سبب استخدام توربينات الرياح والطاقة المائية بدلاً من الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء

الأسباب لاختيار توربينات الرياح والطاقة الكهرومائية (محطات الطاقة الكهرومائية) بدلاً من الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء على نطاق واسع متعددة، غالبًا ما تتضمن الموقع الجغرافي، وتوفر الموارد، والكفاءة الاقتصادية، والتطور التكنولوجي.

استقرار الطاقة

توربينات الرياح والطاقة الكهرومائية نسبياً مستقرة

• توربينات الرياح: رغم أن سرعة الرياح ستتغير، إلا أنه في منطقة مزرعة رياح معينة، يمكن ضمان إنتاج طاقة كهربائية نسبياً مستقر إلى حد ما عبر إدارة مجموعة من التوربينات والتوقعات الجوية. على سبيل المثال، في بعض المزارع الكبيرة للرياح، يمكن أن يكون إنتاج الطاقة الكهربائية للمزرعة بأكملها نسبياً مستقراً ويمكن تقليل التقلبات الكبيرة عن طريق ترتيب موقع التوربينات بشكل مناسب واستخدام أنظمة مراقبة ومراقبة متقدمة.

• الطاقة الكهرومائية: استقرار عالٍ وتوقع قابل للتنبؤ. تدفق المياه في النهر عادة ما يكون له قانون تدفق وارتفاع مياه نسبياً مستقر، يمكن تنظيم توليد الكهرباء بسرعة وفقاً للاحتياجات من خلال تنظيم الخزان. على سبيل المثال، يمكن للمحطات الكهرومائية الكبيرة تحقيق السيطرة الدقيقة على إنتاج الطاقة عن طريق تعديل تخزين وإطلاق المياه في الخزانات لتلبية احتياجات الكهرباء في أوقات مختلفة.

بالنسبة للألواح الشمسية، فإن توليد الطاقة أكثر تأثراً بالطقس وتغيرات الليل والنهار. شدة أشعة الشمس تتغير بسبب الغيوم والمواسم والموقع الجغرافي وغيرها من العوامل، ولا يمكنها إنتاج الكهرباء ليلاً، مما يؤدي إلى عدم استقرار الإنتاج الكهربائي، مما يجعل من الصعب تلبية احتياجات تزويد الطاقة الكهربائية المستقرة على نطاق واسع.

المرونة مع شبكة الكهرباء

يمكن لتوربينات الرياح والطاقة الكهرومائية أن تتكيف بشكل أفضل مع احتياجات الشبكة. لأن إنتاج الطاقة لديهما نسبياً مستقر، فمن السهل تكييفه مع متطلبات التشغيل والتوزيع في الشبكة. على سبيل المثال، خلال الذروة في الشبكة، يمكن للمحطة الكهرومائية زيادة إنتاج الكهرباء بسرعة لتلبية الطلب على الكهرباء؛ عندما يكون الحمل منخفضاً، يمكن تقليل إنتاج الكهرباء لتجنب تحميل الشبكة الزائد.

التقطع وعدم الاستقرار في توليد الطاقة الشمسية يشكل تحديات كبيرة للتوزيع في الشبكة. تحتاج الشبكة إلى تجهيز المزيد من معدات التخزين والطاقة الاحتياطية للتعامل مع التقلبات في توليد الطاقة الشمسية، مما يزيد من تكاليف بناء وتشغيل الشبكة.

الجانب الاقتصادي

الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل

للتوربينات الكهربائية والطاقة الكهرومائية مزايا تكلفة معينة عند التطبيق على نطاق واسع. رغم أن الاستثمار الأولي في بناء التوربينات الكهربائية والمحطات الكهرومائية مرتفع، فإن تكاليف التشغيل لديها منخفضة نسبياً. بمجرد البناء، تكون موارد الرياح والمياه مجانية، مع الحاجة فقط لصيانة وإدارة المعدات. على سبيل المثال، تتمتع المزارع الكبيرة للرياح والمحطات الكهرومائية بحياة خدمة طويلة ويمكنها الاستمرار في إنتاج الكهرباء لعقود بتكلفة منخفضة نسبياً تنتشر على مدى الوقت.

