تم نشره على: 13 مارس 2025 / تحديث من: 13 مارس 2025 - المؤلف: Konrad Wolfenstein
يجب أن تسرع الخلايا الشمسية الفائقة الجديدة (Perovskit) في الإستراتيجية الشمسية لانتقال الطاقة في اليابان مع Sekisui الكيميائية: Xpert.Digital
تكنولوجيا الطاقة في المستقبل: اختراق اليابان مع خلايا بيروسكيت
الطاقة الشمسية المتقدمة: طريق اليابان إلى انتقال الطاقة
تحرز اليابان تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا الطاقة الشمسية مع تطوير الخلايا الشمسية Perovskit (PSCs) التي لديها القدرة على تغيير مشهد الطاقة في البلاد بشكل أساسي. لا ينبغي أن تدعم هذه التكنولوجيا المبتكرة أهداف المناخ الطموحة لليابان فحسب ، بل تقلل أيضًا من الاعتماد على الوقود الأحفوري والطاقة النووية. بخصائص مرنة وخفيفة وفعالة للغاية ، يمكن أن تحقق هذه الخلايا الشمسية الفائقة قدرة توليد الكهرباء بحلول عام 2040 ، والتي تتوافق مع 20 مفاعلًا نوويًا وبالتالي تقدم مساهمة حاسمة في انتقال الطاقة الياباني.
تقنية بيروفسكيت الثورية
تختلف الخلايا الشمسية Perowskit بشكل أساسي عن الخلايا الشمسية التقليدية ووعد بثورة في الطريقة التي يتم بها استخدام الطاقة الشمسية. على النقيض من الألواح الشمسية التقليدية القائمة على السيليكون ، تتميز PSCs بقدرة عالية على التكيف ، وانخفاض الوزن وكذلك الانحناء والمرونة في الإنتاج. هذه الخصائص تجعلها ذات قيمة خاصة بالنسبة للمناطق اليابانية المكتظة بالسكان ، حيث غالبًا ما تكون الألواح الشمسية التقليدية غير عملية بسبب المساحة المحدودة.
يفتح براعة الخلايا الشمسية PerowSkit تطبيقات جديدة تمامًا. بفضل التصميم شبه الشفاف والضوء ، يمكنك تثبيته على جدران وبناء النوافذ وعلى أسطح السيارات ومصابيح الشوارع بحيث يمكن استخدام هذه المناطق لتوليد الطاقة. تعتبر هذه المرونة مهمة بشكل خاص في المدن ذات مساحة محدودة ، حيث يعتبر تعظيم توليد الطاقة ذا أهمية حاسمة دون متطلبات مساحة إضافية.
حققت الخلايا الشمسية Perovskit تقدمًا مثيرًا للإعجاب من حيث الكفاءة. أصبحت كفاءتها الآن على مستوى لوحات البلورة التقليدية في السيليكون بنسبة 26.1 في المائة ، مع زيادة ميل إضافي ، في حين يبدو أن تكنولوجيا السيليكون مرهقة إلى حد كبير. إن الاحتمال واعد بشكل خاص لاستخدام PSCs مع لوحات السيليكون ، مما يعني أنه يمكن حاليًا زيادة الكفاءة إلى أكثر من 35 في المائة. بالإضافة إلى ذلك ، تتيح مرونة PSCs تطوير الأنظمة الهجينة من أنظمة الطاقة والطاقة الشمسية التي يمكن أن تؤدي إلى زيادة كفاءة الطاقات المتجددة.
مناسب ل:
الميزة الاستراتيجية اليابانية من خلال إنتاج اليود
الجانب المهم الذي يعزز موقف اليابان في تطوير الخلايا الشمسية Perovskit هو دورها كثاني أكبر منتج لليود في العالم. يعتبر اليود جزءًا ضروريًا في إنتاج الخلايا الشمسية Perovskit. يمكّن موقع المورد هذا اليابان من إنشاء سلسلة توريد مستقلة ويوفر فرصًا واعدة للتنمية للصناعة المحلية. باستخدام هذا المورد الطبيعي ، يمكن أن تخلق اليابان جزءًا كبيرًا من سلسلة الإنتاج ، مستقلة إلى حد كبير عن الخارج ، من أجل إنتاج كمية هائلة من الخلايا الشمسية البيروفسكي المطلوبة.
الخطة الشمسية الطموحة في اليابان
قدمت الحكومة اليابانية خطة طموحة لاستخدام تقنية PerowsKit. تهدف البلاد إلى تثبيت قدرة شمسية تبلغ 20 جيجاوات بحلول السنة المالية 2040 ، والتي تتوافق مع أداء حوالي 20 مفاعلًا نوويًا. مع هذه القدرة ، لم تتمكن اليابان من إغلاق مفاعلاته النووية النشطة فحسب ، بل تتجنب أيضًا بناء محطات الطاقة النووية الجديدة من أجل تغطية متطلبات الطاقة المستقبلية إذا تم إيقاف محطات الطاقة بالوقود الأحفوري.
