منذ تأسيسه في عام 2018، أصبح اتحاد الطاقة الشمسية، الذي أطلقه معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة بجامعة حمد بن خليفة، كيانًا رائدًا على مستوى العالم في مجال البحوث وتطوير تقنيات الطاقة الشمسية المحسّنة للمناخات الصحراوية.

ويستفيد اتحاد الطاقة الشمسية، الذي يبلغ عدد أعضائه سبعة أفراد مع تزايد هذا العدد باستمرار، من خبرات المعهد ومرافق اختبار الطاقة الشمسية المتوافرة فيه، بما في ذلك مرفق الاختبار الخارجي، ومختبر الموثوقية الكهروضوئية الذي افتتح مؤخرًا. ويتميز مرفق الاختبار الخارجي بأنه عبارة عن محطة ميدانية تبلغ مساحتها 35,000 مترًا مربعًا مزودة بأحدث تقنيات وأنظمة الطاقة الشمسية التي تسمح بتحسين الأداء الكهروضوئي في قطر والمناخات القاسية في المناطق المشابهة، وتطوير حلول للتخفيف من تدهور الطاقة الشمسية بمرور الوقت بفعل التعرض للمؤثرات الخارجية. من جانبه، يتكون مختبر الموثوقية الكهروضوئية من معدات وأدوات عالمية المستوى لاختبار الوحدات الدقيقة وغرف بيئية لمحاكاة حالات التدهور الخارجية. ويكمل مختبر الموثوقية الكهروضوئية النتائج الميدانية ويساهم في تطوير حلول مخصصة لدولة قطر والمنطقة. ويجري أعضاء اتحاد الطاقة الشمسية مشاريع بحثية مشتركة غير تنافسية وخاصة تنافسية في مجالات تخفيف التلوث، وتنظيف الوحدات الكهروضوئية، والتنبؤ بإنتاج الطاقة الكهروضوئية، وغيرها من المجالات. 

وفي إطار الجهود التي يبذلها الاتحاد لزيادة إنتاجية الطاقة الكهروضوئية في الظروف الصحراوية، اختبر الاتحاد أكثر من 25 تقنية مختلفة للوحدات الكهروضوئية في مرفق الاختبار الخارجي. ونتيجةً لتزايد الاهتمام الدولي بمحطات الطاقة الكهروضوئية في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، يهتم الاتحاد بشكل خاص بالوحدات الكهروضوئية ثنائية الوجه، وهي وحدات قادرة على إنتاج الطاقة من الجانبين الأمامي والخلفي، مع الاستفادة من الانعكاسية العالية لبياض أراضي دولة قطر. وقد أثبتت القياسات التي جرت في مرفق الاختبار الخارجي التابع للمعهد أن البياض المنعكس من أراضي دولة قطر يزيد على نسبة 40٪، وهو ما يمكن أن يعزز من إنتاج الكهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية ثنائية الاتجاه. وفي ضوء ذلك، تساهم الأبحاث التي أجراها كل من مرفق الاختبار الخارجي التابع للمعهد واتحاد الطاقة الشمسية في تحسين عملية فهم الظروف المحيطة، وهو ما يؤدي إلى تحسين التقنيات المستخدمة، فضلاً عن إعداد النظام لتحسين الاقتصاديات ونماذج الأعمال لمحطات الطاقة الكهروضوئية في قطر والبيئات المشابهة. 

وإلى جانب دعمها لاتحاد الطاقة الشمسية، تساعد مرافق معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة في التخطيط لمشروع "سراج" وتنفيذه. وقد اقترح المعهد استخدام وحدات ثنائية الوجه في محطة الطاقة الكهروضوئية "سراج 1" بدولة قطر، التي تبلغ طاقتها الإنتاجية 350 ميجاوات، إلى جانب استخدام أجهزة التتبع، التي أصبحت تستخدم بشكل متكرر في المحطات الكهروضوئية الكبرى التي لا تزال بحاجة إلى إيجاد الطرق المثلى للتعامل مع أجهزة التتبع والوحدات المركبة. وفي هذا الصدد، ستكون البيانات المستمدة من مشروع أبحاث تعقب اتحاد الطاقة الشمسية مفيدة بشكل خاص في الجهود المبذولة للتطوير المستمر للطاقة الكهروضوئية في قطر.

