الكفاءة الاقتصادية لأنظمة الخلايا الكهروضوئية

تاريخ النشر: ٢٨ سبتمبر ٢٠٢٠ / تاريخ التحديث: ٢٨ سبتمبر ٢٠٢٠ - المؤلف: Konrad Wolfenstein

منذ عام 2017، يتم منح عقود سنوية لمحطات توليد طاقة بقدرة 600 ميغاواط، تتجاوز قدرتها 750 كيلوواط، وذلك من خلال مناقصات. وسيتم منح عقود إضافية بقدرة 4 غيغاواط من خلال مناقصات خاصة للأعوام من 2019 إلى 2021.

الكفاءة الاقتصادية لأنظمة الخلايا الكهروضوئية – الصورة: @shutterstock|petrmalinak

يُدعم إنتاج الكهرباء من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأرضية بموجب قانون مصادر الطاقة المتجددة. ويكون العائد على هذا النوع من الأنظمة أقل من العائد على أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على المباني أو الملحقة بها.

في عام 2009، بلغت تعريفة التغذية 31.94 سنتًا لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء المُغذّاة إلى الشبكة. وفي عام 2010، انخفضت إلى 28.43 سنتًا للمنشآت الجديدة. ومنذ يناير 2013، بلغت 11.78 سنتًا، بانخفاض قدره 2.5% شهريًا. نصّ تعديل قانون مصادر الطاقة المتجددة لعام 2014 على أن مستوى الدعم لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأرضية سيُحدّد من الآن فصاعدًا من قِبل الوكالة الفيدرالية للشبكة من خلال المزادات، بدلًا من تعريفات التغذية الثابتة قانونًا سابقًا. وقد نُفّذ هذا التعديل بموجب مرسوم ترخيص الدعم المالي للأنظمة الأرضية الصادر في 6 فبراير 2015. ومع تعديل قانون مصادر الطاقة المتجددة لعام 2017، أصبحت هذه المزادات خاضعة للتنظيم القانوني. تحصل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأصغر حجماً التي تصل قدرتها إلى 750 كيلوواط ذروة على تعريفة تغذية ثابتة قانونياً دون الحاجة إلى مزاد.

كان الموعد النهائي الأول لتقديم العطاءات هو 15 أبريل 2015، بسعة إنتاجية مُقترحة تبلغ 150 ميغاواط. وقد تجاوز حجم العطاءات المعروض بشكل ملحوظ. وأعرب الاتحاد الألماني للطاقة المتجددة (BEE) عن قلقه من إمكانية استبعاد التعاونيات والمحطات المملوكة للمواطنين من السوق، نظرًا لأن احتياطياتها الرأسمالية المنخفضة تعني قدرتها على القيام باستثمارات أولية أقل وتحمل مخاطر أقل.

تتعرض المناقصات لانتقادات لأن التجارب الدولية والنماذج الاقتصادية تشير إلى أنها تتعارض مع الأهداف المرجوة المتمثلة في كفاءة التكلفة، وأهداف التوسع، وتنوع الجهات المعنية. وكان الهدف من المشروع التجريبي لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأرضية هو اختبار الأثر العملي للمناقصات في قطاع الطاقة المتجددة.

