إعلان
منذ سبعينيات القرن الماضي ، انخفض سعر الألواح الشمسية بأكثر من 99 في المائة. لقد حول ذلك تقنية مكلفة مرة واحدة إلى مصدر طاقة يستخدم على نطاق واسع لملايين المنازل ، والتي أعادت تشكيل أسواق الطاقة في جميع أنحاء العالم.
كشفت دراسة جديدة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المنشور في PLOS One عن سبب انخفاض أسعار الطاقة الشمسية حتى الآن ، وكشفت الشبكة المعقدة من الاختراقات الخفية التي جعلت أنظمة الكهروضوئية (PV) محركًا عالميًا للتغيير لتحقيق أهداف صافية.
توضح النتائج كيف أن عقود الابتكار ، والكثير منها من خارج قطاع الطاقة ، دفعت الطاقة الشمسية إلى التيار الرئيسي. كما أنها تقدم دروسًا قيمة يمكن أن تساعد في خفض تكاليف التقنيات المتجددة الأخرى.
سلسلة من الاختراقات
تتبع الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا 81 ابتكارات مميزة قللت من تكاليف نظام الكهروضوئية منذ عام 1970. وتراوحت هذه التغييرات داخل الألواح-مثل ابتكار الأسلاك ، وهي تقنية تستخدم في تقطيع كتل السيليكون الكبيرة إلى رقائق خلايا شمسية رقيقة ، مما يقلل إلى حد كبير من نفايات السيليكون-إلى التحسينات المنهجية ، مثل الإجراءات التي يسمح بها أسرع لمشاريع جديدة.
لم تأتي هذه الاختراقات من عالم الطاقة الشمسية وحده. لعبت الابتكارات في الحقول المتنوعة مثل أشباه الموصلات ، وأعمال المعادن ، وصنع الزجاج ، وحتى الإصلاحات القانونية ، دورًا مفاجئًا في تقليل التكاليف وزيادة الطاقة الشمسية أداء.
يوضح Kostantsa Rangelova ، محلل الكهرباء العالمي في Energy Think Tank Ember ، أن هذه التحسينات الإضافية أكثر فعالية عند الجمع بين “آليات عالية المستوى مثل التعلم والاقتصادات الحجم” ، مما يعني أنه مع ارتفاع الإنتاج ، يتم تكبير المكاسب الصغيرة إلى جوهرية كبيرة تخفيضات التكاليف.
وتقول: “إن قصة كيف أصبحت الطاقة الشمسية أرخص أشكال الكهرباء في التاريخ ، على حد تعبير الوكالة الدولية للطاقة ، هي واحدة من الوتيرة الثابتة للابتكارات الإضافية الجهازية التي جلبت مواد وأدوات وعمليات جديدة ، وغالبًا ما تجمع بين هذه العناصر لتحسين الكفاءة وتقليل التكاليف”.
تقترب الطاقة الشمسية من نقطة التحول في أوروبا
أصبح تأثير تخفيضات التكاليف على المدى الطويل واضحًا الآن في مزيج الطاقة في أوروبا.
في يونيو ، الطاقة الشمسية ولدت المزيد من الكهرباء من أي مصدر آخر في الاتحاد الأوروبي لأول مرة في التاريخ ، وهو معلم رمزي يأتي كرجوع استثمار في الطاقة النظيفة.
على الصعيد العالمي ، كان حوالي 1.7 تريليون يورو استثمرت في الطاقة المتجددة العام الماضي ، 685 مليار يورو أكثر من الوقود الأحفوري. يقول الخبراء إن القطاع يقترب نقطة التحول الإيجابية، لحظة يمكن أن تحفز فيها التغييرات الصغيرة نموًا سريعًا لا رجعة فيه.
أصبحت الرياح الخارجية الآن أرخص بنسبة 53 في المائة من الوقود الأحفوري ، لكن انخفاض تكلفة الطاقة الشمسية كان الأكثر دراماتيكية. عقود من البحث والتطوير الثابت والإنتاج الضخم والمعرفة غير المباشرة من الصناعات الأخرى قد جلبت أوروبا إلى درجة أن الطاقة الشمسية لا تتنافس فقط ضد الوقود الأحفوري ، بل تؤدي إلى تحول نحو مصادر متجددة.
