الطاقة الشمسية المركزة والخلايا الكهروضوئية .. أيهما الأفضل؟

تتسم الطاقة الشمسية المركزة ببعض المزايا الضخمة المحتملة مقارنة بالخلايا الكهروضوئية، حيث إن الحرارة التي تتولد عنها يمكن تخزينها بتكلفة أقل من الكهرباء بأكثر من 20 مرة، بل وبدرجة كفاءة أكبر بكثير. ويرجع هذا في الأساس إلى أن الكهرباء المتولدة من خلال الطاقة الشمسية المركزة يمكن توفيرها لفترة طويلة بعد غروب الشمس، كما أنها لا تصيب الشبكة الكهربائية بالاضطراب عند مرور سحابة في سماء المنطقة.
وتتمتع الطاقة الشمسية المركزة بوفرة التصاميم الممكنة التي من بينها برج الطاقة مثل مصنع "كثبان الهلال" الذي يستخدم المرايا المتحركة لتركيز أشعة الشمس على برج مركزي يحتوي على محرك وحوض ألواح على شكل قطع مكافئ، ويقوم باستخدام المرايا لتركيز أشعة الشمس على أنبوب طويل مملوء بسائل تخزين الحرارة.
وبفضل تقنية التخزين المدمجة الرخيصة ذات الكفاءة تتمكن الطاقة الشمسية المركزة – المعروفة أيضا باسم "الطاقة الشمسية الحرارية الكهربائية STE" - من معالجة مشكلة التباين أو التقطع التي تعانيها الخلايا الكهروضوئية عند غياب الشمس.
وكمثال توصلت خريطة طريق تقنية الطاقة الشمسية الحرارية الكهربائية STE لعام 2014م الصادرة عن وكالة الطاقة الدولية IEA إلى استنتاج أنه في حين أن الألواح الكهروضوئية سيمكنها أن تولد 16 في المائة من الكهرباء في العالم بحلول عام 2050، فإن الطاقة الشمسية الحرارية الكهربائية STE سيمكنها أن تولد 11 في المائة من كهرباء العالم في ذلك الوقت.
ووفقا لسيناريو مثالي تستطيع تقنيات الطاقة الشمسية المركزة مجتمعة أن تحول دون انبعاث أكثر من ستة مليارات طن من ثاني أكسيد الكربون سنويا بحلول عام 2050. ويفوق هذا الكم كل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الحالية المتعلقة بالطاقة في الولايات المتحدة، أو تقريبا كل الانبعاثات المباشرة من قطاع النقل في جميع أنحاء العالم اليوم.
ومع ذلك فإن لكل تقنية أوجه قصور، ففي حين يمكن تركيب الأنظمة الكهروضوئية تقريبا في كل مكان يصلح لتركيب أنظمة الطاقة الشمسية المركزة فإن العكس ليس صحيحا. وفي حين تستطيع الأنظمة الكهروضوئية أن تغطي كلا من القطاع السكني ومحطات توليد الكهرباء، فإن تقنيات الطاقة الشمسية المركزة التجارية المتاحة حاليا ليست مجدية سوى في المشاريع واسعة النطاق وبالتحديد تلك التي تتجاوز 20 ميجاواط. وهناك عديد من الأنظمة الكهروضوئية منخفضة الإنتاج مثبتة في المناطق السكنية في جميع أنحاء العالم. وبعبارة أخرى يمكن للأنظمة الكهروضوئية توفير فرصة لإنتاج الطاقة الموزعة واللامركزية في حين أن أنظمة الطاقة الشمسية المركزة لا يمكن تصغيرها بشكل جيد وتستلزم بشكل أساس توافر شبكة نقل. ولا تعمل أنظمة الطاقة الشمسية المركزة إلا بالتشعيع المباشر فقط، بينما تستطيع الأنظمة الكهروضوئية العمل في وجود الإشعاع المنتشر. ولذلك فإن الأنظمة الكهروضوئية يمكن تركيبها في أي مكان في حين أن المناطق الصالحة للطاقة الشمسية المركزة محدودة. ومن بين تقنيات الطاقة الشمسية تبدو الأنظمة الكهروضوئية دائما أكثر ملاءمة للمناطق التي تقع في خطوط العرض الوسطى والمرتفعة من الأرض، في حين أن أنظمة الطاقة الشمسية المركزة - ويفضل تلك المدمج بها وحدات تخزين حراري - تحقق أفضل أداء وإنتاجية في المناطق القاحلة الواقعة في خطوط العرض المنخفضة نسبيا.
وفي العقد الماضي حققت الطاقة الشمسية الكهروضوئية وثبة عملاقة في خضم المنافسة بسبب تطبيق الحكومات في جميع أنحاء العالم سياسات قوية مناصرة لها. وقد تبنى عديد من البلدان برامج النشر الهائلة التي تحول الأنظمة الكهروضوئية من مصدر متجدد مكلف محدود الانتشار إلى أحد أرخص مصادر الطاقة الجديدة في العالم وأسرعها انتشارا.
وقد كشفت الدراسات العلمية المختلفة في جميع أنحاء العالم عن أن الأنظمة الكهروضوئية توفر خفضا ملحوظا في التكاليف مقارنة بأنظمة الطاقة الشمسية المركزة. ومع ذلك فإن تقنية تخزين الطاقة الفعالة التي تطرحها أنظمة الطاقة الشمسية المركزة تجعلها أكثر من منافسة للأنظمة الكهروضوئية. ومن المتوقع لهاتين التقنيتين الأكثر شيوعا تحقيق نمو سريع في الأجلين القصير والطويل، حيث ينمو بشكل مضطرد تثبيت أنظمة كل من الطاقة الشمسية المركزة والألواح الكهروضوئية لتوليد الكهرباء. ولا يمكن تجاهل أن حصة الأنظمة الكهروضوئية في توليد الكهرباء قد تأثرت إلى حد كبير وانخفضت مع ظهور واستخدام تقنيات الطاقة الشمسية المركزة الجديدة في جميع أنحاء العالم.