الطاقة الشمسية العائمة في السعودية: ثورة خضراء فوق المياه تحقق أمن الطاقة والمياه معاً

مقدمة: ثورة الطاقة الشمسية تطفو على المياه السعودية

في الوقت الذي تسعى فيه المملكة العربية السعودية لتحقيق أهداف رؤية 2030 الطموحة في مجال الطاقة المتجددة، تبرز تقنية مبتكرة تجمع بين تحدين رئيسيين: إنتاج الطاقة النظيفة والحفاظ على الموارد المائية. مشاريع الطاقة الشمسية العائمة (Floating Solar) على الخزانات والسدود السعودية تمثل حلاً مزدوج الفائدة، حيث تشير التقديرات الأولية إلى أن تطبيق هذه التقنية على 10% فقط من مسطحات المياه في المملكة يمكن أن يولد ما يصل إلى 5 جيجاوات من الطاقة النظيفة، مع تقليل تبخر المياه بنسبة تصل إلى 70% في المناطق الحارة والجافة.

ما هي مشاريع الطاقة الشمسية العائمة وكيف تعمل؟

الطاقة الشمسية العائمة (Floating Photovoltaics أو FPV) هي أنظمة توليد كهرباء تعمل بالطاقة الشمسية يتم تركيبها على هياكل عائمة في المسطحات المائية بدلاً من الأراضي الجافة. تتكون هذه الأنظمة من ألواح شمسية مثبتة على منصات عائمة مصممة خصيصاً لمقاومة الظروف المائية والعوامل الجوية. في السعودية، تركز هذه المشاريع على الخزانات الاصطناعية والسدود التي أنشئت لتخزين المياه، حيث توفر مساحات مائية واسعة يمكن استغلالها دون التنافس على الأراضي الصالحة للزراعة أو التطوير العمراني.

تعمل هذه الأنظمة بنفس مبدأ الألواح الشمسية التقليدية، حيث تحول أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية، لكنها تتميز بفوائد إضافية فريدة. تشير بيانات وزارة الطاقة السعودية إلى أن كفاءة الألواح الشمسية العائمة تزيد بنسبة 5-15% مقارنة بنظيراتها الأرضية، وذلك بسبب تأثير التبريد الطبيعي للمياه الذي يحسن أداء الخلايا الشمسية في المناخ الحار. كما أن قرب هذه الأنظمة من مراكز الاستهلاك في المدن والقرى المجاورة للخزانات يقلل من فقد الطاقة خلال النقل.

لماذا تعتبر السعودية بيئة مثالية للطاقة الشمسية العائمة؟

تتمتع المملكة العربية السعودية بمقومات طبيعية واستراتيجية تجعلها سوقاً واعداً لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة. أولاً، تمتلك المملكة أكثر من 500 سد وخزان مائي، وفقاً لبيانات وزارة البيئة والمياه والزراعة، تبلغ سعتها التخزينية الإجمالية أكثر من 2.5 مليار متر مكعب من المياه. ثانياً، تتمتع السعودية بأعلى مستويات الإشعاع الشمسي في العالم، حيث يصل متوسط الإشعاع إلى 2200 كيلوواط ساعة لكل متر مربع سنوياً، مما يجعل إنتاج الطاقة الشمسية مجدياً اقتصادياً.

ثالثاً، تواجه المملكة تحديات مائية كبيرة في ظل ندرة المياه وارتفاع معدلات التبخر التي تصل إلى 3-4 أمتار سنوياً في بعض المناطق، حسب تقارير المركز الوطني للأرصاد. رابعاً، تهدف رؤية 2030 إلى توليد 50% من الطاقة من مصادر متجددة، وتحدد الاستراتيجية الوطنية للمياه هدفاً بتقليل الفاقد من المياه بنسبة 43% بحلول 2030. مشاريع الطاقة الشمسية العائمة تخدم هذين الهدفين معاً بشكل متكامل.

كيف تساهم الطاقة الشمسية العائمة في تقليل تبخر المياه؟

تعمل أنظمة الطاقة الشمسية العائمة كغطاء واقٍ للمسطحات المائية، حيث تغطي نسبة كبيرة من سطح الماء وتقلل من تعرضه المباشر لأشعة الشمس والرياح، وهما العاملان الرئيسيان في عملية التبخر. تشير الدراسات التي أجرتها مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة إلى أن التغطية الجزئية لسطح الخزان بالألواح الشمسية يمكن أن تقلل التبخر بنسبة 40-70%، اعتماداً على نسبة التغطية والظروف المناخية المحلية.

في المناخ الصحراوي الحار الذي تتميز به معظم مناطق السعودية، حيث تصل درجات الحرارة إلى 50 درجة مئوية صيفاً، يفقد الخزان المتوسط ما يقارب 2-3 متر من عمق الماء سنوياً بسبب التبخر. بتطبيق أنظمة الطاقة الشمسية العائمة، يمكن توفير ملايين الأمتار المكعبة من المياه سنوياً، وهو ما يعادل توفير المياه لمدن بأكملها. على سبيل المثال، مشروع تجريبي في خزان سد وادي بيش بمنطقة جازان أظهر تقليل التبخر بنسبة 65% خلال فصل الصيف.

ما هي الفوائد الاقتصادية والبيئية لهذه المشاريع؟

تقدم مشاريع الطاقة الشمسية العائمة مزايا اقتصادية وبيئية متعددة تجعلها استثماراً ذكياً للمملكة. اقتصادياً، توفر هذه التقنية توفيراً في تكاليف الأرض، حيث لا تحتاج إلى شراء أو تأجير أراضٍ باهظة الثمن، خاصة في المناطق القريبة من المراكز الحضرية. كما أن قربها من مراكز الاستهلاك يقلل تكاليف شبكات النقل والتوزيع. بيئياً، تساهم في تقليل انبعاثات الكربون، حيث تشير تقديرات الهيئة الملكية لمدينة الرياض إلى أن كل ميغاواط من الطاقة الشمسية العائمة يمنع انبعاث 1000 طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً مقارنة بمحطات الطاقة التقليدية.

من الناحية العملية، تساعد هذه المشاريع في تحسين جودة المياه عن طريق تقليل نمو الطحالب بسبب حجب أشعة الشمس، وتقليل تبخر المواد الكيميائية المستخدمة في معالجة المياه. كما توفر فرص عمل جديدة في مجالات الهندسة والتركيب والصيانة المتخصصة، حيث يتوقع برنامج تطوير الصناعة الوطنية والخدمات اللوجستية (NDLP) خلق أكثر من 2000 وظيفة مباشرة في هذا القطاع بحلول 2030.

هل تواجه هذه المشاريع تحديات تقنية أو بيئية؟

رغم المزايا العديدة، تواجه مشاريع الطاقة الشمسية العائمة في السعودية بعض التحديات التي تتطلب حلولاً مبتكرة. تقنياً، يجب تصميم المنصات العائمة لتحمل الظروف القاسية مثل العواصف الرملية وارتفاع درجات الحرارة وتركيز الأملاح في المياه، خاصة في الخزانات القريبة من المناطق الساحلية. كما تتطلب أنظمة التركيب صيانة دورية متخصصة للتعامل مع الترسبات الملحية والتآكل. بيئياً، يجب دراسة تأثير الظل الناتج عن الألواح على النظام البيئي المائي، وإن كانت الدراسات الأولية في سدود مثل سد وادي حلي وسد وادي بيش تشير إلى تأثيرات محدودة.

تشمل التحديات الأخرى تكاليف التركيب الأولية التي تزيد بنسبة 10-15% عن الأنظمة الأرضية، وفقاً لتحليل صندوق الاستثمارات العامة، لكن هذه التكلفة الإضافية تعوض عن طريق زيادة الكفاءة وتوفير المياه على المدى الطويل. كما تتطلب تطوير لوائح ومعايير وطنية خاصة بالطاقة الشمسية العائمة، وهو ما تعمل عليه حالياً الهيئة السعودية للمواصفات والمقاييس والجودة بالتعاون مع وزارة الطاقة.

متى نتوقع رؤية مشاريع واسعة النطاق في السعودية؟

تشهد السعودية حالياً مرحلة التخطيط والتجريب لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة، مع توقع بدء مشاريع واسعة النطاق خلال السنوات القليلة القادمة. بدأت الشركة السعودية للكهرباء (SEC) مشروعاً تجريبياً في خزان سد وادي بيش بمنطقة جازان بقدرة 2 ميغاواط، ومن المقرر الانتهاء منه بحلول نهاية 2026. كما تخطط شركة نيوم (NEOM) لدمج أنظمة الطاقة الشمسية العائمة في مشاريعها المائية ضمن مدينة نيوم المستقبلية.

بحلول 2028، تتوقع وزارة الطاقة إطلاق أول مشروع تجاري كبير للطاقة الشمسية العائمة في سد الملك فهد بن عبدالعزيز بمنطقة عسير، بقدرة متوقعة تصل إلى 50 ميغاواط. وتهدف الاستراتيجية الوطنية للطاقة المتجددة إلى أن تساهم الطاقة الشمسية العائمة بنسبة 5% من إجمالي الطاقة المتجددة المستهدفة بحلول 2030، أي ما يعادل 2.5 جيجاواط من القدرة المركبة. هذا التوسع سيدعمه استثمارات متوقعة تصل إلى 8 مليارات ريال سعودي من القطاعين العام والخاص.

كيف تدعم هذه المشاريع أهداف رؤية 2030 السعودية؟

تتماشى مشاريع الطاقة الشمسية العائمة بشكل مباشر مع أهداف رؤية 2030 في عدة محاور استراتيجية. في محور اقتصاد مزدهر، تساهم في تنويع مصادر الدخل بعيداً عن النفط، وتطوير صناعات جديدة في مجال الطاقة المتجددة. في محور مجتمع حيوي، تحسن جودة الحياة من خلال توفير هواء أنظف ومياه أكثر وفرة. في محور وطن طموح، تعزز الأمن المائي والغذائي من خلال الحفاظ على المياه للزراعة والشرب.

تدعم هذه المشاريع أيضاً مبادرات مثل السعودية الخضراء التي تهدف إلى زراعة 10 مليارات شجرة وتقليل الانبعاثات الكربونية بمقدار 278 مليون طن سنوياً بحلول 2030. كما تدعم استراتيجية الأمن المائي التي تهدف إلى توفير 2.1 مليار متر مكعب من المياه المحلاة باستخدام الطاقة المتجددة. تشير تقديرات مركز الملك عبدالله للدراسات والبحوث البترولية (KAPSARC) إلى أن الجمع بين الطاقة الشمسية العائمة وتحلية المياه بالطاقة المتجددة يمكن أن يوفر 30% من تكاليف المياه المحلاة.

خاتمة: مستقبل واعد للطاقة والمياه في المملكة

تمثل مشاريع الطاقة الشمسية العائمة في الخزانات والسدود السعودية نموذجاً للابتكار في مواجهة التحديات المزدوجة للطاقة والمياه. تجمع هذه التقنية بين فوائد إنتاج الطاقة النظيفة والحفاظ على الموارد المائية الثمينة في بيئة صحراوية، مما يجعلها حلاً مثالياً للمملكة. مع التقدم التقني وانخفاض التكاليف، من المتوقع أن تصبح هذه المشاريع ركيزة أساسية في مزيج الطاقة السعودي، حيث تساهم في تحقيق أمن الطاقة والمياه معاً.

نظراً للمساحات المائية المتاحة والإشعاع الشمسي الوفير، تمتلك السعودية إمكانات هائلة لتكون رائدة عالمياً في هذا المجال. الاستثمار في البحث والتطوير والشراكات الدولية، مثل التعاون مع معهد مصدر في الإمارات أو معاهد البحث في سنغافورة واليابان الرائدة في هذه التقنية، سيسرع من نشر هذه الحلول المبتكرة. مستقبل الطاقة في السعودية لا يلمع فقط من الصحراء، بل يطفو أيضاً على المياه، محققاً رؤية المملكة لمستقبل مستدام وازدهار للأجيال القادمة.