الطاقة الشمسية: مستقبل متوهج

مع تطور الصناعات ، والتحضر السريع ، والتسويق الواسع ، والرقمنة الراديكالية للحياة البشرية ، شهدت الأرض زيادة هائلة في متطلبات الطاقة. يستهلك العالم طاقة أكثر بكثير مما يمكن أن تنتجه الوقود الأحفوري التقليدي. لقد أثر الاعتماد المفرط على الوقود القائم على الكربون على البيئة التي تسبب الاحترار العالمي والتلوث والمخاطر الصحية المختلفة. وقد خلق هذا ضميرا بين المستهلكين للتحول نحو موارد الطاقة المتجددة. في محاولة للحد من انبعاثات الكربون ، كانت الطاقة الشمسية أكثر تقنية الطاقة المتجددة التي تم تبنيها.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية: الزعيم التكنولوجي

يمكن تصنيف توليد الطاقة الشمسية إلى الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) والطاقة الشمسية المركزة (CSP). شهدت الطاقة الكهروضوئية الشمسية أعلى تنفيذ بسبب المزايا الفنية مثل التكيف في الإشعاع المنخفض والبساطة التكنولوجية. من وجهة نظر السعر ، فإن الطاقة الشمسية الكهروضوئية تفوز بشكل كبير ، مما يؤدي إلى زيادة تبنيها.

مقارنة تقنيات الطاقة الشمسية

المصدر: إيرينا ، لازارد (2020) ، NREL

في السنوات الأخيرة ، يتم تثبيت PV على الماء بدلاً من الأرض. وتسمى تقنية التثبيت هذه الكهروضوئية العائمة. يتم تثبيت نظام PV العائم على منصة عائمة مع نظام ترسيخ في الماء. الكهروضوئية العائمة أكثر كثافة في رأس المال من تصاعد الكهروضوئية الأخرى ولكنها أضافت مزايا مثل توفير مساحة الأرض لتركيب الطاقة الشمسية ، وخاصة في البلدان ذات ندرة الأراضي. علاوة على ذلك ، تساعد PVS العائمة على تقليل تبخر المياه من المسطحات المائية ، وتحسين جودة المياه ، مما يثبت مفيدًا للغاية للمسطحات المائية التجارية.

في يوليو 2021 ، كلفت شركة National Thermal Power Corporation Limited (NTPC) محطة توليد الطاقة الكهروضوئية 25 ميجاوات في سيمهادري ، أندرا براديش ، أكبر محطة للطاقة الشمسية العائمة الهندية. من المتوقع أن يعمل المصنع على 7000 منزل ويقلل من 46 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون (معادلة ثاني أكسيد الكربون) كل عام.

يدفع الكهروضوئية العائمة التطور التكنولوجي في الجزء الكهروضوئي منسوق الطاقة الشمسية، قيادة اعتماد الطاقة الشمسية الشاملة.

زيادة حجم الرقاقة الشمسية لديناميكيات الطاقة الشمسية

شهدت الأحجام المتزايدة من رقائق الطاقة الشمسية التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة زيادة هائلة في طاقة الوحدة الشمسية دون تعزيز قدرات الجهد ، مما يساعد على الحفاظ على تكاليف رأس المال. ساعدت أحجام الويفر المتزايدة في تقليل تكاليف الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل كبير. بعد زيادة في أحجام الويفر من MO (طوله 156 مم × 156 مم) إلى M6 (طوله 166 مم × 166 مم) حتى أواخر عام 2019 ، تم تقديم حجم G12 الجديد (الطول الجانبي 210 مم × 210 مم) ، وهو الحجم الأكثر توفرًا تجاريًا حتى الآن. علاوة على ذلك ، تم أيضًا تقديم حجم M10 (182 مم × 182 مم).

من المتوقع أن تمهد هذه التحسينات المتسقة في حجم الرقاقة من قبل مختلف مراكز الأبحاث وشركات التصنيع الطريق لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية عالية الكفاءة في المستقبل.

التحسينات التكنولوجية في الخلايا الشمسية لتعزيز استخدام الطاقة الشمسية

تعد الخلية الشمسية PERC (Contar Contact) PERC هي الأكثر اختيارًا لتكنولوجيا الخلايا الشمسية من قبل الشركات المصنعة بسبب التكاليف التشغيلية والرأسمالية المنخفضة لمعدات الإنتاج وسلاسل التوريد القوية. مع الكفاءة العالية لخلايا PERC ، جنبا إلى جنب مع فوائدها ، تفضل هذه الخلايا عالميا. تكتسب خلايا الاتصال الممر أو خلايا Topcon بسرعة وتيرة بسبب كفاءتها العالية.

في عام 2020 ، أظهرت Oxford PV نوعًا جديدًا من الخلايا الشمسية ، خلية C-Si/Perovskite Tandem ، مع كفاءة قدرها 29.52 ٪ ، مما يجعلها تقنية جديدة واعدة. علاوة على ذلك ، في يونيو 2021 ، أعلنت شركة Jinkosolar ، وهي شركة تصنيع خلايا شمسية صينية ، عن تحقيق 25.25 ٪ من الكفاءة لخلايا Topcon ذات الحجم التجاري من النوع N. تمثل الخلايا الشمسية في تقنية التغاير (HJT) من الحجم التجاري ما يقرب من 25.3 ٪ كفاءة ، كما أعلنت شركات Longi و Huasun الصينية في يونيو 2021.

من المؤكد أن مثل هذه التطورات التكنولوجية في الخلايا الشمسية تدفع نظرة إيجابية للطاقة الشمسية في المستقبل القريب.

