التحديات التي تجعل إنشاء مزرعة شمسية أقل جدوى

تم توليد ما يقرب من 4.18 تريليون كيلووات ساعة من الكهرباء في الولايات المتحدة في مرافق توليد الكهرباء على نطاق المرافق في عام 2018 ، وتم توليد حوالي 17٪ من مصادر متجددة. تشير الإحصائيات التي نشرتها إدارة معلومات الطاقة الأمريكية مؤخرًا إلى أن ما يقرب من 67 مليار كيلووات ساعة من إجمالي الكهرباء المولدة في البلاد العام الماضي تم الحصول عليها من الطاقة الشمسية ، والتي تمثل حصة 1.6 ٪ فقط. الصورة مشابهة في الدول الأوروبية ، حيث جاء حوالي 17.5٪ من إجمالي الطاقة المستهلكة في الاتحاد الأوروبي في عام 2017 من مصادر متجددة. ومع ذلك ، لا تزال حصة الطاقة الشمسية منخفضة بشكل ملحوظ.

يتزايد الوعي حول فوائد الطاقة الشمسية في تعويض ثاني أكسيد الكربون والانبعاثات الضارة الأخرى بسرعة ، مما يعزز الإمكانات المربحة لإنشاء مزرعة شمسية ليس فقط في الولايات المتحدة ولكن في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، هناك بعض التحديات العملية في تسويق منشآت الطاقة الشمسية وإنشاء مزرعة شمسية ، مثل انخفاض أسعار النفط والغاز والصعوبات الفنية في دمج شبكات الطاقة الكهربائية مع الطاقة الشمسية بطريقة أقل تكلفة.

الفرص هائلة لمزارعي الطاقة الشمسية على الرغم من هذه القضايا ؛ ومع ذلك ، يجب أخذ بعض التحديات المهمة في الاعتبار عند إنشاء مزرعة شمسية وحصاد الطاقة الشمسية.

عقبات في حصاد الطاقة الشمسية من خلال إنشاء محطة للطاقة الشمسية

أصبح بناء الطاقة الشمسية ، وإن كان أقل تكلفة بكثير ، عملاً "مكلفًا" من حيث المهارات. على الرغم من أن تكلفة إنشاء مزرعة شمسية آخذة في الانخفاض بشكل حاد ، إلا أن التحديات الأخرى مثل ندرة القوى العاملة ذات المهارات والخبرات المناسبة والمزامنة مع التقنيات المتطورة باستمرار وسط السعي المستمر للطاقة النظيفة تجعل أعمال الطاقة الشمسية أقل تكلفة. -فعالة.

علاوة على ذلك ، لا تزال التحديات الأخرى مثل متطلبات الموقع المتغيرة ، وتضاعف بائعي المعدات بسرعة ، ونقص أدوات تقييم أداء المصنع ، والاختراق المنخفض للأدوات الفعالة ، تحد من اعتماد الطاقة الشمسية كمصدر محتمل لإنتاج الكهرباء. ومع ذلك ، هناك بعض القيود الأساسية التي تمتلكها طبيعة الطاقة الشمسية ، والتي تظل الكتل البارزة لمزارعي الطاقة الشمسية اليوم.

تتمثل التحديات الرئيسية الثلاثة التي تأتي مع الطاقة الشمسية في ضعف قابليتها للتوزيع ، وشكلها المخفف ، والقضايا المتعلقة بقرب مزرعة شمسية. سيتعين على شركات الطاقة الشمسية اعتماد نهج صحيح لفهم أهم التحديات أثناء إنشاء مزرعة للطاقة الشمسية لتحقيق أداء وإنتاجية أفضل في المستقبل القريب.

1. الحفاظ على موثوقية وإمكانية عزل الكهرباء التي تعمل بالطاقة الشمسية

على الرغم من أن العالم يتجه نحو مصادر الطاقة النظيفة والخضراء ، إلا أن هدف الاعتماد الكامل على الطاقة الشمسية يعتبر غير واقعي. يتغير طلب المستهلكين واحتياجاتهم فيما يتعلق بالكهرباء كل يوم خلال كل موسم ، كما أن عدم اليقين بشأن موارد الطاقة الشمسية في مختلف المناطق يجعل من الصعب ضمان إمدادات طاقة موثوقة بنسبة 100٪.

لقد أصبح من المهم لمزارعي الطاقة الشمسية التأكد من أن إمدادات الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية تتوافق مع طلب المستخدم النهائي الديناميكي للغاية من أجل الحد من احتمال انقطاع التيار الكهربائي. نظرًا لأن قابلية انتشار الكهرباء المولدة من خلال الطاقة الشمسية تعتمد كليًا على مدى سطوع الشمس خلال المواسم والمناطق الجغرافية المختلفة ، فإن الطاقة الشمسية لا تزال أقل موثوقية من تلك التي يتم الحصول عليها من الوقود الأحفوري.

