الجدوى الاقتصادية للطاقة الشمسية العائمة في الخزانات السعودية: خفض التبخر وزيادة الكفاءة

ما هي تقنية الطاقة الشمسية العائمة؟

تقنية الطاقة الشمسية العائمة (Floating Solar PV) هي أنظمة ألواح شمسية تُثبت على منصات عائمة فوق المسطحات المائية، مثل الخزانات والبحيرات. في السعودية، تمثل هذه التقنية حلاً مبتكراً يجمع بين إنتاج الكهرباء النظيفة وتقليل تبخر المياه، وهو تحدٍ كبير في المناخ الجاف. وفقاً لدراسة من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (KAUST)، يمكن للأنظمة العائمة أن تزيد كفاءة الألواح بنسبة تصل إلى 10% بسبب التبريد الطبيعي من الماء.

كيف تعمل الطاقة الشمسية العائمة على تحسين كفاءة إنتاج الطاقة؟

تعمل الألواح الشمسية العائمة بكفاءة أعلى من الأرضية بسبب تأثير التبريد. فالماء يخفض درجة حرارة الألواح، مما يزيد إنتاجيتها. في السعودية، حيث تصل حرارة الألواح الأرضية إلى 70°م، يمكن للأنظمة العائمة خفض الحرارة بمقدار 10-15°م، مما يزيد الإنتاج بنسبة 5-15%. كما أن الألواح العائمة تقلل من الغبار، وهو مشكلة شائعة في البيئة الصحراوية. دراسة من هيئة الطاقة المتجددة السعودية (REPDO) تشير إلى أن كفاءة الألواح العائمة تصل إلى 20% مقارنة بـ 16% للأرضية في ظروف مشابهة.

لماذا تعتبر الطاقة الشمسية العائمة مهمة لتقليل تبخر المياه في الخزانات السعودية؟

تفقد السعودية مليارات الأمتار المكعبة من المياه سنوياً بسبب التبخر من الخزانات المكشوفة. تقنية الطاقة الشمسية العائمة تغطي سطح الخزان، مما يقلل التبخر بنسبة تصل إلى 80%. على سبيل المثال، خزان سد وادي حلي في مكة المكرمة تبلغ مساحته 2.5 كيلومتر مربع، وتشير تقديرات وزارة البيئة والمياه والزراعة إلى أن تغطيته بالألواح العائمة يمكن أن يوفر 1.5 مليون متر مكعب من المياه سنوياً. هذا التوفير يعادل تكلفة تحلية المياه التي تبلغ حوالي 5 ريالات للمتر المكعب، مما يحقق وفورات اقتصادية كبيرة.

ما هي الجدوى الاقتصادية لتطبيق هذه التقنية في السعودية؟

الجدوى الاقتصادية تعتمد على عدة عوامل: تكلفة التركيب، سعر الكهرباء المنتجة، وتوفير المياه. تكلفة تركيب الأنظمة العائمة أعلى من الأرضية بنسبة 10-20% بسبب الهياكل العائمة، لكن العائد على الاستثمار (ROI) أفضل بفضل الكفاءة الأعلى وتوفير المياه. دراسة من شركة أكوا باور (ACWA Power) تشير إلى أن مشروعاً بقدرة 100 ميجاوات على خزان مائي يمكن أن يحقق عائداً داخلياً (IRR) يصل إلى 12%، مقارنة بـ 9% للأرضي. كما أن توفير المياه يضيف قيمة اقتصادية تقدر بـ 0.5 ريال لكل كيلوواط ساعة منتج. مع دعم الحكومة السعودية للطاقة المتجددة عبر صندوق الاستثمارات العامة، تصبح الجدوى أكثر إيجابية.

هل هناك تحديات تواجه تطبيق هذه التقنية في السعودية؟

نعم، هناك تحديات تقنية وبيئية. أولاً، ارتفاع درجة حرارة الماء في الصيف قد يقلل من تأثير التبريد. ثانياً، تراكم الأملاح على الألواح في الخزانات المالحة قد يخفض الكفاءة. ثالثاً، تأثير الألواح على جودة المياه والنظام البيئي المائي يحتاج إلى دراسة. رابعاً، تكلفة الصيانة أعلى بسبب الوصول الصعب. لكن الأبحاث في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن تشير إلى إمكانية معالجة هذه التحديات باستخدام طلاءات مضادة للأملاح وأنظمة تنظيف آلية. كما أن التعاون مع هيئة تطوير الخزانات يمكن أن يضع معايير للتطبيق الآمن.

متى يمكن تطبيق هذه التقنية على نطاق واسع في السعودية؟

بدأت السعودية بالفعل في تطبيق هذه التقنية. في عام 2025، تم تشغيل أول محطة عائمة تجريبية على خزان سد بيشة بسعة 1 ميجاوات، بالتعاون مع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية (KACST). وتخطط وزارة الطاقة لتوسيع المشروع ليشمل 10 خزانات رئيسية بحلول عام 2030، بطاقة إجمالية 500 ميجاوات. هذا يتماشى مع هدف رؤية 2030 للوصول إلى 50% من الطاقة المتجددة. التوسع يعتمد على نجاح المرحلة التجريبية وخفض التكاليف، المتوقع بنسبة 15% بحلول 2028.

ما هي التوصيات لتعزيز الجدوى الاقتصادية؟

لتعزيز الجدوى، توصي الدراسة بما يلي: أولاً، تقديم حوافز حكومية مثل الإعفاءات الجمركية على مكونات الأنظمة العائمة. ثانياً، دمج المشاريع مع برنامج التحلية لتوفير المياه. ثالثاً، تشجيع الشراكات بين القطاع العام والخاص (PPP) لنقل المخاطر. رابعاً، إنشاء مركز أبحاث وطني للطاقة الشمسية العائمة بالتعاون مع جامعة الملك سعود. خامساً، تطوير معايير سعودية للتصميم والتركيب لضمان الجودة. هذه التوصيات يمكن أن تخفض تكلفة الطاقة المنتجة إلى 0.08 ريال/كيلوواط ساعة، مما يجعلها منافسة للطاقة التقليدية.

الخاتمة: نظرة مستقبلية

الطاقة الشمسية العائمة تمثل فرصة استراتيجية للسعودية لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة والحفاظ على المياه. مع انخفاض التكاليف المتوقع وتحسن التقنيات، يمكن أن تصبح هذه التقنية ركيزة أساسية في مزيج الطاقة السعودي بحلول 2030. التحديات قابلة للحل، والفوائد الاقتصادية والبيئية كبيرة. الاستثمار في هذا المجال اليوم سيعود بعوائد مضاعفة غداً، خاصة مع تزايد الطلب على المياه والكهرباء في المملكة.