ما الذي لا يزال بحاجة إلى التغيير؟
بالنسبة للباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، فإن الدرس من ماضي الطاقة الشمسية هو أن الاختراقات غالبًا ما تأتي من أماكن غير متوقعة. يمكن أن تعتمد المرحلة التالية من تخفيضات التكاليف على العمليات ، السياسات والبرامج كما في المواد والأجهزة.
يجادل المؤلفون أن أدوات التصميم التي تحركها AI ، والروبوتات للتركيب بشكل أسرع وتكامل أفضل مع إدارة شبكة الكهرباء يمكن أن توفر وفورات جديدة وتحسينات الجودة.
وقالت المؤلف المشارك ماجدالينا كليمون: “فيما يتعلق بالمعرفة المبررة ، فإن ما رأيناه حتى الآن في PV قد يكون مجرد بداية”.
تتيح قوة الحوسبة الأكبر بالفعل تقييمات الموقع عن بُعد ومراجعات هندسية آلية ، والتي يمكن أن تخفض التأخير والتكاليف.
يضيف Rangelova أن درسًا رئيسيًا آخر من تخفيضات التكاليف الكاسحة للطاقة الشمسية هو الشكل. بمعنى آخر ، تصميم تقنيات مثل الألواح الشمسية بحيث تكون مصنوعة من أجزاء أصغر وموحدة وقابلة للتكرار بسهولة. يسمح بتصنيع التقنيات وتثبيتها أكثر ببساطة وبسرعة.
وتقول: “هذا يساهم بالفعل في تخفيضات التكاليف السريعة في تقنيات البطارية”.
ومع ذلك ، مع تقدم التكنولوجيا ، تتطلب التحديات الأخرى الاهتمام.
يقوم العلماء بإغلاق فجوة إعادة التدوير
مع ارتفاع المنشآت الشمسية ، يتحول الاهتمام إلى إدارة نهاية الحياة.
تم تصميم الألواح الشمسية حتى تستمر 30 عامًا أو أكثر وتحمل الظروف القاسية. لكن لم يتم بناؤها ليتم تفكيكها في مكونات. متانتها تجعل تفكيكهم لإعادة التدوير صعبة ومكلفة. وقد أثار ذلك مخاوف بشأن مشكلة النفايات التي تلوح في الأفق مع وصول الوحدات المبكرة إلى التقاعد.
على الصعيد العالمي ، بدأ العلماء في معالجة القضية.
مشاريع بحثية جديدة ، من الاتحاد الأوروبي إلى أستراليا، تقوم بتطوير أساليب إعادة تدوير أكثر بأسعار معقولة ومستدامة ، بينما تقوم بعض الشركات بتصميم لوحات مع مراعاة الانتعاش في نهاية العمر. يكتسب الإصلاح وإعادة الاستخدام أيضًا الجر ، مع الحفاظ على الألواح القديمة في الخدمة بدلاً من إرسالها إلى مكب النفايات.
تواجه مصادر الطاقة المتجددة الأخرى عقبات مماثلة. على الرغم من أن 80-95 في المائة من مواد توربينات الرياح-بما في ذلك الصلب والنحاس والخرسانة وحتى بعضها راتنجات – يمكن إعادة استخدامها بالفعل أو إعادة تدويرها، يقدر العلماء أن نفايات التوربينات يمكن أن تكسر 43 مليون طن بحلول عام 2050.
وهذا يجعل التبني السريع لهذه التقنيات أكثر إلحاحا.
أشار الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكن
يقول ترانسيك: “من خلال هذا التحليل بأثر رجعي ، تتعلم شيئًا ذا قيمة للاستراتيجية المستقبلية”. “من المفيد أيضًا معرفة القطاعات المجاورة التي قد تساعد في دعم التحسين في تقنية معينة.”
وهذا يعني الحفاظ على الظروف التي سمحت للطاقة الشمسية بامتصاص الابتكارات وضمان أن القفزة التالية للأمام أمر مؤثر مثل الأخير.