نُشر بتاريخ: 26 نوفمبر 2024 / تحديث من: 26 نوفمبر 2024 - المؤلف: كونراد ولفنشتاين
هذه هي المساحة التي تحتاجها الشمس: ما هي المساحة التي تحتاجها حديقة الطاقة الشمسية على الأقل حتى تتمكن من تشغيلها اقتصاديًا؟ - الصورة الإبداعية: Xpert.Digital
ما حجم الحديقة الشمسية التي يجب أن تكون؟ الحد الأدنى من المساحة والعوامل الهامة في لمحة
من المساحة إلى الكفاءة: كيفية تخطيط الحديقة الشمسية المثالية
الحديقة الشمسية هي نظام كهروضوئي واسع النطاق مصمم لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية وتغذيتها بشبكة الكهرباء العامة. تعتمد مسألة الحد الأدنى لمساحة التشغيل الاقتصادي لمجمع الطاقة الشمسية على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك الجوانب الفنية والاقتصادية والجغرافية. في ما يلي، لا يتم فحص الحد الأدنى من المساحة فحسب، بل يتم أيضًا مناقشة الشروط الإطارية الهامة الأخرى التي تعتبر حاسمة لتخطيط وتشغيل هذه الأنظمة.
الحد الأدنى من مساحة الحدائق الشمسية
يتم تحديد الحد الأدنى لمساحة حديقة الطاقة الشمسية بشكل أساسي من خلال الطاقة المركبة (المقاسة بالكيلوواط الذروة، كيلوواط أو ميغاواط الذروة، MWp) وكفاءة وحدات الطاقة الشمسية. تتطلب الأنظمة الكهروضوئية الحديثة في المتوسط حوالي 1.5 هكتار لكل ميجاوات من القدرة المركبة. وهذا يعني أن مساحة لا تقل عن 1 هكتار (10000 متر مربع) مطلوبة لتشغيل نظام اقتصاديًا بقدرة إنتاجية تبلغ حوالي 750 كيلو واط. الأنظمة الأصغر من هذا الحجم غالبًا ما تكون غير مربحة لأنه يتم تكبد التكاليف الثابتة مثل الاتصال بالشبكة والصيانة بغض النظر عن الحجم.
بالنسبة للمشاريع الكبيرة، غالبًا ما تعتبر مساحة لا تقل عن 2 هكتار (20.000 متر مربع) مجدية اقتصاديًا. يتيح هذا الحجم توزيع تكاليف الاتصال بالشبكة بشكل أفضل وتحقيق عوائد أعلى. ومن مساحة 5 هكتارات (50.000 متر مربع)، يستفيد المشغلون أيضًا من وفورات الحجم، مما قد يؤدي إلى زيادة الربحية.
المساحة المطلوبة لكل وحدة من الأداء
تعتمد المساحة المطلوبة لحديقة الطاقة الشمسية بشكل كبير على كفاءة الوحدة وترتيب الوحدات. بفضل التقدم التكنولوجي، تحسنت كفاءة وحدات الطاقة الشمسية الحديثة بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. وفي حين كانت الأنظمة القديمة تتطلب ما يصل إلى 3.5 هكتار لكل ميجاوات، فإن المتطلبات اليوم تبلغ حوالي 1.5 هكتار لكل ميجاوات. وهذا يعني أن مساحة 10 هكتارات يمكن أن تدعم قدرة مركبة تبلغ حوالي 6 إلى 7 ميجاوات.
ومع ذلك، تختلف المساحة المحددة المطلوبة حسب ظروف الموقع ونوع النظام:
- الأنظمة المثبتة على الأرض: تستخدم هذه الأنظمة بكفاءة مساحات كبيرة وغالباً ما تحقق متطلبات مساحة أقل لكل ميجاوات.
- الخلايا الكهروضوئية الزراعية: تُستخدم المنطقة هنا لتوليد الكهرباء والأغراض الزراعية. يمكن أن تكون المساحة المطلوبة لكل ميجاوات أعلى لأن الوحدات غالبًا ما يتم وضعها على مسافة أكبر من بعضها البعض.
- أنظمة السقف أو الواجهات: لا تتطلب أي مساحة أرضية إضافية وبالتالي فهي موفرة للمساحة بشكل خاص.
العائد والربحية
تعتمد الجدوى الاقتصادية لمجمع الطاقة الشمسية إلى حد كبير على إنتاجية الكهرباء. اعتمادا على الإشعاع الشمسي، يمكن أن يولد هكتار واحد من حديقة الطاقة الشمسية حوالي 1،000،000 كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويا. ومع تعريفة التغذية البالغة، على سبيل المثال، 6 سنتات لكل كيلوواط ساعة، فإن هذا يتوافق مع مبيعات سنوية تبلغ حوالي 60 ألف يورو للهكتار الواحد.
ومع ذلك، لا يتم تحديد الربحية فقط من خلال العائد، ولكن أيضًا من خلال تكاليف الاستثمار والتشغيل:
- تكاليف الاستثمار: تشمل تكاليف وحدات الطاقة الشمسية والمحولات وأنظمة التركيب والاتصال بالشبكة. تنخفض تكاليف الوحدة مع زيادة حجم النظام.
- تكاليف التشغيل: وتشمل الصيانة والتنظيف والتأمين للنظام بالإضافة إلى تكاليف استئجار المساحة.
