الجدوى الاقتصادية للاستثمار في مشاريع الطاقة الشمسية العائمة في الخزانات والسدود السعودية: تحليل التكاليف والعوائد ودورها في تعزيز كفاءة إنتاج الطاقة وتقليل التبخر

تشهد المملكة العربية السعودية تحولاً جذرياً في قطاع الطاقة ضمن رؤية 2030، حيث تستهدف توليد 50% من الكهرباء من مصادر متجددة بحلول عام 2030. في هذا السياق، تبرز تقنية الطاقة الشمسية العائمة (Floating Solar PV) كحل مبتكر يجمع بين إنتاج الطاقة النظيفة والحفاظ على الموارد المائية. تشير الدراسات الأولية إلى أن تركيب الألواح الشمسية على سطح الخزانات والسدود يمكن أن يقلل التبخر بنسبة تصل إلى 80%، مع تحسين كفاءة الألواح بنسبة 10-15% بسبب تأثير التبريد. فهل يُعد هذا الاستثمار مجدياً اقتصادياً في ظل الظروف المناخية والهيدرولوجية السعودية؟ الإجابة: نعم، إذ تشير التحليلات الأولية إلى أن العائد على الاستثمار (ROI) قد يتجاوز 12% سنوياً مع فترة استرداد تتراوح بين 5 و7 سنوات، خاصة عند احتساب قيمة المياه الموفرة من التبخر.

ما هي تقنية الطاقة الشمسية العائمة وكيف تعمل؟

الطاقة الشمسية العائمة هي نظام يتم فيه تركيب الألواح الكهروضوئية على منصات عائمة مثبتة على سطح المسطحات المائية مثل الخزانات والسدود والبحيرات الاصطناعية. تعمل هذه الأنظمة بنفس مبدأ الأنظمة الأرضية، لكنها تستفيد من تأثير التبريد الطبيعي للماء لزيادة كفاءة التحويل. تتكون المنصة العائمة من هيكل بلاستيكي عالي الكثافة (HDPE) مقاوم للأشعة فوق البنفسجية، مع نظام تثبيت يمنع الانجراف. يتم ربط الألواح بعواكس كهربائية (Inverters) وكابلات بحرية لنقل الطاقة إلى الشبكة. في السعودية، تمتلك شركة "أكوا باور" (ACWA Power) خبرة في هذا المجال من خلال مشروع تجريبي في سد وادي جازان.

ما هي التكاليف الرأسمالية والتشغيلية لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة في السعودية؟

تتراوح التكاليف الرأسمالية (CAPEX) لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة بين 0.8 و1.2 مليون دولار لكل ميجاوات، مقارنة بـ 0.6-0.9 مليون دولار للأنظمة الأرضية. هذا الفارق يعود إلى تكلفة المنصة العائمة ونظام التثبيت. أما التكاليف التشغيلية (OPEX) فتقدر بنحو 15-20 ألف دولار لكل ميجاوات سنوياً، وهي أعلى قليلاً من الأرضية بسبب الحاجة إلى صيانة الأنظمة العائمة ومقاومة التآكل. ومع ذلك، يمكن تعويض هذه التكاليف من خلال زيادة إنتاجية الطاقة بنسبة 10-15% وانخفاض تكاليف التبريد. في السعودية، يمكن خفض التكاليف بنسبة 20-30% عند تنفيذ مشاريع واسعة النطاق بسبب وفورات الحجم.

كيف تساهم الطاقة الشمسية العائمة في تقليل التبخر من الخزانات والسدود؟

يعد تبخر المياه من الخزانات مشكلة كبيرة في المملكة، حيث تصل معدلات التبخر السنوية إلى 2-3 أمتار في المناطق الوسطى والشرقية. تغطي الألواح الشمسية العائمة سطح الماء بنسبة تتراوح بين 30% و70%، مما يقلل التبخر بنسبة تصل إلى 80% وفقاً لدراسات من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (KAUST). على سبيل المثال، يمكن لتركيب نظام عائم بقدرة 10 ميجاوات على خزان مياه أن يوفر حوالي 1.5 مليون متر مكعب من المياه سنوياً، وهو ما يعادل توفير مياه الشرب لـ 10,000 شخص. هذا التوفير في المياه له قيمة اقتصادية تقدر بنحو 0.5-1.0 ريال لكل متر مكعب، مما يضيف عائداً إضافياً للمشروع.