تكلفة الاستثمار الأولي للألواح الشمسية مرتفعة أيضًا، ومع التقدم المستمر في التكنولوجيا، رغم أن أسعارها تتناقص تدريجياً، لا تزال تتطلب مساحة تركيب أكبر ومعدات داعمة. بالإضافة إلى ذلك، تقل كفاءة الألواح الشمسية مع مرور الوقت وتتطلب استبدالاً دوريًا، مما يزيد من تكاليف التشغيل.

تأثير الحجم

من الأسهل تحقيق اقتصاديات الحجم مع توربينات الرياح والطاقة الكهرومائية. يمكن للمزارع الكبيرة للرياح والمحطات الكهرومائية إنتاج كميات كبيرة من الكهرباء لتلبية الطلب الكبير على الكهرباء. مع زيادة الحجم، يمكن تقليل التكاليف الوحدية بشكل أكبر. على سبيل المثال، يمكن أن تصل بعض المحطات الكهرومائية الكبيرة إلى طاقة مركبة بقدرة مليون كيلووات أو أكثر، قادرة على توفير تزود كهربائي مستقر لمنطقة أو دولة بأكملها.

عند استخدام الألواح الشمسية على نطاق واسع، تكون محدودة بمساحة التركيب والموقع. رغم أنه يمكن توليد الكهرباء في مواقع مختلفة من خلال التركيب الموزع، إلا أن حجم الأنظمة الشمسية الفردية بشكل عام صغير نسبياً، ومن الصعب تحقيق نفس تأثيرات الحجم مثل محطات الرياح والطاقة الكهرومائية الكبيرة.

قابلية التكيف البيئي

كفاءة استخدام الأرض

للتوربينات الكهربائية والمحطات الكهرومائية مزايا معينة في استخدام الأرض. يمكن عادة تركيب توربينات الرياح في السهول المفتوحة أو الجبال أو البحر، وتحتل مساحة أرضية صغيرة نسبياً، ويمكن الجمع بينها وبين الصناعات الأخرى مثل الزراعة والرعي لتحسين كفاءة استخدام الأرض. على سبيل المثال، في بعض المناطق العشبية، يمكن أن تتعايش توربينات الرياح مع الرعي دون التأثير على الاستخدام الطبيعي للأرض.

رغم أن محطة الطاقة الكهرومائية تحتاج إلى بناء خزانات، إلا أنها يمكن أن تحسن قيمة الاستخدام الشاملة للأراضي والمياه من خلال الاستخدام الشامل لمصادر الخزانات، مثل تطوير الأسماك والسياحة المائية.

تحتاج الألواح الشمسية إلى موقع تركيب كبير، عادة على سطح أو أرض مفتوحة. في التطبيقات الواسعة النطاق، قد تحتل كميات كبيرة من موارد الأرض وتفرض قيوداً معينة على استخدام الأرض.

التأثير البيئي

للتوربينات الكهربائية والطاقة الكهرومائية تأثير أقل نسبياً على البيئة. الطاقة الكهربائية هي مصدر طاقة نظيف لا ينتج عنه انبعاثات ملوثة ولديه تأثير أقل على جودة الهواء والتغير المناخي. رغم أن التوربينات الكهربائية ستنتج بعض الضوضاء أثناء التشغيل، إلا أنه يمكن التحكم فيها من خلال اختيار المواقع المناسبة والوسائل التقنية.

رغم أن توليد الطاقة الكهرومائية سيحدث تأثيراً معيناً على النظام البيئي لنهر، إلا أنه يمكن تقليل التأثير البيئي من خلال اتخاذ تدابير مثل ضمان التدفق البيئي وإنشاء قنوات هجرة الأسماك.

ستستهلك عملية إنتاج الألواح الشمسية كمية كبيرة من الطاقة والموارد، وستنتج بعض الانبعاثات الملوثة. بالإضافة إلى ذلك، سيكون التخلص من الألواح الشمسية يشكل ضغطاً معيناً على البيئة.