هذا يجعل من الإلزامي لشركات الطاقة الشمسية الحصول على مولدات طاقة قابلة للتوزيع بحيث يمكنها تضخيم أو تقليص إمدادات الكهرباء بناءً على إمكانية الحصول على الطاقة الشمسية ، والتي تتغير عادة كل يوم. وبالتالي ، يجب على المزارع التأكد أثناء إنشاء مزرعة شمسية لتكميلها بمولدات شمسية فعالة إلى جانب تخزين الطاقة أو البطاريات ، ويمكن اعتبار ذلك بمثابة استثمار إضافي. ومع ذلك ، مع انخفاض أسعار البطاريات بشكل حاد ، فإن استكمال مزرعة شمسية بمولدات تعمل بالبطاريات من شأنه أن يساعد شركات الطاقة على التغلب على هذا التحدي وضمان المزيد من الموثوقية لإمدادات الطاقة الشمسية.

2. التعامل مع مشكلة ضعف وانقطاع مصدر الطاقة الشمسية

في يوم صافٍ ومشرق ، يصل ما يقرب من 1 كيلوواط من ضوء الشمس إلى مساحة متر مربع واحد على الأرض فقط عندما تكون الشمس في السماء مباشرة ، وهذا يمكن أن يختلف بشكل كبير من الناحية الجغرافية. نظرًا لأن الخلايا الشمسية يمكنها تحويل حوالي 15-20 ٪ من الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض إلى كهرباء ، فإن تقطع ضوء الشمس يعيق كفاءة توليد الطاقة الشمسية. علاوة على ذلك ، إلى جانب مشكلة التقطع ، كانت مشكلة تمييع ضوء الشمس دائمًا وستظل عقدة غورديان لمزارعي الطاقة الشمسية.

الوقود الأحفوري هو أكثر أشكال المصادر تركيزًا لتوليد الكهرباء منها ، والطاقة الشمسية مخففة من ناحية أخرى. تؤثر كثافة الطاقة لمصدر الوقود تأثيرًا مباشرًا على الجوانب الأخرى لإنشاء مزرعة شمسية ، بما في ذلك مساحة الأرض التي تشغلها المزرعة. خفض الكثافة ، وزيادة مساحة الأرض المطلوبة لتلبية الطلب على الكهرباء من المستهلكين. وهذا يعكس الحاجة المتزايدة لموارد إضافية لتوليد وحدة واحدة من الكهرباء من الطاقة الشمسية على الوقود الأحفوري.

يؤدي تحقيق هدف الاستبدال الكامل للوقود الأحفوري بالطاقة الشمسية كمصدر لشبكة متجددة بنسبة 100٪ إلى تضخيم الحاجة إلى مساحات كبيرة من الأرض لإنشاء مزارع شمسية. نظرًا لأن الطاقة الشمسية منخفضة بشكل كبير في كثافة الطاقة ، فسيكون لذلك تأثير كبير على متطلبات استخدام الأراضي لمحطات الطاقة الشمسية ، مما يجعلها تحديًا أساسيًا لشركات الطاقة أثناء إنشاء مزرعة شمسية على نطاق المرافق.

3. تحديات البنية التحتية التي تأتي مع تقارب مزارع الطاقة الشمسية

في حين أن التقطع ، والموثوقية ، والتحديات المتعلقة بالأرض المرتبطة بإنشاء مزرعة شمسية لا تزال بالغة الأهمية ، تحتاج شركات الطاقة الشمسية إلى أن تضع في اعتبارها عقبات الأعمال المتعلقة بالبنية التحتية والنقل. نظرًا لأن المزارع الشمسية تشغل مساحة كبيرة لتوليد الكهرباء التي يمكن أن تلبي الطلب المتزايد باستمرار ، فإن هذه المزارع تقع في مناطق نائية ، بعيدًا عن المكان الذي يتم فيه استهلاك الطاقة بالفعل.

في نهاية المطاف ، تحتاج شركات الطاقة الشمسية إلى التعامل مع البنى التحتية المكلفة وخطوط النقل المرهقة لنقل الكهرباء من محطات توليد الطاقة إلى المستهلكين في المناطق الحضرية أو الريفية. على الرغم من أن الشركات الصغيرة أو المستخدمين النهائيين السكنيين الذين لديهم ما يكفي من الأرض لإنشاء مزرعة شمسية صغيرة يمكنهم إنتاج الكهرباء الخاصة بهم باستخدام الطاقة الشمسية ، فإن تحسين قرب مصادرهم على المستوى الصناعي أو التجاري يصبح تحديًا كبيرًا في إنشاء نظام للطاقة الشمسية على نطاق واسع مزرعة.

في الاقتصاد الحديث ، الذي يعتمد بشكل أساسي على المعدات والبنى التحتية التي تلتهم كمية هائلة من الكهرباء ، يجب على مزارعي الطاقة الشمسية اعتماد استراتيجيات لتحسين كفاءة الأرض والاستفادة من الطرق الأكثر إنتاجية لنقل الكهرباء عبر مسافات طويلة ، من أجل تشغيل مربح اعمال.