المشهد الصناعي

من بين اللاعبين الرئيسيين في هذا السوق شركة Canadian Solar Inc. و Trina Solar و First Solar و Waaree Group و Abengoa و Brightsource Energy ، Inc. ، Tata Power Solar Systems Ltd. ، Yingli Solar ، Esolar Inc. Azure Power ، و Vivaan Solar ، على سبيل المثال لا الحصر.

تعد شركة Canadian Solar Inc. و First Solar و Trina Solar بعضًا من قادة السوق في هذا السوق. تعمل هذه الشركات على تعزيز قدراتها الإنتاجية من خلال زيادة المنشآت في مجالات أحدث وتحسين القدرات في القدرات الحالية.

إنتاج الوحدة الشمسية العالمية في عام 2020 ، من قبل الشركة المصنعة:

في سبتمبر 2021 ، أعلنت شركة Canadian Solar Inc. عن اتفاقية عمليات وصيانة طويلة الأجل مع مشاريع تخزين البطاريات Slate و Mustang Solar Pv Plus في الولايات المتحدة Trina Solar معروفة باستثماراتها في البحث وتطوير الوحدات الشمسية ، والحفاظ عليها في طليعة الصناعة.

في سبتمبر 2021 ، أعلنت Trina Solar عن نتائج تجريبية لسلسلة وحدات Vertex ، والتي تُظهر خصائص ميكانيكية غير عادية عند درجة حرارة منخفضة للغاية تبلغ -40 درجة مئوية. في أغسطس 2021 ، أعلنت شركة First Solar عن منشأة تصنيع جديدة في ولاية أوهايو ، الولايات المتحدة ، والتي ستضاعف قدرات إنتاج وحدة PV الخاصة بها.

في أغسطس 2021 ، تلقت TP Saurya ، وهي شركة تابعة لـ Tata Power ، خطابًا من الجائزة لتطوير وتشغيل مشروع شمسي 330 ميجاوات في Neemuch Solar Park ، Madhya Pradesh ، India ، من قبل Rewa Ultra Mega Solar Limited.

ينمو المشهد الصناعي الشمسي عند قفزات وحدود ، مع إنشاء العديد من الشركات الناشئة لتلبية احتياجات النوع الشمسي العالمي المتزايد من الطاقة الشمسية. تنمو الشركات الناشئة مثل Matterter و Raptor Maps و Sistine Solar و Wepower و Mysun و Zunroff و Oorjan و Uron Energy بوتيرة سريعة ، مما يحول المشهد العالمي للطاقة.

نمو الطاقة الشمسية خلال الوباء Covid-19

في عام 2020 ، كانت الطاقة الشمسية هي الأعلى في الإضافات الصافية بين جميع مشاريع الطاقة المتجددة. تمت إضافة سعة توليد 138 جيجاواط لهذا النوع من الطاقة في عام 2020 ، منها 120 جيجاواط نُسبت إلى مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وفقًا لجمعية صناعات الطاقة الشمسية (SEIA) ، فإن إضافة هذه القدرات أقل بنسبة 37 ٪ من التوقعات المسبقة.

إضافة قدرة توليد الطاقة المتجددة في عام 2020 ، بالتكنولوجيا:

المصدر: الوكالة الدولية للطاقة (2021)

قامت إضافة سعة الطاقة الشمسية بزيادة بنسبة 18 ٪ على أساس سنوي تقريبًا عن عام 2019 ، وفقًا لـ Solarpower Europe. شهدت الصين نموًا كبيرًا على أساس سنوي لتركيب الطاقة الشمسية 48 جيجاوات. كما حققت الولايات المتحدة أداءً جيدًا بشكل استثنائي في منشآت الطاقة الشمسية من خلال تثبيت ما يقرب من 19 جيجاوات من مشاريع الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، تأثرت الهند سلبا بسبب الوباء ، وتم إعادة تخصيص الأموال الحكومية ، مما يؤخر المشاريع.

البلدان التي لديها أعلى إضافات الطاقة الشمسية في عام 2020

المصدر: إيرينا (2021)

وفقًا لـ Lazard ، إحدى الشركات الاستشارية المالية الرائدة في العالم وإدارة الأصول ، زادت القدرة التنافسية التكلفة في الطاقة الشمسية في عام 2020 ، مما أدى إلى ارتفاع اعتماد ، خاصة في أعقاب ارتفاع أسعار الفحم والغاز والوقود النووي. على الرغم من النمو النجمي في الطاقة الشمسية في عام 2020 ، شهد النصف الأول من عام 2021 زيادة في أسعار الصراع والخلايا والوحدات ، بسبب زيادة أسعار السيليكون بسبب اضطرابات سلسلة التوريد الناتجة عن COVID-19. زاد ارتفاع تكاليف الألومنيوم من تكاليف التغليف للمركبات الشمسية. ومع ذلك ، وفقًا لمجلس الطاقة الشمسية العالمية ، من المتوقع أن يشهد عام 2021 نمواً هائلاً في قطاع الطاقة الشمسية.

أهداف وسياسات الطاقة الحكومية الرئيسية

علاوة على ذلك ، يُقدر أن الضمير البيئي المتزايد للحكومات والولايات التنظيمية الباهتة للحد من انبعاثات الكربون يدفع الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة. من المتوقع أن تدفع الفعالية من حيث التكلفة لهذا النوع من تقنيات الطاقة والكفاءة المتزايدة بسبب التقدم التكنولوجي المبادرات الحكومية للطاقة الشمسية ، مما يعزز حجم السوق بشكل كبير.