الأبحاث العلمية ضرورة أساسية لتحقيق أفضل استخدامات الطاقة الشمسية
مويضي المطيري من الدمام
 تطوير تطبيقات الطاقة الشمسية يحتاج إلى تكثيف جهود الدراسات العلمية وتخصيص الميزانية الضخمة لمؤسسات البحث الأكاديمي، بهدف الوصول إلى أفضل السبل والوسائل الممكنة بما يتوافق مع الطبيعة الجغرافية للسعودية ومجالات الاحتياج فيها لمصادر الطاقة. 
وتقوم المملكة من خلال برامج تعاونية مع مؤسسات أكاديمية دولية بإجراء أبحاث خاصة في مجال الطاقة الشمسية، أسفرت حتى الآن عن 40 اختراعا بعضها يتعلق بتقنيات تحلية المياه من خلال مصادر الطاقة المتجددة. 
في الحلقة الثالثة من ملف استخدامات الطاقة الشمسية في السعودية، يتحدث لـ “الاقتصادية” عدد من المختصين الأكاديميين في هذا المجال عن دور الأبحاث العلمية في تطوير هذا القطاع محليا بما يتوافق مع طبيعة المملكة الجغرافية وظروفها المناخية التي يكثر فيها الاحتياج إلى وسائل التبريد وتحلية المياه. 
 
 
 
 
 
يقول الدكتور عمرو القطب رئيس قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن ومدير مركز التميز في الجامعة للتعاون البحثي مع جامعة "إم.آي.تي"، "إن عدة عناصر يجب إدراكها في تطوير تقنيات الطاقة الشمسية، هي: ظروف التطبيق، والتنويع، والتوزيع". 
وقال القطب "فيما يتعلق بالتطبيق فنظرا لطبيعة المملكة الجغرافية وظروفها المناخية فإن استهلاكها للطاقة يتركز في محورين أساسيين هما التبريد وتحلية المياه". 
وأضاف "من المهم جدا إدراك طبيعة هذين التطبيقين في وضع الاستراتيجيات للاستثمار في مجال الطاقة الشمسية السعودية". 
أيضا، لا بد من تنويع أشكال الطاقة المستخلصة من الشمس بواسطة التقنيات المختلفة، وهما نوعان رئيسيان بحسب القطب: الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية. 
وللنوعين استخدامات عديدة في مجالي التبريد وتحلية المياه، وتوجد تقنيات تستغل أحد الشكلين أو كليهما للطاقة المستخرجة في أي من التطبيقات. 
وأكد القطب أهمية توزيع حصص الطاقة الشمسية في مناطق السعودية المختلفة، حيث تتأثر كمية الطاقة الشمسية بالظروف المناخية. 
ورغم أن معظم مناطق المملكة تتمتع بمناخ مشمس معظم أيام السنة إلا أن الأتربة والغبار العالق في الجو خاصة خلال هبوب الرياح تحجب قسطا من الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض، بحسب القطب، داعيا إلى مراعاة هذه الظروف خلال تنفيذ التصاميم الهندسية والدراسات الاقتصادية لهذه المشاريع. 
 
 
 
من حيث الفرص المتاحة للسعودية في هذا المجال، قال "إنها تتركز في عاملين أساسيين: توافر الطاقة الشمسية بتركيز عال في معظم مناطق المملكة، ما يعتبر عامل جذب أساسيا للاستثمار فيه، لأن العائد عليه أسرع، نظرا لتركيز الإنتاج العالي بالنسبة للمساحة المستغلة من الاستقبال الشمسي التي تعتبر العامل الرئيسي في التكلفة. 
والعامل الثاني التوافق الجيد بين توافر الطاقة واستهلاكها وذلك في التطبيق الخاص بالتبريد، حيث يرتفع تركيز الطاقة الشمسية في منتصف النهار وهو الوقت الذي يرتفع فيه الاحتياج إلى التبريد، وهذا يقلل من الاحتياج إلى أنظمة تخزين الطاقة المكلفة". 
في المقابل أشار القطب إلى التحديات التي تقف أمام تطوير القطاع: التكلفة الأولية العالية لتأسيس الاستثمار. وقد قام عديد من الدول بوضع محفزات اقتصادية لمستخدمي الطاقة الشمسية منها تخفيضات ضريبية، أول تحميل جزء من التكلفة المبدئية على الأموال العامة. "يجب أن ندرك أن من يصنع الأجهزة الخاصة بالطاقة الشمسية هو المنتج لهذه الطاقة وحتى نعتبر أنفسنا مستغليين للطاقة الشمسية يجب أن نكون المصنعين لأجهزتها لأنها تمثل التكلفة الأساسية لهذه الطاقة"؛ بحسب القطب. 
من التحديات أيضا وتعتبر خاصة بالسعودية: توعية المواطنين والمقيمين بأهمية المحافظة على البيئة من خلال استغلال الطاقة المتجددة بأنواعها، طبيعة الظروف المناخية للمملكة وأهمها الغبار الذي يؤثر في أداء أجهزة الإنتاج، دمج التطبيقات الجديدة بأنظمة إنتاج الطاقة الكهربائية المعمول بها في السعودية حاليا. 
 
