHI في عام ٢٠٢٤ مقارنةً بالمتوسطات طويلة المدى
وعلى النقيض من التقلبات قصيرة الأمد (داخل الساعة) وطويلة الأمد (بين السنوات)، والتي تحدث بشكل طبيعي بسبب الدورات الجوية والهيدرولوجية، فإن تغير المناخ يمثل اتجاها يعطل أو يؤكد التطرف في هذه الدورات، مما يجعل أنماط الطقس التاريخية وحدوثها أقل موثوقية للتوقعات المستقبلية.
نلاحظ، على مدار العام، انحرافات في الإشعاع الشمسي عن المتوسط طويل الأمد في مناطق مختلفة حول العالم.
توضح الخريطة الفرق في الإشعاع الأفقي العالمي (GHI) لعام ٢٠٢٤ مقارنةً بالمتوسطات طويلة الأمد، كاشفةً عن أنماط إقليمية مميزة.
شهدت المناطق ذات الإشعاع الشمسي المتزايد (الألوان البرتقالية والحمراء) انخفاضًا في الغطاء السحابي، أو مواسم جفاف أطول، أو تغييرات في التركيب الجوي.
تأثرت المناطق ذات الإشعاع الشمسي المنخفض (الألوان الزرقاء والخضراء) بزيادة الغطاء السحابي أو الهباء الجوي أو التلوث.
ومع ذلك، لا يمكننا إجراء تقييمات دقيقة أو تقديرات طويلة المدى بدراسة بيانات عام واحد، فكل عام يتبع أنماطًا مختلفة، مما يوفر رؤى فريدة خاصة بتلك الفترة والمنطقة.
للتمييز بين التقلبات الطبيعية واتجاهات المناخ، من الضروري تحليل مجموعات البيانات التاريخية التي تمتد لسنوات عديدة، بل لعقود في أحسن الأحوال، ورغم أننا لا نفهم تمامًا آثار تغير المناخ، فإن دراسة البيانات الشمسية والجوية طويلة الأمد توفر رؤى قيّمة.
على سبيل المثال، إليكم خرائط فرق الإشعاع الشمسي العالمي للأعوام 2017-2024. توضح الخرائط أعلاه بوضوح كيفية تقلب الإشعاع الشمسي من سنة لأخرى، ومن منطقة لأخرى.
بشكل عام، كلما زادت البيانات المتاحة، وارتفعت جودتها، زادت القدرة على رصد اتجاهات المناخ.
يوفر استخدام بيانات عالية الدقة لأكثر من 30 عامًا فهمًا أوضح لاتجاهات المناخ الإقليمية، مقارنةً بالاعتماد فقط على بيانات العامين الماضيين.
يجب على المطورين تجاوز المتوسطات التاريخية، وتحليل التقلبات والظواهر المتطرفة في العالم الحقيقي، لتصميم مشاريع الطاقة الكهروضوئية التي تحافظ على استدامة مالية على المدى الطويل.
خرائط تُظهر تقلبات مؤشر هيدروجين الأرض (GHI) عبر الزمن والمناطق.
بيانات عالية الجودة لتحقيق العناية الواجبة بشكل أكثر فعالية
بالنسبة للمستثمرين، تعتمد الجدوى المالية لمشروع الطاقة الشمسية على التنبؤ الموثوق بأداء الطاقة، ومع ذلك، لا تزال العديد من النماذج المالية تعتمد على بيانات السنة الجوية النموذجية (TMY) ، والتي تقدم متوسطات طويلة الأجل بدلاً من التقلبات الواقعية.
لا تأخذ مجموعات بيانات TMY بعين الاعتبار التقلبات السنوية، مما يعني أن النماذج المالية لا تأخذ في الاعتبار التقلبات السنوية في الإشعاع الشمسي والطقس، وهذا غالبًا ما يؤدي إلى توقعات غير واقعية للإيرادات وارتفاع مخاطر الاستثمار.
بما أن اتجاهات المناخ تُعدّ إشاراتٍ صغيرةً مُضمّنةً في مجموعات بياناتٍ ضخمة، فإن البيانات عالية الجودة والمُنسّقة هي وحدها القادرة على رصد هذه التغيرات الدقيقة بدقة.