هذه المبادرة هي جزء من خطة الطاقة الأكثر شمولاً. في 13 مارس 2025 ، أكملت الحكومة اليابانية مسودة سياسة الطاقة الأساسية التي تهدف إلى زيادة نسبة الطاقات المتجددة في مزيج الكهرباء إلى ما يصل إلى 50 في المائة بحلول عام 2040 من أجل تغطية متطلبات الكهرباء المتزايدة. في أكتوبر 2021 ، جددت اليابان بالفعل خطة الطاقة الخاصة به ، حيث كانت الطاقات المتجددة هي الفائزين الرئيسيين. لأول مرة ، تستدعي "خطة الطاقة الاستراتيجية" السادسة هدف إنشاء الطاقة الشمسية والرياح والطاقة الكهرومائية وكذلك الكتلة الحيوية من عام 2030 باعتبارها أهم مصادر لتوليد الطاقة في اليابان ، مع حصة مخططة من 36 إلى 38 في المائة في مزيج الطاقة.
دور القيادة في سيكيسوي الكيميائية
شركة Sekisui Chemical هي لاعب رئيسي في تنفيذ استراتيجية اليابان الشمسية. بدعم من بنك التنمية في اليابان (DBJ) ، أسس Sekisui شركة جديدة في أوائل عام 2025 ستطور وتصنيع وبيع الخلايا الشمسية بيروسكيت تحت مواد كيميائية Sekisui. تقدر التكلفة الإجمالية للمشروع بأكثر من 310 مليار ين (1.97 مليار دولار) ، مع نصف التمويل من خلال الإعانات الحكومية.
تخطط Sekisui لاستراتيجية تدريجية للاستثمار ، بدءًا من 90 مليار ين لبناء خط إنتاج 100 ميجاوات حتى عام 2027 ، يليه خط إنتاج من فئة Gigawatt حتى عام 2030. وسيقوم الشركة بشراء واستخدام المصانع في المصنع الحاد في Sakai في Western Japans. والهدف من ذلك هو تحقيق القدرة على إنتاج خلايا جديدة ، مثل الخلايا الشمسية Perovskit التي تبلغ 1 جيجاوات سنويًا ، بحلول السنة المالية 2030.
حددت الشركة بالفعل مجالات واضحة للتطبيق من أجل تقنيتها: "نريد استخدام الخصائص الخفيفة والمرنة للنظام لتعزيز تطبيقها ، وخاصة في القطاع العام ، على سبيل المثال في قاعات الرياضة التي تعمل كمراكز للإخلاء في الكوارث" ، كما تقول الشركة. على المدى الطويل ، تخطط Sekisui لتوسيع نطاق الأعمال من خلال تقليل التكاليف من خلال الإنتاج الضخم وفي الوقت نفسه ، يعزز الطلب ، مع التركيز على الأسطح والجدران الخارجية للمصانع والمستودعات في القطاع الخاص.
الاستثمارات وخطط الإنتاج
تخطط Sekisui Chemical لبناء قدرة تصنيع قدرها 1 Gigawatt سنويًا للخلايا الشمسية Perovskit بحلول عام 2030. ستستثمر الشركة ما مجموعه حوالي 2 مليار دولار ، حيث تغطي الحكومة اليابانية نصف التكاليف.
تتمثل الخطوة الأولى في بناء خط إنتاج بسعة 100 ميجاوات سنويًا من 2025 إلى 2027. لهذا الغرض ، تستثمر Sekisui Chemicals 90 مليار ين (حوالي 570 مليون دولار) وتستخدم أجزاء من مصنع حاد سابق في أوساكا.
دعم الدولة والشراكات
تدعم الحكومة اليابانية المشروع بنشاط:
- أعطت وزارة الشؤون الاقتصادية Sekisui Chemical إشعار تمويل كجزء من البرنامج لتوسيع سلاسل التوريد للتحول الأخضر.
- مع 14 ٪ ، يشارك بنك تطوير الدولة في اليابان (DBJ) في شركة Sekisui Solar Film التي تم تأسيسها حديثًا ، والتي ستقوم ببناء الإنتاج.
التكنولوجيا والتطبيقات
Sekisui Chemical متخصصة في عملية التنقل من أجل إنتاج الخلايا الشمسية الرقيقة والمرنة Perovsky. الخصائص الحالية للخلايا هي:
- الكفاءة: 15 ٪
- حياة الوجه: 10 سنوات
- عرض الدور: 30 سم
الأهداف المستقبلية هي كفاءة 20 ٪ والمتانة لمدة 20 سنة. يجب تثبيت الخلايا الشمسية الخفيفة والمرنة على أسطح المباني العامة مثل الصالة الرياضية. في وقت لاحق ، يتم التخطيط للتطبيقات على الأسطح والجدران من المصانع والمستودعات.
أهداف طويلة المدى
تسعى الحكومة اليابانية إلى المساهمة في توليد الكهرباء بحلول عام 2040 مع إنتاج حوالي 20 جيجاوات. تخطط Sekisui Chemical للعب دور رئيسي في تحقيق الهدف الحكومي المتمثل في إنشاء إنتاج Gigawatt بحلول عام 2030.
اختراق في الخلايا الشمسية بيروفسكيت: أرخص ودائم من أي وقت مضى
على الرغم من الإمكانات الهائلة ، لا تزال الخلايا الشمسية Perovskit تواجه بعض العقبات. تُعد عمر الصلاحية ، وهو محدود للغاية مقارنة بالسيليكون ، والتكاليف الأولية المرتفعة من أكبر التحديات التي يواجهها PSC. ومع ذلك ، تحسن التكنولوجيا ويعمل الباحثون على حلول مثل تحسين تكنولوجيا التخميل ومجموعات المواد الأكثر ثباتًا.
تم إحراز تقدم ملحوظ في عام 2024 عندما قدمت شركة تصنيع صينية خلايا بيروسكيت التجارية لأول مرة ، والتي يجب أن تعمل لمدة 12 عامًا دون التسرب ، مع الشركة المصنعة على الأقل ضمان لمدة عشر سنوات. لمدة 25 عامًا ، لا ينبغي أن يكون الانخفاض في الأداء فجأة ، ولكن خطيًا ، مما يحسن القدرة على التنبؤ.
التطور الإيجابي واضح أيضا في التكاليف. تفترض التنبؤات أن التكاليف في اليابان من 20 ين (حوالي 12 يورو) ستنخفض إلى 10 ين (حوالي ستة يورو) لكل واط بحلول عام 2040. سيؤدي هذا التخفيض في التكاليف إلى زيادة القدرة التنافسية للتكنولوجيا ويعزز تطبيقها الواسع.
في ألمانيا ، اكتشف الفيزيائي فيليكس لانج خاصية رائعة من Halskit Halbles: قوى الشفاء الذاتي. يمكن أن يمتد هذا الاكتشاف بشكل كبير عمر الخلايا الشمسية Perovskit ويساهم في تحسين الخلايا الشمسية وأجهزة الأشعة السينية ، مع التطبيقات على الأرض وفي الفضاء.
النهضة الشمسية اليابانية
كانت اليابان ذات مرة رائدة في السوق العالمية في إنتاج الوحدات الشمسية ، لكن حصة السوق انخفضت إلى أقل من واحد في المائة بسبب منافسة الشركات المصنعة الصينية. مع تقنية PSC ، تريد اليابان أن تأخذ موقعًا أقوى في السوق العالمية مرة أخرى. هذا يذكرنا بالوقت بعد أزمة النفط لعام 1973 ، عندما عملت القطاع العام والخاص في اليابان معًا على البحث وتطوير الطاقات المتجددة ، وكانت حصة السوق العالمية للألواح الشمسية تتجاوز مؤقتًا قبل إصلاحها من قبل الشركات الصينية بأسعار أقل.
منذ الكارثة النووية في اليابان في مارس 2011 ، تطور مشهد الطاقة الشمسية في البلاد بسرعة. اليوم ، يساهم توليد الطاقة الشمسية بنسبة 10 في المائة تقريبًا في إجمالي إنتاج الطاقة مقارنة بحصة 1.9 في المائة فقط في عام 2014. وتوفر خطة الطاقة الحالية لزيادة هذه الحصة إلى 36 إلى 38 في المائة بحلول عام 2030 ، حيث يجب أن تلعب تقنية PSC دورًا مركزيًا من أجل تجاوز هذه الأرقام بحلول عام 2040.
مناسب ل:
تنويع الطاقات المتجددة في اليابان
في حين أن الخلايا الشمسية Perowskit هي محور استراتيجية الطاقة اليابانية ، فإن البلاد تستثمر أيضًا في مصادر الطاقة المتجددة الأخرى من أجل تنويع مزيج الطاقة وزيادة سلامة الطاقة. تسعى اليابان إلى أن تصبح مجتمعًا للهيدروجين وتتابع استراتيجية هيدروجين منذ عام 2017 تدعم أيضًا هدف إزالة الكربون بحلول عام 2050. تخطط الحكومة اليابانية للاستثمار في سلسلة قيمة الهيدروجين التي تبلغ حوالي 15 تريليون ين (حوالي 107 مليار دولار) على مدى 15 عامًا.
بالإضافة إلى ذلك ، أعلن وزير البيئة شينجيرو كويزومي أن الوزارة ستقوم بتقدمها لتسريع تطوير الطاقة الحرارية الأرضية. أعلن وزير الإصلاح الإداري تارو كونو عن هدف مضاعفة أنظمة الحرارية الأرضية اليابانية بحلول عام 2030. يجب أن يؤدي التعريفات الرخيصة في التعريفات والترويج للطاقات المتجددة إلى عدد متزايد من المشاريع الحرارية الأرضية.
بالإضافة إلى ذلك ، تبحث اليابان أيضًا في مجال الطاقة كمصدر للطاقة على المدى الطويل. تتعاون البلاد مع الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة الأمريكية لتسريع تطوير الطاقة فيوجن ، مع استثمارات خاصة والتعاون يلعبون دورًا مهمًا. في نهاية مارس 2024 ، أسست 21 شركة مجلس إدارة Fusion Fusion-J-J-Fusion لقصرها القصير في تعزيز التكنولوجيا والمعايير معًا.
الآثار المترتبة على انتقال الطاقة العالمي
يمكن أن يكون للاستثمار الهائل في اليابان في الخلايا الشمسية في بيروفسكيت آثار بعيدة المدى على المشهد العالمي للطاقة. إذا تم استخدام هذه التكنولوجيا بنجاح على نطاق صناعي ، فقد تكون بمثابة نموذج للبلدان الأخرى ، خاصة بالنسبة للدول المكتظة بالسكان مع مساحة محدودة للحدائق الشمسية التقليدية.
الحكومة اليابانية واثقة من أن استثماراتها ستكون ناجحة في الخلايا الشمسية بيروسكيت. بعد تزويد بلده ، تخطط اليابان لتصدير هذه التكنولوجيا المبتكرة إلى بلدان أخرى ، والتي يمكن أن تسهم في انتقال الطاقة العالمي وتعزيز موقف اليابان كقائد للتكنولوجيا.
يعد تطوير الخلايا الشمسية Perovskit أيضًا جزءًا من استراتيجية أوسع لليابان لاستعادة قيادتها التكنولوجية في مختلف القطاعات. بالإضافة إلى الطاقات المتجددة ، تستثمر اليابان أيضًا بشكل كبير في التقنيات المستقبلية الأخرى مثل المركبات المحددة للبرامج (SDV) ، بهدف الوصول إلى حصة قدرها 30 في المائة في السوق العالمية بحلول عام 2030.
تطور شمسي إضافي لمستقبل اليابان النشط
يمثل استثمار اليابان في الخلايا الشمسية Perowskit خطوة حاسمة في تحويل مشهد الطاقة. تُظهر الخطط الطموحة لتركيب سعة بحلول عام 2040 والتي تتوافق مع 20 مفاعلًا نوويًا تُظهر ثقة البلد في هذه التكنولوجيا المبتكرة ومساهمتها في انتقال الطاقة.
بفضل مرونتها وخفةها وكفاءتها ، تقدم تقنية PerowsKit مزايا فريدة ، خاصة بالنسبة لبلد كثيف السكان مثل اليابان. على الرغم من أنه لا تزال هناك تحديات تتعلق بالمتانة والتكاليف ، إلا أن التقدم المستمر في البحث والتطوير يدل على أنه يمكن التغلب على هذه العقبات. وضعت استراتيجية التنفيذ التدريجية بهدف إنتاج Gigawatt بحلول عام 2030 الأساس للأهداف الطموحة على المدى الطموح.
لم يستطع الإدخال الواسع للخلايا الشمسية Perovskit مساعدة اليابان فقط على تحقيق أهدافه المناخية وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري والطاقة النووية ، ولكن أيضًا لاستعادة موقعها كمزود رائد لتكنولوجيا الطاقة الشمسية. يؤكد الاستخدام الاستراتيجي لإنتاج اليود المحلي والاستثمارات الحكومية الواسعة على قرار اليابان على نجاحه في هذه التكنولوجيا الموجه نحو المستقبل.
من خلال هذا النهج الواسع ، الذي يتضمن كل من الابتكار التكنولوجي والاستراتيجية الاقتصادية ، تضع اليابان نفسه كرائد في انتقال الطاقة العالمي ويظهر طريقًا واعد لتوليد الطاقة المستدام في المستقبل. لا يمكن أن يكون نجاح هذه الخطة ذا أهمية كبيرة لليابان فحسب ، بل يكون للجهود العالمية التأثير على الطاقة المستدامة.
مناسب ل:
شريكك العالمي في التسويق وتطوير الأعمال
☑️ لغة العمل لدينا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: المراسلات بلغتك الوطنية!
كونراد ولفنشتاين
سأكون سعيدًا بخدمتك وفريقي كمستشار شخصي.
يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: ولفنشتاين ∂ xpert.digital
إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