غالبًا ما تكون الأنظمة الأكبر حجمًا أكثر اقتصادا من المشاريع الصغيرة لأنها يمكن أن توزع التكاليف الثابتة مثل رسوم توصيل الشبكة على إنتاج الكهرباء الأكبر. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تستفيد المشروعات الأكبر حجمًا من أسعار شراء المكونات الأرخص.
ظروف الموقع
يلعب اختيار الموقع دورًا حاسمًا في نجاح حديقة الطاقة الشمسية. العوامل الهامة هي:
- الإشعاع الشمسي: المناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي تتيح إنتاجية أعلى من الكهرباء وبالتالي تحسين الكفاءة الاقتصادية.
- جودة التربة: المناطق ذات الإنتاجية الزراعية المنخفضة أو الأراضي البور مناسبة بشكل خاص لحدائق الطاقة الشمسية.
- الاتصال بالشبكة: القرب من محطة فرعية أو نقطة اتصال شبكة مناسبة يقلل بشكل كبير من تكاليف الاتصال.
- التضاريس: تعتبر الأسطح المسطحة أو المائلة قليلاً مثالية لأنها تسمح بمحاذاة الوحدات على النحو الأمثل.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن لبرامج التمويل الإقليمية أو شروط الإطار القانوني أن تؤثر على اختيار الموقع.
التمويل والإطار القانوني
توجد في العديد من البلدان برامج تمويل للطاقات المتجددة التي تدعم بناء مجمعات الطاقة الشمسية. في ألمانيا، على سبيل المثال، يستفيد المشغلون من تعريفات التغذية أو إجراءات المناقصة كجزء من قانون مصادر الطاقة المتجددة (EEG). يتم دعم الأنظمة الخاصة بمناطق التحويل (مثل المناطق الصناعية أو العسكرية السابقة) وكذلك المناطق الزراعية المحرومة بشكل خاص.
يمكن أن تساعد هذه المنح في جعل المشاريع الصغيرة قابلة للحياة اقتصاديًا. وفي الوقت نفسه، فإنها تشجع استخدام المناطق التي قد تظل غير مستخدمة.
تضارب الاستخدام والجوانب البيئية
أحد الجوانب المهمة عند التخطيط لمجمع للطاقة الشمسية هو تجنب تضارب الاستخدام مع استخدامات الأراضي الأخرى مثل الزراعة أو الحفاظ على الطبيعة. لذلك يُفضل غالبًا ما يلي:
- براونفيلدز
- مناطق التحويل
- المناطق ذات الإنتاجية الزراعية المنخفضة
ميزة أخرى للحدائق الشمسية الحديثة هي توافقها البيئي. على سبيل المثال، يمكن إنشاء أراضي عشبية واسعة النطاق ضمن الوحدات، مما يوفر موطنًا للحشرات والحيوانات الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأنظمة الزراعية الكهروضوئية أن تساعد في إنتاج الطاقة والغذاء في نفس المنطقة.
مزيد من تقليل متطلبات المساحة وإنشاء استخدامات جديدة
ومع التوسع المستمر في استخدام الطاقة المتجددة، من المتوقع أن تلعب مجمعات الطاقة الشمسية دورًا أكثر أهمية في المستقبل. يمكن للابتكارات التكنولوجية أن تزيد من تقليل متطلبات المساحة وتفتح استخدامات جديدة:
- الوحدات ثنائية الجانب: تستخدم هذه الوحدات ضوء الشمس المباشر والضوء المنعكس من الأرض، مما يمكن أن يزيد الإنتاجية.
- الألواح الكهروضوئية العائمة: تعمل أنظمة الطاقة الشمسية العائمة على المسطحات المائية على تجنب النزاعات على استخدام الأراضي تمامًا.
- تقنيات التخزين: يتيح دمج تخزين البطارية إمكانية تخزين الكهرباء الزائدة مؤقتًا وإدخالها في الشبكة حسب الحاجة.
وبشكل عام، من الواضح أن مجمعات الطاقة الشمسية لا يمكنها أن تقدم مساهمة مهمة في تحول الطاقة فحسب، بل إنها أيضًا جذابة اقتصاديًا - شريطة أن يتم تخطيطها بعناية وبناؤها في مواقع مناسبة.
وفورات الحجم وطرق أفضل لتوزيع التكاليف
تتطلب حديقة الطاقة الشمسية مساحة لا تقل عن 1 إلى 2 هكتار ليتم تشغيلها اقتصاديًا. ومع ذلك، فإن الأنظمة الأكبر حجمًا التي تبلغ مساحتها حوالي 5 هكتارات تعد أكثر ربحية بشكل ملحوظ بسبب وفورات الحجم والخيارات الأفضل لتوزيع التكلفة. بالإضافة إلى الحجم الهائل للمنطقة، تلعب ظروف الموقع مثل الإشعاع الشمسي وجودة التربة والقرب من شبكة الاتصال دورًا حاسمًا في الجدوى الاقتصادية للمشروع.
لقد أدت التقنيات الحديثة إلى خفض المساحة المطلوبة لكل ميجاوات بشكل كبير في السنوات الأخيرة وتوفر فرصًا جديدة للاستخدام الفعال للأراضي - سواء كان ذلك من خلال الخلايا الكهروضوئية الزراعية أو أنظمة الطاقة الشمسية العائمة. ومن خلال المفهوم الصحيح، لا يمكن لمجمعات الطاقة الشمسية أن تقدم مساهمة مهمة في تحول الطاقة فحسب، بل يمكن أيضًا تصميمها لتكون متوافقة بيئيًا.
مناسب ل: