التاريخ المبهر للطاقة الشمسية

الطاقــةطاقة شمسية

المشاركة تعنى الاهتمام

ديسمبر 6th، 2021

كانت هذه الطاقة المتجددة ، التي كانت ذات يوم هامشية ومستقبلية ، تتألق بشكل مشرق اليوم كمصدر رخيص وفعال للطاقة. ومع ذلك ، لا يزال الأمر مثيرًا للجدل - لأسباب عديدة مختلفة.

 

بقلم آدم ليفي

فيزيائي الغلاف الجوي


 

 

كيف يمكننا تسليط الضوء على مستقبل الاختراع؟ إذا كانت تقنية جديدة حقا is رواية ، كيف يمكن للباحثين البدء في فهم كيف يمكن أن يتناسب مع العالم في السنوات أو العقود القادمة؟ بعد كل شيء ، "التنبؤ صعب للغاية ، خاصة فيما يتعلق بالمستقبل". هذا الاقتباس من نيلز بور. يمكن. لا يوجد من يعرف بالتاكيد.

 

نحن نعلم كيف تبدو تكنولوجيا اليوم ، والأشياء تبدو مشرقة جدًا بالنسبة للطاقة الشمسية. تعد الطاقة الشمسية الآن المصدر الأسرع نموًا للطاقة المتجددة. في عام 2018 وحده ، تم تركيب ما يقرب من 100 جيجاوات من الطاقة الشمسية على مستوى العالم. إذا كانت كل هذه اللوحات تعمل بأقصى طاقتها في نفس الوقت ، فسيكون ذلك أكثر من كافٍ لتشغيلها جميعًا متوسط ​​الكهرباء في كندا حفز. لكن الطاقة الشمسية لم تكن دائمًا في ارتفاع. عد إلى الوراء بعد عقود قليلة من الماضي ، وكانت الطاقة الشمسية لا تزال مستقبلية. وماذا في ذلك فعل شكل مستقبل الطاقة الشمسية قبل أن نعرف ما يمكن أن يصبح؟ حسنًا ، الجواب على ذلك مثير للجدل.

 

لا حقا. إذا التقطت أول إصدار على الإطلاق لملف المراجعة السنوية للطاقة من عام 1976 ، ستجد ورقة بحثية بعنوان "الطاقة الشمسية". يبدأ ملخصه بهذه الجملة:

 

من المعترف به على نطاق واسع أن طاقة الشمس التي لا تنضب يتم تلقيها على الأرض بكميات كافية لتقديم مساهمات كبيرة لاحتياجات الطاقة المستقبلية في العالم.

 

حتى الآن ، مألوف جدا. لا تزال الكميات الهائلة من الطاقة التي تتلقاها الأرض من الشمس بمثابة مقدمة للطاقة الشمسية اليوم. ولكن بعد ذلك لا يزال غير مؤكد ومثير للجدل ما إذا كان لدينا الآن الوسائل الاقتصادية لجمع هذه الطاقة الشمسية وتحويلها إلى أشكال مفيدة لاحتياجاتنا.

 

"غير مؤكد ومثير للجدل." هل كان مستقبل هذه التكنولوجيا حقاً موضع شك كبير؟ نعم. بينما كان الباحثون يحولون الضوء إلى كهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية لمدة 20 عامًا ، كانت تطبيقات هذه الأساليب لا تزال جديدة نسبيًا. في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، وجدت الطاقة الشمسية موطنًا على متن العديد من الأقمار الصناعية في الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي ، حيث كانت إمدادات الطاقة التقليدية غير مريحة إلى حد كبير. ولكن بينما شهدت السبعينيات تقدمًا ، كان يُنظر إلى التكنولوجيا على أنها غير واقعية للتطبيقات التقليدية.

 

كيلي سيمز غالاغر: "حقًا ، في ذلك الوقت ، كان هذا نوعًا ما حيث كانت الطاقة الشمسية. كان يعتبر ، كما تعلمون ، نوعًا متقدمًا جدًا من التكنولوجيا البعيدة ".

 

هذه كيلي سيمز غالاغر ، التي تبحث عن أنظمة ابتكار تكنولوجيا الطاقة منذ حوالي 20 عامًا وهي الآن في مدرسة فليتشر بجامعة تافتس في ماساتشوستس. هناك سبب يجعل الطاقة الشمسية تبدو "بعيدة المنال" في أواخر السبعينيات: كانت التكلفة باهظة: 1970 دولارًا لكل واط إذا كانت الألواح الشمسية تعمل بكامل طاقتها. هذا حوالي 20 دولارًا و 90 دولارًا. لذلك إذا كنت ترغب في شراء ما يكفي من الألواح الشمسية لتشغيل مصباح كهربائي واحد بقدرة 2021 وات ، فسيتعين عليك دفع أكثر من 60 دولار من أموال اليوم. مثير للجدل حقا. هذا هو فيليكس كروتزيج من معهد مركاتور للبحوث حول المشاع العالمي وتغير المناخ في برلين ، والذي يدرس دور الطاقة الشمسية في التخفيف من تغير المناخ.

 

فيليكس كروتزج: "قبل أربعين عامًا ، كان المكان مكلفًا للغاية. لذلك كنت تعرف ما إذا كانت تقنية حقيقية على نطاق السوق. لذا ، بالتأكيد ، نعم ، قبل 40 عامًا كانت تقنية مثيرة للجدل ".

 

ولكن هناك الكثير لنتعلمه من هذه الورقة البحثية لعام 1976 أكثر من تلك الطاقة الشمسية التي كانت باهظة الثمن في السابق. أولاً ، كانت الدوافع الدافعة لتطوير الطاقة الشمسية مختلفة عما هي عليه اليوم.

ارتفاع أسعار الوقود في السبعينيات.

 

على الرغم من التطرق إلى "نظافة" الطاقة الشمسية بالنسبة للوقود الأحفوري في هذه الورقة القديمة ، إلا أن هذا لا يأتي بنفس دلالات تغير المناخ كما هو الحال اليوم. بينما كان الاحتباس الحراري قيد البحث بالفعل في السبعينيات ، يبدو أنه لم يكن على رادار هؤلاء الباحثين ، حيث لن تجد أي ذكر له هنا.

 

تذكر الورقة - كما يشير الباحثون اليوم - أن هناك طرقًا مختلفة لتسخير الطاقة الشمسية. على سبيل المثال ، يمكن التقاط الطاقة من خلال الأنظمة التي تحولها إلى حرارة ، أو إلى كهرباء ، سواء كان ذلك من خلال الطاقة الكهروضوئية ، أو حرارة المحيطات ، أو تحويل طاقة الرياح.

 

الآن ، شخصيًا ، عندما أفكر في الطاقة الحرارية للمحيطات أو توربينات الرياح ، لا أفكر بالضرورة في مصطلح "الطاقة الشمسية". لكن الدراسة تشير بشكل صحيح إلى أن:

 

يحدث التجميع الطبيعي للطاقة الشمسية على سطح الأرض ومحيطات الأرض ، مما يؤدي إلى ظهور الرياح والطقس.

 

قد لا نصف مصادر الطاقة هذه بأنها "طاقة شمسية" اليوم. لكنها ، بالتأكيد ، نشأت من ذلك القرص الضخم المتوهج في السماء.

 

إذن كيف تنتهي الورقة - التي فتحت بتذكيرنا بالجدل الذي تطرحه الطاقة الشمسية؟ حسنًا ، بنبرة متفائلة بشكل مدهش:

 

نتوقع أن تصبح الطاقة الشمسية في الفترة التي تلي عام 2000 أحد أكثر مصادر الطاقة التقليدية المستخدمة في العديد من مناطق العالم.

 

قد يكون هذا البيان مثيرًا للجدل بشدة في ذلك الوقت ، لكنه لم يظل على هذا النحو لفترة طويلة. بعد ثلاث سنوات فقط ، في عام 1979 ، الرئيس جيمي كارتر تركيب 32 لوح شمسي على سطح البيت الأبيض. كما توقع كارتر عام 2000 قائلاً:

 

في عام 2000 ، سيظل سخان المياه بالطاقة الشمسية خلفي ، والذي يتم تخصيصه اليوم ، يوفر طاقة رخيصة وفعالة. وقد حددت إدارته هدفًا لإنتاج 20 بالمائة من الطاقة الأمريكية من الطاقة الشمسية بحلول نهاية القرن.

 

مهدت هذه التطورات المشهد لأحد مؤلفي مراجعة عام 1976 للعودة إلى الموضوع في عام 1981. كشفت هذه المراجعة ، بعنوان "تكنولوجيا الطاقة الشمسية - تحديث لمدة خمس سنوات" ، أن الطاقة الشمسية أصبحت مصدر إعجاب كبير للجمهور.

 

إذا اختارت الولايات المتحدة نظام الطاقة الخاص بها من خلال تصويت شعبي ، فلا شك في أن الطاقة الشمسية ستفوز بسهولة. يعتقد الرأي العام في الولايات المتحدة أن الطاقة الشمسية ستنمو بسرعة كافية لتوفير معظم احتياجات الطاقة في البلاد بعد 20 عامًا من الآن ، وهي وجهة نظر قلة من المشاركين عن كثب في تطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، إن وجدت ، يجدونها ذات مصداقية.

 

في هذه الحالة ، كان الخبير محقًا بالتأكيد ، حيث كانت أمريكا بطيئة في الابتعاد عن البنية التحتية للوقود الأحفوري. بعد مرور ما يقرب من 40 عامًا ، لا تزال الطاقة الشمسية توفر حوالي 1 بالمائة فقط من احتياجات الطاقة الأمريكية. لكن هذا لا يعني أن المؤلف كان مليئًا بالتشاؤم.

 

ومع ذلك ، فإن أهمية المساهمات النهائية للطاقة الشمسية ليست موضع شك. كانت السنوات الخمس الماضية بداية سريعة لما ينبغي أن يكون التزامًا مستمرًا طويل الأجل لتطوير هذه التقنيات.

 

إذن ماذا حدث بعد ذلك؟ حسنًا ، تبين أن الالتزام طويل الأجل كان أقرب إلى قذف قصير الأجل. بعد خمس سنوات أخرى ، في عام 1986 ، كان ريغان قد دمر ما رآه بحثًا غير مثمر في مصادر الطاقة المتجددة. والألواح الشمسية على سطح البيت الأبيض لم يكن مقدراً لها أن توفر الحرارة في القرن الجديد. بحلول عام 1986 ، ذهب هؤلاء أيضًا.

 

استمرت الالتزامات بتطوير ونشر الطاقة الشمسية في الظهور وإيقافها في جميع أنحاء العالم خلال العقد المقبل. في عام 1996 (بعد 20 عامًا من الورقة الأولى) ، وجدنا مراجعة جديدة للطاقة الشمسية. ال المراجعة السنوية للطاقة أصبحت الآن المراجعة السنوية للطاقة والبيئة. كانت هذه المراجعة بعنوان "التقدم في تسويق أنظمة الطاقة الشمسية والكهربائية." يوضح هذا العنوان فقط كيف تغيرت مسألة إمكانات الطاقة الشمسية. وكان هناك بالفعل تقدم:

 

بين عامي 1976 و 1992 ، انخفضت أسعار الوحدات الكهروضوئية بمقدار عشرة أضعاف مع زيادة الإنتاج التراكمي بمقدار 1,000 مرة.

 

كان الابتكار يعزز في الوقت نفسه كفاءة الألواح الشمسية وخفض تكاليف إنتاجها. لكن الطاقة الشمسية كانت لا تزال بعيدة كل البعد عن أن تصبح صفقة.

 

بأسعار الوحدة من 4.00 دولارات إلى 4.50 دولارًا لكل واط وتكاليف النظام ضعف ذلك تقريبًا ، لا تزال الأنظمة الكهروضوئية باهظة الثمن نسبيًا للتطبيقات المتصلة بالشبكة.

 

ومع وضع هذه الأرقام في الاعتبار ، في عام 1996 ، لم يكن مستقبل الطاقة الشمسية يبدو واضحًا على الإطلاق. بينما توقعت المراجعة التي تم إجراؤها قبل عقدين من الزمن أن الطاقة الشمسية يمكن أن تكون أحد مصادر الطاقة التقليدية في العالم ، فإن هذه الورقة لديها طموحات أكثر كتمًا. على سبيل المثال ، بالنسبة لمناطق مثل الطاقة الشمسية في منطقة البحر الأبيض المتوسط ​​، يمكن أن توفر 10٪ -25٪ من احتياجات الكهرباء المحلية أو الإقليمية خلال فترة 20 عامًا.

 

في ذلك الوقت ، كان من الصعب رؤية كيف يمكن للطاقة الشمسية أن تنافس مصادر الطاقة الأخرى دون دعم كبير. ومع ذلك ، تقترح الورقة أيضًا أنه يجب إزالة الدعم عن الوقود الأحفوري ، وهي خطوة لا تزال تدعو إليها العديد من المجموعات البيئية حتى يومنا هذا. استنتج المؤلفون أن هذا من شأنه أن يعكس حقيقة أنهم مورد محدود يتم استنفاده.

 

اليوم ، الدافع وراء إلغاء دعم الوقود الأحفوري هو العكس تمامًا. نحن نعلم أن لدينا ما يكفي من الوقود الأحفوري لتستمر لعقود عديدة في المستقبل. ها هو كيلي مرة أخرى ، الذي سمعناه سابقًا:

كيلي سيمز غالاغر: كان هذا نوعًا من عصر ذروة النفط وفكرة نفاد النفط. كان ذلك قبل ثورة الغاز الصخري ".

 

نحن الآن نفهم أن الوقود الأحفوري وفير جدًا لدرجة أنه إذا قمنا بحرقها جميعًا ، فإن مناطق شاسعة من الكوكب ستصبح ساخنة للغاية حتى لا يستطيع التمثيل الغذائي البشري التعامل معها. وفي عام 1996 ، نُشر مؤخراً التقرير الثاني للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ ، والذي يقدم دليلاً على أن البشرية تعمل على تغيير المناخ العالمي. ولكن حتى في هذه المرحلة ، لم يكن الاحتباس الحراري هو الدافع الرئيسي لمراجعة الطاقة الشمسية. في الواقع ، ذكر دراسة عام 1996 الوحيد لتغير المناخ هو الإشارة إلى أن اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية لتغير المناخ تدعو إلى تعاون دولي واسع النطاق. وفي ذلك الوقت ، بدا أن هناك تفاؤلًا كبيرًا بمثل هذا التعاون.

 

مع اقتراب الألفية ، تقترب البشرية ، لأول مرة ، من حضارة عالمية.

 

حسنًا ، لقد تجاوزنا الآن 21 عامًا الألفية. مع خروج المملكة المتحدة من الاتحاد الأوروبي ، وعلاقة أمريكا المضطربة مع اتفاقية باريس للمناخ ، يبدو أن العالم الغربي قد ابتعد عن أفكار التعاون العالمي. لكن قصة الطاقة الشمسية أكثر إيجابية. في العقد الماضي ، ارتفع استخدام الطاقة الشمسية ، مما أدى إلى تحطيم توقعات النمو من وكالة الطاقة الدولية مرارًا وتكرارًا. وضعت الحكومات في جميع أنحاء العالم سياسات تحفز الطاقة الشمسية ، وبدأ المصنعون الصينيون في استكشاف طرق جديدة لإنتاج الألواح على نطاق واسع بتكاليف منخفضة.

 

وأصبحت التكاليف منخفضة بشكل مذهل. اليوم ، تكلف بعض الألواح الشمسية 30 سنتًا لكل واط - أرخص بنحو 300 مرة من الألواح الشمسية "المثيرة للجدل" لعام 1976. في الواقع ، تعتبر الطاقة الشمسية رخيصة جدًا لدرجة أن وكالة الطاقة الدولية أعلنت مؤخرًا أنها أرخص مصدر للكهرباء في التاريخ. نتيجة لذلك ، يتم نشرها بسرعة في جميع أنحاء العالم. وفقًا لمراجعة أجريت عام 2019 بعنوان "أسرع مما تفكر في الطاقة المتجددة والبلدان النامية" ، تهيمن الطاقة المتجددة الآن على إجمالي الاستثمار في أنظمة توليد الطاقة الكهربائية.

 

هذا هو فيليكس كروتزيج مرة أخرى ، الذي سمعته من قبل:

 

فيليكس كروتزج: "أعتقد أنها قصة رائعة. الآن هي تقنية يمكنها إنتاج الكهرباء على نطاق صناعي وهذا شيء عظيم ".

 

وبالنسبة لكيلي ، هناك درس مهم يجب تعلمه من الرحلة التي مرت بها الطاقة الشمسية.

 

كيلي سيمز غالاغر: "كان الكثير من الناس متشائمين للغاية بشأن طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، كما تعلم ، وكانوا مخطئين. لذلك أعتقد أننا بحاجة إلى الإيمان بأنفسنا أنه يمكننا تحقيق تحسينات دراماتيكية جدًا في التكنولوجيا ".

 

إذن ماذا بعد للطاقة الشمسية؟ للوصول إلى الأهداف المناخية المتفق عليها في العالم ، يجب أن تنخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري إلى الصفر الصافي على مستوى العالم بأسرع ما يمكن. مثالي بعد منتصف القرن بوقت قصير. قلة هم الذين يشككون في أن للطاقة الشمسية دور تلعبه في هذا التحول ، لكن ما هو حجم دورها الذي سيظل غير واضح.

 

إذن ما هو مستقبل الطاقة الشمسية؟ حسنًا ، ما إذا كانت الطاقة الشمسية قادرة حقًا على الخروج من ظل الوقود الأحفوري ستعتمد على استمرار الحكومات في دفع الابتكار من خلال تحفيز الطاقة الشمسية. دون معرفة ما سيفعله العالم ، لا تزال الإجابة مثيرة للجدل.

 

فيليكس كروتزج: "لا يزال من المثير للجدل ما إذا كانت الخلايا الكهروضوئية ستوفر مثل 5 أو 10 في المائة من الطاقة الأولية في عام 2050 أو 40 أو 50 في المائة. هناك فجوة كبيرة بين هذه الأرقام. أفضل شيء هنا هو القيام بذلك. ولا يمكننا توقع ذلك ، لكن يمكننا تغيير المسارات بأنفسنا ".

 

"في ذلك الوقت ، كان هناك الكثير ، الكثير من الأسئلة ، الكثير من النظريات ، ولم يكن هناك الكثير من اختبار النظريات."

 

في هذه الحلقة ، سمعت من فيليكس كروتزيج وكيلي سيمز غالاغر. كانت هناك أيضًا اقتباسات من أربع ورقات: فريدريك هـ.مورس وميلفن ك.سيمونز ، 1976 ؛ سيمونز ، 1981 ؛ ريموند دراكر وباسكال دي لاكيل الثالث ، 1996 ؛ و Channing Arndt et al.، 2019. أنا آدم ليفي ، وكان هذا معروف.

 

تم نشر هذا المقال في الأصل من قبل المجلة المعروفة بتاريخ ١٣ يناير ٢٠٢١ وتم إعادة نشره وفقًا لـ Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International Public License. يمكنك قراءة المقال الأصلي هنا. الآراء المعبر عنها في هذا المقال هي آراء المؤلف وحده وليست من WorldRef.


 

استكشف خدمات WorldRef لتتعلم كيف نجعل عمليات عملك العالمية أسهل واقتصادية!

خدمات للبائعين  |  خدمات للمشترين  |  المصادر الصناعية المجانية   |  خدمات القوى العاملة  |  حلول الصناعية  |  التعدين ومعالجة المعادن  |  أنظمة مناولة المواد  |  حلول محطة توليد الكهرباء  |  حلول الطاقة المتجددة مع التمويل