محطات الطاقة الشمسية غير المدعومة : باتت محطات الطاقة الشمسية التي تُبنى دون دعم حكومي شائعة بشكل متزايد. ولا تحصل هذه المشاريع على أي علاوة سعرية إضافية من رسوم دعم الطاقة المتجددة. في عام 2018، أنشأت شركة فيسمان محطة طاقة شمسية بقدرة 2 ميغاواط بجوار مقرها الرئيسي في آلندورف (إيدر)، ويتم تمويلها من خلال استهلاك الكهرباء في الموقع. وفي عام 2019، أعلنت شركة EnBW للطاقة في بادن-فورتمبيرغ (EnBW) عن سلسلة من محطات الطاقة الشمسية الكبيرة التي يُراد استرداد تكلفتها بالكامل من خلال مبيعات الكهرباء في السوق. ومن بينها، محطة ويسو-ويلمرسدورف للطاقة الشمسية، التي تغطي مساحة 164 هكتارًا، والمقرر أن تصبح أكبر محطة طاقة شمسية في ألمانيا بحلول عام 2020. وقد اتُخذ قرار الاستثمار النهائي في محطة الطاقة الشمسية بقدرة 180 ميغاواط في أكتوبر 2019؛ وتشير EnBW إلى أن التكاليف تُقدر بعشرات الملايين من اليورو. في مارلو، تخطط شركة Energiekontor لإنشاء محطة طاقة شمسية بقدرة 80 ميغاواط على مساحة 120 هكتارًا. وتشتري شركة EnBW الكهرباء المولدة من المحطة بموجب عقد توريد طويل الأجل. أما في مطار بارث، فتقوم شركة BayWa r.e. للطاقة المتجددة بإنشاء محطة كهروضوئية بقدرة 8.8 ميغاواط بدون دعم حكومي، مستفيدةً من البنية التحتية لمحطة الطاقة الشمسية القائمة.

توجد مشاريع مماثلة لمناطق تعدين الليغنيت في منطقة الراينلاند وفي شرق ألمانيا.

يمكن أن تُخفّض وفورات الحجم والتكامل بين المشاريع التكلفة المُعدّلة للكهرباء في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة إلى حدٍّ يجعل تعريفات التغذية غير ضرورية. وقد ساهم انخفاض أسعار الألواح الشمسية في ذلك.

مناسب ل:

• الاختراق: مجمعات الطاقة الشمسية مربحة دون إعانات

ينص قانون مصادر الطاقة المتجددة الألماني (EEG) على تطبيق معدلات التعويض فقط على مناطق مفتوحة معينة (المادة 37، المادة 48 من قانون مصادر الطاقة المتجددة لعام 2017):

• الأسطح المغلقة. يحدث الإغلاق عندما يكون سطح الأرض مغلقًا. لذلك، يتم أيضًا تعويض الكهرباء من المنشآت الموجودة على الطرق ومواقف السيارات ومدافن النفايات والسدود ومناطق التخزين ومواقف السيارات والمواقع المماثلة.

• المناطق المُحوَّلة هي مناطق كانت تُستخدم سابقاً لأغراض اقتصادية أو نقل أو إسكان أو عسكرية. ومن أمثلة هذه المناطق أكوام مخلفات التعدين، ومناطق التعدين السطحي السابقة، وميادين التدريب العسكري، ومستودعات الذخيرة.

• المناطق الواقعة على طول الطرق السريعة أو خطوط السكك الحديدية على مسافة تصل إلى 110 أمتار.

• الأراضي الصالحة للزراعة والأراضي العشبية، فقط إذا كانت تقع في منطقة محرومة وفقًا للتوجيه 86/465/EEC وتم تخصيصها للاستخدام الكهروضوئي من قبل الولايات الفيدرالية.

لا تغطي البنية التحتية لمحطات الطاقة الشمسية عادةً سوى جزء صغير من المساحة الطبيعية، وغالبًا ما تقل عن 0.05% من مساحة الأرض الفعلية. وتساهم المسافة بين صفوف الألواح في تحسين الجودة البيئية، إذ إنها ضرورية لمواجهة تظليل صفوف الألواح عند انخفاض الشمس.

