الجدوى الاقتصادية لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة في الخزانات المائية السعودية: تكامل تحلية المياه والزراعة

في وقت تسعى فيه السعودية إلى تحقيق أهداف رؤية 2030 في تنويع مصادر الطاقة وترشيد استهلاك المياه، تبرز تقنية الطاقة الشمسية العائمة (Floating Solar PV) كحل مبتكر يجمع بين إنتاج الكهرباء والحفاظ على الموارد المائية. تشير تقديرات وزارة الطاقة السعودية إلى أن المملكة تمتلك أكثر من 500 خزان مائي موزعة على مختلف المناطق، تبلغ سعتها الإجمالية نحو 2.5 مليار متر مكعب. تركيب ألواح شمسية عائمة على هذه الخزانات يمكن أن يولد ما يصل إلى 50 جيجاواط من الطاقة النظيفة، مع تقليل تبخر المياه بنسبة تصل إلى 70%، مما يعزز الجدوى الاقتصادية لمشاريع تحلية المياه والزراعة.

ما هي الطاقة الشمسية العائمة وكيف تعمل في الخزانات المائية؟

الطاقة الشمسية العائمة هي تقنية تركيب الألواح الكهروضوئية على منصات عائمة فوق المسطحات المائية، مثل الخزانات والبحيرات والسدود. تعمل هذه الألواح بنفس مبدأ الأنظمة الأرضية، لكنها تستفيد من تأثير التبريد الطبيعي للماء لزيادة كفاءتها بنسبة 5-10%. في السعودية، يمكن تركيب هذه الأنظمة على الخزانات المائية المستخدمة لأغراض الشرب والري والصناعة، مما يوفر مساحات كبيرة من الأراضي القاحلة.

كيف تساهم الطاقة الشمسية العائمة في خفض تكاليف تحلية المياه؟

تحلية المياه تعتمد بشكل كبير على الطاقة الكهربائية، حيث تمثل تكاليف الطاقة ما بين 30% إلى 50% من إجمالي تكلفة إنتاج المتر المكعب من المياه المحلاة. باستخدام الطاقة الشمسية العائمة، يمكن توفير كهرباء نظيفة ومنخفضة التكلفة لمحطات التحلية القريبة من الخزانات. على سبيل المثال، محطة تحلية المياه في الجبيل تستهلك حوالي 300 ميجاواط يومياً؛ توفير 20% من هذه الطاقة عبر الألواح العائمة يخفض التكلفة السنوية بنحو 150 مليون ريال سعودي. كما أن قرب مصدر الطاقة من محطة التحلية يقلل من خسائر النقل والتوزيع.

لماذا تعتبر الطاقة الشمسية العائمة حلاً مثالياً للزراعة في السعودية؟

الزراعة في السعودية تواجه تحديات كبيرة، أبرزها ندرة المياه وارتفاع تكاليف الطاقة اللازمة للري والتبريد. الطاقة الشمسية العائمة توفر حلاً مزدوجاً: أولاً، توليد الكهرباء اللازمة لتشغيل مضخات الري وأنظمة التبريد في البيوت المحمية. ثانياً، تقليل تبخر المياه من الخزانات المكشوفة، مما يحافظ على الموارد المائية. تشير الدراسات إلى أن تغطية 30% من مساحة الخزان بالألواح العائمة يقلل التبخر بنسبة 70%، مما يوفر ملايين الأمتار المكعبة من المياه سنوياً. هذا التكامل يعزز الأمن الغذائي ويخفض تكاليف الإنتاج الزراعي.

