أعلنت دولة قطر، خلال شهر يناير الماضي، عن خططٍ طموحةٍ لإنشاء محطة الخرسعة للطاقة الشمسية، وهو مشروع يمثل خطوة أولى على الطريق لتلبية أحد الأهداف الوطنية طويلة المدى المتمثلة في إنتاج 20 بالمائة من الكهرباء من الطاقة الشمسية بحلول عام 2030.

ويؤدي معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، التابع لجامعة حمد بن خليفة، دورًا محوريًا في هذا المشروع بإجرائه لأبحاث رئيسية للمساعدة في تعزيز استفادة دولة قطر من الطاقة الشمسية و التي تتميز بتوفرها في البلاد طوال العام. ويتعاون المعهد مع الشركات الفائزة بعطاء إنشاء هذا المشروع، وهي شركة توتال الفرنسية، وشركة ماروبيني اليابانية، بالإضافة إلى مؤسسة كهرماء، بهدف توفير البيانات والقياسات الرئيسية لضمان تطوير محطة الطاقة الشمسية بالشكل الأمثل، في إطار مشروع سراج.

ثلاثة علماء هم الدكتور أنطونيو سانفيليبو، والدكتورة فيرونيكا برموديز، والدكتور سدريك أندري بروسيلو،  يديرون مشاركة معهد قطر لأبحاث البيئة و الطاقة في أكبر مشروع للطاقة الشمسية بدولة قطر. وبمجرد بدء التشغيل الكامل للمشروع، من المتوقع أن تنتج المحطة المزمع إقامتها على مساحة 1000 هكتار، أي ما يعادل 10 كيلو متر مربع، بتكلفة تقديرية تبلغ 1.7 مليار ريال قطري، كمية من الطاقة الكهربائية تبلغ 800 ميجاوات ، وهو ما يمثل عُشر الطلب الحالي على الطاقة الكهربائية بدولة قطر.

وقد شارك العلماء الثلاثة وفرقهم بمركز الطاقة التابع لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة في المشروع منذ بدايته لضمان توفير بيانات القياسات الشمسية، وهي واحدة من الوظائف الأساسية لبرنامج إدارة الطاقة في المعهد.

و قد وضح الدكتور سانفيليبو بأنه: "لدينا معدات متخصصة جدًا تُسجل المكونات المختلفة لأشعة الشمس بشكل آنيّ، ولدينا 14 محطة للرصد الشمسي منتشرة في جميع أنحاء قطر، تشمل محطةً بمنطقة الخرسعة."

وأضاف: "من الجوانب الرئيسية لمشاركة المعهد في هذا المشروع توفير بيانات دقيقة عن الموارد الشمسية لتقليل احتمالات الوقوع في خطأ عند حساب أهلية المشروع للتمويل المصرفي، أي كمية الطاقة الشمسية التي ستتمكن المحطة من إنتاجها بناءً على حجم الطاقة الشمسية القابلة للاستغلال في منطقة المحطة. وعبر قيامنا بذلك، فقد زودنا الشركات التي المتنافسة على عطاء مؤسسة كهرماء ببيانات جُمِعَت على مدار أربع سنوات من محطات الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى بيانات مستمدة من أجهزة استقبال بث الأقمار الصناعية بالمعهد."

بالإضافة إلى البيانات التي ساعدت مقدمي العطاءات على تقييم إمكانية التمويل المصرفي لعروضهم، فقد طور المعهد كذلك خدمة التنبؤ بمقدار الطاقة الشمسية المتوفرة على مدار العام اضافة الى أطلسٍ شمسيٍ اعد بواسطة علماء المعهد. وتُشكل القدرة على التنبؤ المسبق بمقدار الطاقة الشمسية لعدة دقائق وساعات وأيام عاملاً بالغ الأهمية لتحسين دمج الطاقة الشمسية في شبكة الطاقة عبر ضمان استقرار الشبكة والاستخدام الكفؤ لموارد الطاقة المتنوعة، وتنظيم العمل في أسواق الطاقة. ويمتلك الأطلس الشمسي القدرة على قياس الجوانب المختلفة للإشعاع الشمسي والإنتاج المتوقع للطاقة الشمسية التي يمكن جمعها آخذةً في الاعتبار مجموعة فريدة من التحديات البيئية التي تواجه المناخات الصحراوية.

وحول هذا الموضوع، قالت الدكتورة فيرونيكا برموديز: "سوف يساعد أطلس الطاقة الشمسية الذي طوره المعهد دولة قطر على تحديد الموقع المثالي لإنشاء محطات الطاقة الشمسية في البلاد، حيث يقيس الإشعاع الشمسي في مناطق مختلفة من دولة قطر، وكمية الطاقة الشمسية التي يمكن إنتاجها في كافة انحاء الدولة."

وبالتوازي مع طرح الأطلس الشمسي، فقد أسَّس معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة كذلك اتحادًا للطاقة الشمسية، بالتعاون مع شركاء محليين ودوليين رائدين (من بينهم مؤسسة كهرماء، وشركة توتال، وشركة هانوها كيوسيلز) لإجراء أبحاث رئيسية تركز على دراسة خصائص المناخ المحلي لتعزيز جهودهم العالمية.  

يقوم اتحاد الطاقة الشمسية المذكور باستخدام موقع الاختبار المُنشأ في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، وهو مرفق تبلغ مساحته 35,000 مترًا مربعًا، لفهم سلوكيات تكنولوجيا الألواح الكهروضوئية الشمسية بالإضافة إلى انظمة تتبع الاشعاع الشمسي للتعامل مع التحديات الرئيسية التي يمكن توقعها من تشغيل الألواح الكهروضوئية في قطر.

وقال الدكتور بروسيلو: "ترتبط معظم التحديات التي تواجه دولة قطر بعوامل تحمل الظروف المناخية و تراكم الاتربة على الالواح، وهو ما يمكن أن يؤثر بشكلٍ سلبيٍ على الوحدات الكهروضوئية، والمحولات وأجهزة تتبع الاشعة الشمسية. نحن نقيِّم خلال أبحاثنا اثر عامل تراكم الاتربة، ، أي أننا نقيس كمية الطاقة التي ستُفقد بسبب الاتربة التي تتراكم على الوحدات، وهو ما يمكننا من تحديد أفضل الوسائل التكنولوجية التي يمكن تشغيلها لتخفيف هذا اثر هذا التراكم والتنبؤ بحجم الطاقة الشمسية التي يمكن إنتاجها لتقليل تكاليف التشغيل والصيانة." 

ضمن الوسائل التكنولوجية المتطورة التي تُستخدم للتعامل مع التحديات المتعلقة بتحمل الظروف المناخية , تراكم الاتربة ، وإنتاج أعلى كمية ممكنة من الكهرباء تقنيات مثل الوحدات ثنائية الوجه المزودة بمحور واحد , تقنية تتبع الأشعة الشمسية وتقنية التنظيف الآلي. بالرغم من ان هذه الوسائل التكنولوجية ليست هي السائدة حاليا في الانظمة الشمسية لكنها تكتسب زخمًا قويًا حول العالم، وتساهم الظروف البيئية السائدة في قطر في جعلها وثيقة الصلة بالبلاد على وجه الخصوص.

وقالت الدكتورة فيرونيكا: "تتميز الوحدت ثنائية الوجه بقدرتها على استقطاب أشعة الشمس ليس فقط من الأسطح المعرضة للشمس، ولكن كذلك من الجانب الخلفي المواجه للأرض. و تعزز هذه التكنولوجيا قدرتنا على اجتناء كميات كبيرة من الطاقة بفضل المعدل العالي لانعكاس الاشعة الشمسية من سطح الارض الذي يمكن قياسه في قطر."

وقد جرى التأكيد على جدوى الوحدات ثنائية الوجه خلال المؤتمر الدولي لعلاقة الترابط بين الطاقة والمياه والبيئة المستدامة في المناخات الصحراوية 2019، وهو مؤتمر رائد نظمه معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة خلال شهر ديسمبر 2019. وأكد خبراء الطاقة العالميين، الذين حضروا ورشة عمل الألواح الكهروضوئية في البيئات الصحراوية التي عقدت قبل المؤتمر، من جدوى استخدام الوحدات ثنائية الوجه مع أجهزة التتبع في المنطقة، وأشاروا إلى أهميتها في التعامل مع التحديات الخاصة التي تواجه المنطقة وقدرتها على تعزيز الجهود الرامية لتقليل تكلفة الكهرباء المنتجة بواسطة الألواح الكهروضوئية.

على مدار السنوات العشر الماضية، حدث انخفاض متواصل في أسعار الأنظمة الكهروضوئية حيث تبلغ تكلفتها اليوم عشر تكلفتها في عام 2010. ويعني هذا أن تركيب الأنظمة الكهروضوئية قد أصبح خيارًا جذابًا في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، التي شهدت تقديم أقل العطاءات من بين جميع العروض المقدمة في جميع أنحاء العالم. 

وقال الدكتور بروسيلو: "أصبح سعر الكهرباء الناتجة عن الطاقة الشمسية منخفضًا للغاية في الوقت الراهن مع تحديد مؤسسة كهرماء للتكلفة عند مستوى 1.74 سنتًا للكيلو وات في الساعة، وهو ما يعني أنه بناءً على حجم محطة الخرسعة، وفي ضوء التكنولوجيا المتطورة المستخدمة وتكلفتها، سيكون مشروع سراج من علامة بارزة في المنطقة والعالم."

ومع دخول مشروع سراج مرحلة الانشاء، سوف يستمر معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة في تقديم خبراته ورؤاه لتحقيق الأهداف التي وضعتها دولة قطر في هذا المجال وتجاوز سقف التوقعات في هذا الصدد. 

وقال الدكتور سانفيليبو: "تمثَّل الهدف الاجمالي الخاص بالطاقة الشمسية لعام 2020 في إنتاج 2% من إجمالي كمية الكهرباء المستخدمة في دولة قطر, وبناءً على حساباتنا، فإننا مستعدون لتجاوز هذا الهدف،و أننا نمضي قدمًا على الطريق الصحيح لتلبية الهدف المحدد لعام 2030 وهو إنتاج 20% من الكمية الإجمالية للكهرباء المستخدمة في قطر من الطاقة الشمسية." 

بدوره، صرَّح الدكتور مارك فيرميرش، المدير التنفيذي لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، قائلًا: "يمثل هذا المشروع إنجازًا كبيرًا لدولة قطر، وهو هدف يتشرف علماء معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة ومهندسوه بأداء دور بازر فيه عبر التعاون عن كثب مع جميع الأطراف المعنية لدعم البلاد في تحقيق أهدافها الطموحة في مجال الطاقة المستدامة. وقد كان هناك تآزر كبير بين جميع الأطراف المعنية المشاركة، حيث وفَّر هذا المشروع فرصةً رائعةً للمعهد لتقديم خبراته ودعمه منذ البداية. وسوف تضمن الأبحاث والبيانات الرئيسية التي قدمناها لهذا المشروع الرائع وغير المسبوق تمكين مقدمي العروض الفائزين من توفير الكهرباء الناتجة عن الطاقة الشمسية إلى البلاد بشكلٍ معتمد و موثوقٍ."