البحث العلمي ضرورة 
 
يقول رئيس قسم الهندسة الميكانيكية في جامعة الملك فهد "إن تطوير التطبيقات الملائمة لاحتياجات السعودية من الطاقة يحتاج إلى مجهود كبير وتكاليف ضخمة ومزيد من الوقت". 
وأضاف "أنصح ببذل جهد أكبر في البحث العلمي لحل المشكلات المتعلقة بتطبيقات الطاقة الشمسية في المملكة وإيجاد الأجهزة والسبل المناسبة لاستغلال هذه الطاقة نظرا لكبر حجم الاستثمار في هذا المجال الحيوي والمهم". 
وأكد تجريب عدة أجهزة خاصة بتطبيقات مختلفة في أجواء المملكة وأثبتت ضعف أدائها. "ومن الجدير بالذكر أن هناك جهودا بحثية في المملكة في هذا المجال ويتركز معظمها في دراسة أداء بعض الأنظمة الخاصة بالطاقة الشمسية في أجواء المملكة وهي بداية جيدة". 
وتعكف جامعة الملك فهد للبترول والمعادن من خلال برنامجها التعاوني مع جامعة ماساتيوتش "إم.آي.تي" الأمريكية على إجراء أبحاث خاصة في مجال الطاقة الشمسية وتحلية المياه أثمرت حتى الآن عن 40 اختراعا في هذا المجال، بحسب القطب.وصنفت مجلة تحلية المياه العالمية جامعتي الملك فهد للبترول والمعادن وجامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية بين أبرز 20 جامعة عالميا في مجال ابتكار تقنيات تحلية المياه بالطاقة المتجددة. 
وقال القطب "من أجل تحقيق الاستفادة من مخرجات البحث العلمي هناك مسار مكمل له وهو الوصول إلى أجهزة عملية يمكن تجربتها والاستفادة منها وتحويلها إلى منتج تجاري". 
وأضاف "رغم هذه الجهود العلمية، نحتاج إلى مضاعفتها ورفع الإنفاق على البحث العلمي والتطوير ووضع المحفزات للاستثمار المحلي في هذا المجال، إذا أردنا الوصول إلى الشمس كمصدر أساسي للطاقة". 
 
تريث لا تأخر 
 
ذكر الدكتور سيد سعيد أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة البترول والمعادن وقائد برنامج أبحاث الطاقة الشمسية في مركز التميز البحثي أن السعودية كانت من أوائل الدول في المنطقة التي حاولت استخدام الطاقة الشمسية في إنتاج الكهرباء وتحلية المياه، إذ كانت لها جهود واضحة في هذا المجال منذ عقد الثمانينيات. 
وأضاف سعيد أن "مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية أقامت عددا من المشاريع البحثية والتطبيقية في هذا المجال منذ 1400هـ، وأسفرت لاحقا عن القرية الشمسية التي تعمل بقدرة 350 كيلوواط ومشروع تحلية المياه على الساحل الغربي". 
لكنه اعتبر أن المملكة "لم تواصل هذا المشوار بنفس الزخم والأهمية لعدة أسباب منها التكلفة العالية لإنتاج الطاقة الشمسية مقارنة بتكلفة الوقود التقليدي في ذلك الوقت". 
وعن أسباب تأخر الاستثمار في هذا القطاع قال "هو ليس تأخيرا إنما التريث والتأكد من أن استخدام الطاقة البديلة خاصة الشمسية سيكون له مردود اقتصادي إيجابي". 
وفي ظل تزايد الطلب المحلي على الكهرباء تبرز الحاجة إلى تطوير استخدامات مصادر الطاقة البديلة لمواكبة متطلبات النمو الاقتصادي وتزايد عدد السكان في المملكة. 
وتستهلك السعودية حاليا أربعة ملايين برميل نفط يوميا (ثلث الإنتاج اليومي) لتلبية احتياجاتها المحلية من الكهرباء والنقل وتحلية المياه. 
وتوقع سعيد نمو هذا الطلب في السنوات المقبلة إلى ثمانية ملايين برميل يوميا "ما سيؤثر سلبا في دخل المملكة من عائدات صادراتها النفطية وبيعها بالسعر العالمي، لذا لا بد من إيجاد مصادر بديلة للطاقة". 
وقال "من المؤشرات الإيجابية التي تشجع على استخدام الطاقة البديلة التقدم التقني الهائل الذي صاحب صناعة الألواح الكهروضوئية الذي أدى إلى الانخفاض الكبير في تكلفتها خلال السنوات العشر الأخيرة. وتقدر التكلفة بأقل من دولار لسعر الواط الواحد". 
وتخطط المملكة لاستثمار 109 مليارات دولار من أجل تنفيذ مشاريع الطاقة الشمسية. وذكر الدكتور سعيد أن هذه الخطوة تأتي إداركا من المملكة لضرورة استخدام الطاقة البديلة في تغطية احتياجاتها المحلية من الطاقة وتقليل اعتمادها المحلي على النفط، خاصة أن الطاقة المستخرجة من الشمس لها مردود اقتصادي وبيئي إيجابي. 
وقال "تسعى المملكة إلى إنتاج 41 جيجاواط من الطاقة الكهروضوئية والطاقة الشمسية المركزة بشكل تدريجي حتى عام 2032. وهناك مبادرة وطنية لتحلية المياه بالطاقة الشمسية تشمل بناء محطة بعمل بطاقة شمسية قدرها 10 ميجاواط وتنتج 300 ألف متر مكعب يوميا من المياه العذبة". 
وأعلنت أمانة مكة عزمها بناء محطة بالطاقة الشمسية قدرتها 100 ميجاواط، كما تستهدف شركة "أرامكو" زيادة اعتمادها عليها حيث أقامت أكبر مجمع شمسي في العالم لمواقف انتظار السيارات من خلالها يتم تزويد مبنى المديرين بالطاقة الكهربائية اللازمة بقدرة توليد تصل إلى 10 ميجاواط إضافة إلى مشروع الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة توليد 3.5 ميجاواط. 
 