ما هي الجدوى الاقتصادية لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة في السعودية؟

الجدوى الاقتصادية تعتمد على عدة عوامل: تكلفة التركيب، سعر بيع الكهرباء، تكاليف الصيانة، والعمر الافتراضي للمشروع. وفقاً لتقديرات هيئة تنظيم المياه والكهرباء، تتراوح تكلفة تركيب النظام الشمسي العائم بين 0.8 و1.2 ريال سعودي لكل واط، بينما تتراوح تكلفة التشغيل والصيانة السنوية بين 1% و2% من التكلفة الرأسمالية. بمتوسط إشعاع شمسي يبلغ 2200 كيلوواط ساعة لكل متر مربع سنوياً، يمكن للنظام العائم توليد كهرباء بتكلفة تتراوح بين 0.05 و0.08 ريال سعودي لكل كيلوواط ساعة، مما يجعلها منافسة لمصادر الطاقة التقليدية. فترة استرداد رأس المال تتراوح بين 5 و7 سنوات، مع عائد داخلي يتراوح بين 12% و18%.

ما هي التحديات التي تواجه تنفيذ هذه المشاريع في السعودية؟

رغم الفوائد الكبيرة، تواجه الطاقة الشمسية العائمة عدة تحديات: أولاً، التكلفة الأولية المرتفعة نسبياً مقارنة بالأنظمة الأرضية بسبب الحاجة إلى هياكل عائمة مقاومة للتآكل. ثانياً، تأثير الألواح على جودة المياه ونمو الطحالب، مما يتطلب دراسات بيئية دقيقة. ثالثاً، الحاجة إلى صيانة دورية للألواح والمراسي في بيئة رطبة. رابعاً، محدودية الخبرات المحلية في تصميم وتركيب هذه الأنظمة. ومع ذلك، فإن الدعم الحكومي من خلال صندوق الاستثمارات العامة وبرامج كفاءة الطاقة يمكن أن يتغلب على هذه التحديات.

هل هناك مشاريع مماثلة في السعودية أو المنطقة؟

نعم، بدأت السعودية في تنفيذ مشاريع تجريبية للطاقة الشمسية العائمة. في عام 2024، أطلقت شركة المياه الوطنية مشروعاً تجريبياً على خزان مائي في مدينة الرياض بقدرة 10 ميجاواط. كما أن هناك مشروعاً في محافظة الخرج على خزان مائي يستخدم لتوليد الكهرباء لمحطة تحلية قريبة. على المستوى الإقليمي، تمتلك الإمارات مشروعاً ناجحاً في سد حتا بقدرة 5 ميجاواط، بينما تعتزم مصر تركيب أنظمة عائمة على بحيرة ناصر بقدرة 100 ميجاواط. هذه التجارب توفر دروساً قيمة للسعودية في توسيع نطاق المشاريع.

متى يمكن أن تصبح الطاقة الشمسية العائمة جزءاً من استراتيجية الطاقة السعودية؟

وفقاً لخطة وزارة الطاقة، من المتوقع أن تصل القدرة المركبة للطاقة الشمسية العائمة إلى 2 جيجاواط بحلول عام 2030، كجزء من هدف 58.7 جيجاواط للطاقة المتجددة. المشاريع التجريبية الحالية ستمهد الطريق لتوسيع النطاق، خاصة مع انخفاض تكاليف الألواح والهياكل العائمة. بحلول عام 2028، من المتوقع أن تصبح الطاقة الشمسية العائمة خياراً اقتصادياً جاذباً للاستثمار في الخزانات الكبيرة، خاصة تلك المرتبطة بمشاريع تحلية المياه والزراعة في المناطق الوسطى والشرقية.

خاتمة: نظرة مستقبلية

تمثل الطاقة الشمسية العائمة فرصة ذهبية للسعودية لتحقيق تكامل استراتيجي بين قطاعات الطاقة والمياه والزراعة. مع وجود أكثر من 500 خزان مائي، يمكن للمملكة أن تصبح رائدة عالمياً في هذا المجال، مما يعزز أمنها المائي والغذائي ويخفض انبعاثات الكربون. التحديات التقنية والمالية قابلة للحل من خلال الشراكات مع الشركات العالمية والاستفادة من تجارب الدول الرائدة. الاستثمار في هذه التقنية اليوم يعني اقتصاداً أكثر استدامة وقدرة على مواجهة تحديات التغير المناخي في المستقبل.