وقالت الدكتورة فيرونيكا بيرموديز، مدير أبحاث أول بمركز الطاقة في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة: "يتمثل هدفنا من إنشاء اتحاد الطاقة الشمسية في الجمع بين الباحثين، ومنتجي التكنولوجيا، ومطوري المشاريع، والهيئات المحلية العاملة في مجال إنتاج الطاقة الشمسية للتركيز بشكلٍ مشترك على إجراء اختبارات عملية للأجهزة والأنظمة التي تعتمد على الطاقة الشمسية في بيئة قطر الصحراوية.

ونحن سعداء جدًا بإشراك القطاع الصناعي لنا في مشاريعهم التنموية، ونتطلع إلى تعزيز هذه الشراكات. إن بناء فهم راسخ لمسارات الموثوقية والتدهور من العناصر الأساسية لتعزيز القدرة التنافسية الاقتصادية المستقبلية لتكنولوجيا الطاقة الشمسية، لا سيَّما في دولة قطر ومنطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا." 

كما يوفر معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة بيانات أداء الأرصاد الجوية، والتلوث، والطاقة الكهروضوئية للشركاء في مشروع سراج. وفي المستقبل، قد تدعم مرافق المعهد أيضًا اختبار وتأهيل الوحدات الكهروضوئية المقدمة للمشروع. وتشتمل هذه الاختبارات على اختبار الوحدات التي تركز على الأوساخ وتراكم الغبار، وهي من أكبر التحديات التي تواجه محطات الطاقة الكهروضوئية في قطر والمنطقة.

وللتعامل مع التلوث، بدأت العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية بمنطقة الشرق الأوسط في اختبار أو استخدام آلات التنظيف الآلية. والسؤال الرئيسي الذي يطرح نفسه هو ما إذا كانت هذه الآلات تزيل الطلاءات المضادة للانعكاس على الوحدات الكهروضوئية وربما تقلل بالتالي من أدائها. وتشمل قائمة الشواغل الإضافية الجدول الزمني الأمثل لتشغيل الآلات. وفي استجابة لذلك، أطلق اتحاد الطاقة الشمسية مشروعًا بحثيًا في مرفق الاختبار الخارجي باستخدام وحدات من العالم الواقعي، وآلات التنظيف، وظروف التشغيل. وسيكون المشروع من أكثر الدراسات واقعيةً وحسمًا حتى الآن حول هذه الأسئلة.

وفي هذا الصدد، قال الدكتور مارك فيرميرش، المدير التنفيذي لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة: "تمضي دولة قطر بشكلٍ جيدٍ في طريقها لتنويع مصادر الطاقة الموجودة لديها، وهو ما سيكون له تأثير إيجابي على اقتصاد البلاد والاستعداد للتصدي لتغير المناخ. ويلتزم معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة بدعم دولة قطر في مواجهة تحدياتها الكبرى المتعلقة بالطاقة والمياه والبيئة. ويمثل اتحاد الطاقة الشمسية خطوة مهمة على طريق الجمع بين جميع الجهات الرئيسية لوضع نهج مشترك وموحد لمواجهة التحديات التي تواجه أبحاث الطاقة الشمسية وتطويرها في المنطقة."

ويقوم مركز الطاقة التابع لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة حاليًا بعملٍ مكثف في مجال الطاقة الشمسية ودمجها في نظام الطاقة العالمي الأوسع. وتهدف الأبحاث التي يجريها المركز إلى التصدي للعديد من التحديات الخاصة بدولة قطر، مثل المناخ الصحراوي الذي يتميز بارتفاع درجات الحرارة إلى معدلاتٍ قصوى، فضلاً عن الغبار والسمات الجوية المحددة بما في ذلك التلوث.

للمزيد من المعلومات حول معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، يُرجى زيارة: qeeri.hbku.edu.qa