قبل بدء أعمال البناء، تخضع محطات الطاقة الشمسية في المناطق المفتوحة عادةً لإجراءات موافقة على مستوى البلدية. وللاستفادة من منطقة ما، يجب إعادة تصنيفها في خطة استخدام الأراضي كـ"منطقة شمسية خاصة". كما يُشترط وجود خطة تطوير تُحدد حقوق البناء في المنطقة المُخصصة. وتتولى البلدية مسؤولية عملية التخطيط، حيث تُقيّم الأثر المكاني والتوافق البيئي للمشروع، ومن المتوقع أن تُشرك جميع المواطنين والجهات المعنية. وبالإضافة إلى حجم المحطة، واستخدام الأراضي، والتكنولوجيا، تُعد خطة تنسيق الموقع التي يضعها المُطور عاملاً حاسماً في عملية اتخاذ القرار. تُوضح هذه الخطة كيفية دمج محطة الطاقة الشمسية المزمع إنشاؤها في المنطقة المفتوحة ضمن المشهد الطبيعي، وكيفية تعزيز ذلك بيئياً. وبعد التشاور مع جميع الأطراف المعنية، تُقر البلدية خطة التطوير، ثم يُصدر ترخيص البناء.

مناسب ل:

• حدائق الطاقة الشمسية – فوائد للتنوع البيولوجي

المساحات المفتوحة وحماية البيئة : في عام ٢٠٠٥، نشرت الرابطة الألمانية لصناعة الطاقة الشمسية (UVS)، بالتعاون مع منظمة حماية الطبيعة NABU، مجموعة من المعايير لبناء محطات الطاقة الشمسية الأرضية بطريقة صديقة للبيئة. ووفقًا لهذه المعايير، تُعطى الأولوية للمناطق ذات التأثيرات البيئية القائمة والأهمية البيئية المنخفضة، مع تجنب المواقع المكشوفة على قمم التلال البارزة. يجب تصميم نظام التركيب بطريقة تسمح بالاستخدام المكثف للغطاء النباتي وصيانته، على سبيل المثال، من خلال رعي الأغنام. كما يجب تجنب استخدام المبيدات الحشرية والأسمدة السائلة. ينبغي إشراك جمعيات حماية الطبيعة في عملية التخطيط في مرحلة مبكرة؛ وإذا لزم الأمر - على سبيل المثال، في مناطق الطيور المهمة (IBAs) - يجب إجراء تقييم للأثر البيئي. توثق عمليات الرصد تطور البيئة الطبيعية من خلال زيارات سنوية للموقع بعد الإنشاء. تتجاوز المعايير البيئية المذكورة هنا الحد الأدنى من المعايير المطلوبة قانونًا. ينبغي على مطوري المشاريع ومشغليها مراعاة هذا الالتزام عند اختيار المواقع وتشغيل محطات الطاقة الشمسية الأرضية واسعة النطاق.

أظهرت دراسات أجريت عام 2013 أن محطات الطاقة الشمسية تُسهم إسهامًا كبيرًا في التنوع البيولوجي الإقليمي، وأن إنشاء محطة طاقة شمسية يُمكن أن يُحسّن البيئة بشكل ملحوظ مقارنةً بالزراعة التقليدية أو الاستخدام المكثف للمراعي. إلى جانب عمر المحطات، يُعدّ قربها من مصادر الطاقة، ويفضل أن يكون أقل من 500 متر، عاملًا حاسمًا في استيطانها وتنوعها البيولوجي. وقد أثبتت الدراسة أن أقدم محطة طاقة شمسية، والتي تتمتع بأكبر تنوع في بيئاتها المحيطة، هي الأفضل من حيث التنوع البيولوجي. حتى بعد فترة وجيزة، أدى انخفاض الممارسات الزراعية إلى زيادة أعداد الفراشات وتنوع النباتات. علاوة على ذلك، يُعدّ الاستخدام المُحدد لمحطة الطاقة الشمسية بالغ الأهمية للتنوع البيئي، إذ يُؤثر الرعي الجائر سلبًا عليها. وعلى وجه الخصوص، أعادت بعض أنواع الحيوانات المتنقلة، كالفراشات، استيطان المناطق بعد فترة وجيزة. وفي أربع من محطات الطاقة الشمسية الخمس التي دُرست، ازداد تنوع أنواع الحيوانات بشكل ملحوظ مقارنةً بممارسات الزراعة التقليدية المكثفة.