ولضمان الموثوقية، يتطلب ذلك اتباع نُهجٍ دقيقةٍ لنمذجة البيانات وعمليات تحققٍ مُكثّفةٍ حول العالم.
من المفاهيم الخاطئة الشائعة في قطاع الطاقة الكهروضوئية أن البيانات التي تُمثل السنوات الأخيرة تُقدم تمثيلًا أدق للظروف المناخية الراهنة.
نلاحظ ميلًا للاقتصار على النظر في أحدث عشر إلى خمس عشرة سنة فقط في التحليل التاريخي، وهذا خطأ فادح؛ فالاعتماد على بيانات السنوات الأخيرة فقط يؤدي إلى استنتاجات مضللة.
على سبيل المثال، قد تُقدم مجموعات البيانات التي تُمثل فترة زمنية قصيرة فقط إشارات خاطئة، تُبالغ في تمثيل أنماط الطقس وتُشوّه التوقعات طويلة الأجل.
كذلك، بما أن متوسطات TMY والمتوسطات طويلة الأجل لا تُسجل أحداث الطقس المتطرفة، فإن مجموعات البيانات المُبسطة هذه تُؤدي إلى المبالغة في تقدير توقعات إنتاج الطاقة، وبالتالي خسائر الإيرادات المحتملة.
تعمل بيانات TMY على تبسيط التباين، حيث تفشل في التقاط الأحداث الجوية المتطرفة، ويمكن أن يؤثر هذا بشكل كبير على حساب الأداء والإيرادات.
بدلاً من ذلك، تُقدم بيانات السلاسل الزمنية عالية الدقة، التي تمتد لأكثر من 30 عامًا بدقة تتراوح بين دقيقة و15 دقيقة، صورةً أكثر واقعيةً لأداء الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المستقبل.
تُسجل السلاسل الزمنية التقلبات السنوية، مما يُتيح تقييمًا أفضل للمخاطر وتصميماتٍ أكثر متانة لمحطات الطاقة.
يُعد استخدام مجموعات البيانات التي تُقدم كل ساعة تقريبًا السبيل الوحيد لتجنّب المفاجآت في قطاع الطاقة الشمسية.
من خلال التحول من مجموعات بيانات TMY إلى بيانات سلسلة زمنية عالية الدقة، يمكن لمطوري الطاقة الشمسية والمستثمرين حماية مشاريعهم في المستقبل من مخاطر المناخ وعدم اليقين المالي.
رسم بياني يوضح مؤشر GHI على مدار سنوات فردية ومتوسط طويل الأجل
تطوير الطاقة الشمسية القائمة على البيانات في ظل تغير المناخ
تُعدّ مجموعات البيانات طويلة الأمد والمُوثّقة بدقة بالغة أمرًا بالغ الأهمية لتقديرات أداء الطاقة الشمسية الدقيقة على المدى الطويل، ولتطوير مشاريع تتكيف مع المناخ.
يجب على قطاع الطاقة الشمسية اعتماد عملية اتخاذ قرارات قائمة على البيانات لبناء مشاريع أكثر مرونةً واستقرارًا ماليًا.
بدون الوصول إلى البيانات التاريخية عالية الدقة، يخاطر المطورون بتقييم خاطئ للظروف المناخية المستقبلية – مما قد يؤدي إلى ضعف الأداء والخسائر المالية والفرص الضائعة.
بالاستفادة من أطول مجموعات البيانات التاريخية الممكنة وبيانات السلاسل الزمنية عالية الجودة، يمكن لمحترفي الطاقة الشمسية التمييز بين تقلبات الطقس الطبيعية واتجاهات المناخ طويلة الأمد.
يضمن هذا النهج تنبؤات أكثر دقة على المدى الطويل، ومرونة طويلة الأمد للمشروع، وأداءً مُحسّنًا للطاقة الكهروضوئية، ونتائج مالية أفضل في ظل بيئة مناخية متزايدة التقلب.
