معايير جديدة من DNV تهدف إلى تنظيم التوسع السريع للطاقة الشمسية العائمة

الطاقة الشمسية العائمة تدخل مرحلة النضج

توسعت مشاريع الخلايا الكهروضوئية العائمة بسرعة في السنوات الأخيرة، منتقلة من تركيبات متخصصة على المسطحات المائية المحمية إلى أنظمة أكبر يُتوقع أن تعمل لفترات طويلة في ظروف بيئية أكثر تعقيدًا. وقد أوجد هذا النمو مشكلة واضحة للمطورين وشركات التأمين وأصحاب الأصول: فالصناعة تحتاج إلى قواعد هندسية أوضح للمنصات التي يجب أن تتحمل الرياح والأمواج والتآكل والتعرض للأشعة فوق البنفسجية وسنوات من الإجهاد الميكانيكي وهي تحمل معدات توليد الكهرباء.

وتحاول DNV، وهي شركة التصنيف النرويجية ومستشارة الطاقة، سد جزء من هذه الفجوة عبر دليلين جديدين نُشرا خصيصًا للطاقة الشمسية العائمة. وتتعلق الوثيقتان بجزأين من أكثر أجزاء أي مشروع شمسي عائم حساسية للفشل: العوامات نفسها، والأنظمة التي تبقي المصفوفة في مكانها.

معياران، ومخاطران أساسيان

تغطي الوثيقة الأولى، DNV-ST-C108، التصميم الهيكلي للعوامات في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة. ووفقًا لـ DNV، يحدد هذا المعيار المتطلبات التقنية لتصميم الهياكل العائمة وتأهيلها، ويتبع نهجًا قائمًا على العواقب يأخذ في الاعتبار ما قد يحدث إذا فشلت العوامة. وهذا مهم لأن العوامة المتضررة أو المتدهورة ليست مجرد مسألة صيانة. ففي المصفوفات الكبيرة، قد يؤدي فشل العوامة إلى اختلال المحاذاة بين الألواح، وإجهاد الكابلات، ومخاطر السلامة، وخسائر تشغيلية طويلة الأمد.

ويتضمن المعيار متطلبات تتعلق بتصنيف السلامة، وأساس التصميم، وتأهيل المواد، والتصميم الهيكلي، والاختبارات، والحماية من التآكل. وتقول DNV إنه يولي اهتمامًا خاصًا للمواد غير المعدنية وللتدهور الناتج عن الإشعاع الشمسي. ويعكس هذا التركيز واقع تصميم الطاقة الشمسية العائمة: فعديد من الأنظمة تعتمد على البوليمرات ومواد أخرى يمكن أن يختلف أداؤها طويل الأمد بشكل كبير بحسب درجة الحرارة، وكيمياء المياه، والتعرض المطول للأشعة فوق البنفسجية.

أما الوثيقة الثانية، DNV-ST-E309، فتتناول أنظمة الإرساء والإبقاء في الموقع. عمليًا، هذا هو التخصص الذي يحدد ما إذا كانت محطة الطاقة الشمسية العائمة ستبقى حيث يفترض أن تبقى، وستتصرف كما هو متوقع تحت الأحمال والظروف البيئية المتغيرة. ويمكن لأخطاء التثبيت أو الافتراضات الخاطئة للأحمال أو ضعف تصميم الإبقاء في الموقع أن تحول أصلًا كهربائيًا إلى مشكلة ميكانيكية تائهة.

لماذا تهم هذه القواعد الآن

غالبًا ما تم تسويق الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة على أساس مجموعة مقنعة من المزايا. فهي قد تحافظ على الأراضي لاستخدامات أخرى، وتقلل تبخر المياه في بعض الحالات، وربما تحسن أداء الألواح بفضل تأثير التبريد القريب من سطح الماء. لكن توسيع هذه الفوائد يتطلب الثقة في أن الأنظمة ستصمد ميدانيًا طوال العمر التشغيلي للمشروع.

هذه الثقة لا تأتي تلقائيًا. فالطاقة الشمسية العائمة تقع عند تقاطع هندسة الطاقة الشمسية والهندسة البحرية أو القريبة من البحرية، ما يعني أنها ترث المخاطر من الجانبين. فالوحدات والأنظمة الكهربائية تواجه الضغط نفسه من أجل الموثوقية الذي تواجهه الطاقة الشمسية البرية، بينما يجب أن تتعامل المنصة وأنظمة التثبيت مع الديناميكا المائية، وإجهاد المواد، والتغيرات البيئية التي لا يمتلك مطورو مشاريع الطاقة الشمسية واسعة النطاق دائمًا خبرة عميقة في إدارتها.