ما هي العوائد الاقتصادية المتوقعة من مشاريع الطاقة الشمسية العائمة؟

تشير التقديرات إلى أن العائد على الاستثمار (ROI) لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة في السعودية يتراوح بين 10% و15% سنوياً، مع فترة استرداد تتراوح بين 5 و7 سنوات. يعتمد ذلك على عدة عوامل: سعر بيع الكهرباء (حوالي 0.05 دولار/كيلوواط ساعة في السعودية)، الإنتاجية السنوية (1,800-2,000 كيلوواط ساعة لكل كيلوواط ذروة)، وتوفير المياه. على سبيل المثال، مشروع بقدرة 50 ميجاوات على سد وادي جازان يمكن أن يحقق إيرادات سنوية تبلغ حوالي 5 ملايين دولار من الكهرباء، بالإضافة إلى 1.5 مليون دولار من توفير المياه. كما يمكن الاستفادة من آليات الكربون (Carbon Credits) حيث يمكن بيع شهادات خفض الانبعاثات بسعر 10-20 دولاراً للطن.

هل توجد مخاطر أو تحديات تواجه هذه المشاريع في المملكة؟

نعم، تواجه مشاريع الطاقة الشمسية العائمة عدة تحديات في السعودية. أولاً، العواصف الترابية والرمال قد تؤثر على كفاءة الألواح وتتطلب تنظيفاً دورياً. ثانياً، التغيرات في منسوب المياه بسبب التبخر أو التصريف قد تؤثر على استقرار المنصة. ثالثاً، التكاليف الرأسمالية المرتفعة نسبياً مقارنة بالأنظمة الأرضية. رابعاً، الحاجة إلى خبرات فنية متخصصة في التركيب والصيانة. وأخيراً، القيود البيئية مثل تأثير الظل على الحياة المائية. لكن يمكن التغلب على هذه التحديات من خلال استخدام تقنيات التنظيف الآلي، وأنظمة التثبيت المتطورة، والشراكة مع مراكز الأبحاث مثل مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (KACST).

متى يمكن تنفيذ أول مشروع تجاري واسع النطاق في السعودية؟

من المتوقع أن يتم الإعلان عن أول مشروع تجاري واسع النطاق للطاقة الشمسية العائمة في السعودية خلال عام 2027، بعد الانتهاء من المشاريع التجريبية الحالية. حالياً، تعمل وزارة الطاقة بالتعاون مع شركة "أكوا باور" و"جامعة الملك عبد الله" على مشروع تجريبي بقدرة 1.2 ميجاوات على سد وادي جازان، ومن المتوقع أن تظهر النتائج بحلول نهاية 2026. كما تخطط الهيئة السعودية للمياه (SWA) لتركيب أنظمة عائمة على بعض خزانات مياه الشرب في الرياض وجدة. وتشير التوقعات إلى أن السعة المركبة من الطاقة الشمسية العائمة قد تصل إلى 500 ميجاوات بحلول عام 2030، مما يساهم في تحقيق أهداف رؤية 2030 للطاقة المتجددة.

كيف تقارن الجدوى الاقتصادية للطاقة الشمسية العائمة بالطاقة الشمسية الأرضية في السعودية؟

عند المقارنة، نجد أن الطاقة الشمسية العائمة تتميز بتكاليف أرضية أقل (لا حاجة لشراء أراضٍ)، وإنتاجية أعلى بنسبة 10-15%، وتوفير في المياه. لكنها تتطلب استثماراً أولياً أعلى بنسبة 20-30%. في السعودية، حيث الأراضي الصحراوية وفيرة ورخيصة، قد تبدو الأنظمة الأرضية أكثر جاذبية من حيث التكلفة. لكن عند إضافة قيمة توفير المياه (خاصة في المناطق التي تعاني من ندرة المياه) وفوائد خفض التبخر، تصبح العائمة أكثر جدوى في المواقع التي توجد بها خزانات وسدود. على سبيل المثال، في منطقة عسير حيث تكثر السدود، يمكن أن تكون العائمة خياراً مثالياً. بشكل عام، يمكن القول إن الجدوى الاقتصادية تعتمد على الموقع وحجم المشروع، لكن العائمة تقدم قيمة مضافة واضحة في سياق الموارد المائية.

خاتمة: مستقبل الطاقة الشمسية العائمة في السعودية

تمثل الطاقة الشمسية العائمة فرصة استراتيجية للمملكة لتعزيز كفاءة إنتاج الطاقة وتقليل الفاقد المائي في آن واحد. رغم التحديات التقنية والاقتصادية، فإن العوائد المتوقعة - بما في ذلك توفير المياه وخفض الانبعاثات - تجعلها استثماراً جاذباً. مع تقدم التقنيات وانخفاض التكاليف، من المتوقع أن تلعب هذه المشاريع دوراً محورياً في تحقيق أهداف رؤية 2030 للطاقة المتجددة والاستدامة المائية. وتشير التوقعات إلى أن السوق السعودي للطاقة الشمسية العائمة قد ينمو بمعدل سنوي مركب يبلغ 15% خلال العقد القادم، ليصل إلى استثمارات تتجاوز 2 مليار دولار بحلول 2035.