وزارة للطاقة 
 
اعتبر الدكتور فهد آل سليمان مدير مركز التميّز البحثي في الطاقة المتجددة في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن أن من أسباب تأخر الاستثمار في الطاقة الشمسية عدم وجود جهة حكومية عليا (وزارة للطاقة مثلا) تدير شؤون القطاع وتكون مسؤولة عن: الخطط المستقبلية لاستغلال مصادر الطاقة المتجددة وعلى رأسها الشمسية، التشريعات المنظمة لاستخدامات المصادر المتجددة، إلزام المستهلكين الرئيسيين للطاقة في المملكة باستخدام نسبة من الطاقة الشمسية، وضع الحوافز المالية وغير المالية لدفع المستهلكين إلى استخدامها، تشجيع الأبحاث وتوطين التقنية المرتبطة بهذا القطاع. 
وأشار إلى تأخر شركة "أرامكو" في استغلال تقنيات إنتاج الطاقة من خلال الشمس، إذ يعني هذا للشركة إمكانية تصدير كمية أكبر من النفط وبالتالي زيادة الأرباح. 
وقال آل سليمان "استخدام الطاقة الشمسية قد يكون حاليا غير جاذب اقتصاديا للمستهلكين الرئيسيين لرخص الوقود المدعوم، لكن استخدام مصادر للطاقة غير البترول يعني تصدير كمية أكبر من البترول بالأسعار العالمية وبالتالي زيادة العائد المالي لخزينة الدولة". 
وتابع "استخدام الطاقة الشمسية في الأماكن النائية كبديل عن الديزل أصبح منافسا اقتصاديا، وهذا دفع شركتي "أرامكو" و"الكهرباء" إلى إعلان خطة لاستخدام الطاقة الشمسية بمقدار يصل إلى 300 ميجاواط في عدة أماكن نائية يستخدم فيها الديزل الآن". 
وأكد أن وقوع السعودية في الحزام الشمسي الإشعاعي عالي الكثافة يعني عاملا مهما لرخص تكلفة الطاقة الشمسية فيها، هذا إلى جانب الانخفاض المستمر في تكاليف تصنيع الأنظمة الشمسية عالميا. 
وأعلن قبل أشهر عن أرخص تكلفة بيع (ليس إنتاجا) في العالم للطاقة المنتجة من الشمس بمقدار 21.9 هللة للكيلوواط في الساعة وذلك لمحطة طاقة شمسية سعتها 200 ميجاواط وستقام في مدينة دبي. 
وقال آل سليمان "العوامل الاقتصادية لاستخدام الطاقة الشمسية في السعودية موجودة ونحتاج إلى التغلب على العوائق لكي ننطلق بشكل واسع". 
من جهته، اعتبر مختص في شؤون مصادر الطاقة المتجددة أن الجدوى في استخدام مصادر الطاقة المتجددة طويلة الأمد، نظرا لتكلفة استخدامها في الوقت الحاضر. 
وقال المختص "لو قارنت بين إنشاء محطة تعمل بالبترول وأخرى بالطاقة الشمسية فإن فرق التكلفة ستة أضعاف في الأخيرة عن الأولى، لأن الجدوى منها تأتي على الأمد الطويل". 
وأضاف أن "الطاقة الشمسية تتميز بكونها صديقة للبيئة ولا تسبب أضرارا على غرار الطاقة النووية في حال حدوث تسربات نووية". 
وأكد ضرورة وجود قرار اقتصادي يدعم استخدامات مصادر الطاقة المتجددة، وقد برز هذا في دول أوروبية عانت عجزا كبيرا في موازناتها المالية مثل إسبانيا والبرتغال. 
 
 
الخميس .. الحلقة الرابعة 