ومع انتشار النشر عبر الخزانات والبحيرات والأحواض الصناعية وربما مواقع أكثر تعرضًا للعوامل، تضيق مساحة التسامح مع الهندسة المرتجلة. يريد المستثمرون قابلية التمويل. وتريد شركات التأمين أطرًا واضحة للمخاطر. ويريد المنظمون توقعات أوضح للسلامة. ويريد المطورون معايير تقلل الغموض قبل ظهور المشكلات ميدانيًا.

من مشاريع تجريبية إلى بنية تحتية

يشير توقيت نشر DNV إلى أن الطاقة الشمسية العائمة باتت تُعامل بشكل متزايد كبنية تحتية دائمة، لا كملحق تجريبي للطاقة الشمسية التقليدية. والمعايير من أوضح المؤشرات على نضج أي قطاع؛ فهي تساعد على تحويل الخبرات المتفرقة في المشاريع إلى ممارسة هندسية قابلة للتكرار.

ولا يعني ذلك أن المعايير تجمد الابتكار. ففي كثير من الحالات، تجعل الابتكار أسهل عبر وضع أساس مشترك. فإذا تمكن المطورون والمصنعون والجهات المانحة للشهادات والممولون من الاتفاق على ما يُعد تصميمًا هيكليًا مقبولًا، وتأهيلًا للمواد، ومنهجية للإرساء، فإن المفاهيم الجديدة ستملك طريقًا أوضح للتقييم على أساس مزاياها.

ما الذي يبدو أن الإرشادات تشدد عليه

من التفاصيل المنشورة حتى الآن، يبدو أن DNV تركز على منع الفشل من خلال الانضباط في التصميم، لا على تقديم قائمة تحقق سطحية. كما أن اهتمام معيار العوامات بالتصميم القائم على العواقب يشير إلى سعي لتصنيف الأنظمة وفقًا لآثار الفشل، لا وفقًا لمكوناتها فقط. وهذا قد يدفع المشاريع إلى خيارات أكثر صرامة عندما تكون آثار الفشل أوسع على السلامة أو التشغيل.

كما أن التركيز على الحماية من التآكل والتدهور الناتج عن الشمس يعكس نظرة طويلة الأمد. فأنظمة الطاقة الشمسية العائمة تتعرض باستمرار للعوامل، ويمكن لضعف صغير في المواد أن يتحول مع الوقت إلى مشكلة كبيرة للأصل. وقد يساعد معيار يتناول هذه المسارات صراحةً السوق على التوقف عن التقليل من مخاطر دورة الحياة.

أما في جانب الإرساء، فمعايير الإبقاء في الموقع مهمة بشكل خاص، لأن حركة المصفوفة لا تؤثر في الموقع فقط، بل قد تؤثر أيضًا في تآكل الكابلات، والأحمال الهيكلية، وسهولة الصيانة، وفي النهاية في توافر المحطة. ومن هذا المنطلق، فإن الإرساء ليس تفصيلًا بحريًا هامشيًا، بل جزء من معمارية الأداء الأساسية للمحطة.

إشارة عملية إلى السوق

تقول DNV إن الوثيقتين الجديدتين تهدفان إلى تحسين السلامة والموثوقية والأداء طويل الأمد لأنظمة الطاقة الشمسية العائمة. وهذه الكلمات الثلاث تلخص التحدي الحالي للقطاع. فالتكنولوجيا جذابة بالفعل بما يكفي لنشرها. أما المهمة الأصعب فهي جعلها متينة بما يكفي للتمويل والتشغيل على نطاق واسع في ظروف متنوعة.

لن يزيل إصدار معايير مخصصة كل حالة عدم يقين. فظروف المواقع تختلف، واللوائح المحلية تتباين، وسيستمر بعض المطورين في دفع الأنظمة إلى بيئات تختبر الافتراضات الحالية. لكن الإرشادات الجديدة ينبغي أن تمنح السوق نقطة انطلاق أكثر اتساقًا لمراجعات التصميم، وتأهيل المنتجات، والعناية الواجبة للمشاريع.

وللتحول الطاقي الأوسع، هذا مهم. فربما لا تحل الطاقة الشمسية العائمة محل الطاقة الشمسية البرية، لكنها لا تحتاج إلى ذلك. فقيمتها تكمن في توسيع مجموعة خيارات الطاقة المتجددة القابلة للنشر، خاصة حيث تكون الأراضي محدودة أو تكون البنية التحتية المجاورة للمياه ذات مزايا استراتيجية. ويمكن لقواعد الهندسة الأوضح أن تساعد في تحديد ما إذا كان هذا الوعد سيصبح جزءًا دائمًا من مزيج الكهرباء أم سيظل خليطًا من مشاريع متفاوتة الجودة.

وبهذا المعنى، فإن خطوة DNV ليست مجرد نشر أوراق، بل تحديد الشروط التي يمكن بموجبها للطاقة الشمسية العائمة أن تنمو من دون تقويض الثقة في التكنولوجيا نفسها.

هذا المقال يستند إلى تقرير PV Magazine. اقرأ المقال الأصلي.