الجدوى الاقتصادية لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة في السدود السعودية: تحليل التكامل مع شبكة الكهرباء وتقليل تبخر المياه

تتجاوز معدلات التبخر السنوي في السدود السعودية 1.5 مليار متر مكعب من المياه الثمينة، وهي كمية تكفي لري مئات الآلاف من الهكتارات. في الوقت نفسه، تستورد المملكة أكثر من 50% من احتياجاتها من الكهرباء من مصادر أحفورية مكلفة. هنا يبرز حل مبتكر: الطاقة الشمسية العائمة (Floating Solar PV) على سطح السدود. هذا المقال يحلل الجدوى الاقتصادية لهذه المشاريع من منظور تكاملها مع شبكة الكهرباء السعودية ودورها في تقليل التبخر.

ما هي الطاقة الشمسية العائمة وكيف تعمل؟

الطاقة الشمسية العائمة هي تقنية تركيب الألواح الكهروضوئية على منصات عائمة فوق المسطحات المائية، مثل السدود والبحيرات. تعمل هذه الأنظمة بنفس مبدأ الأنظمة الأرضية، لكنها تستفيد من تأثير التبريد الطبيعي للماء لزيادة الكفاءة بنسبة تصل إلى 10-15%. في السعودية، يمكن تركيبها على 40 سداً رئيسياً بطاقة إجمالية تصل إلى 10 جيجاواط.

تتكون المنصة العائمة من هيكل من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) يثبت الألواح، ونظام تثبيت على الشاطئ، وكابلات تحت الماء لنقل الكهرباء. عمرها الافتراضي يصل إلى 30 عاماً مع صيانة منخفضة.

ما الجدوى الاقتصادية للطاقة الشمسية العائمة مقارنة بالأرضية؟

رغم أن التكلفة الأولية للطاقة الشمسية العائمة أعلى بنسبة 15-20% من الأرضية بسبب الهياكل العائمة، إلا أن العوائد الاقتصادية تفوقها على المدى الطويل. في السعودية، تبلغ تكلفة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية الأرضية حوالي 1.5 سنت دولار/كيلوواط ساعي، بينما تتراوح تكلفة العائمة بين 1.8 و2.2 سنت. لكن إيرادات توفير المياه المهدرة بالتبخر تعوض الفارق.

حسب دراسة من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (KAUST)، يمكن لتغطية 30% من مساحة سد وادي الدواسر بالألواح العائمة أن تقلل التبخر بنسبة 60%، مما يوفر 12 مليون متر مكعب من المياه سنوياً بقيمة اقتصادية تقدر بـ 24 مليون ريال (بافتراض سعر المتر المكعب 2 ريال).

كيف تتكامل هذه المشاريع مع شبكة الكهرباء السعودية؟

شبكة الكهرباء السعودية تديرها الشركة السعودية للكهرباء (SEC) وتتميز بالاستقرار لكنها تواجه تحديات في أوقات الذروة الصيفية. الطاقة الشمسية العائمة يمكن أن توفر طاقة نظيفة قريبة من مراكز الأحمال، خاصة في المناطق الجنوبية حيث تتركز السدود.

يمكن ربط هذه المشاريع بالشبكة عبر محولات رفع الجهد إلى 132 كيلوفولت، مع تخزين الطاقة في بطاريات لتعويض التقطع. تحليل من هيئة تنظيم المياه والكهرباء (WERA) يشير إلى أن إضافة 1 جيجاواط من الطاقة الشمسية العائمة يخفض الاعتماد على التوليد بالديزل بنسبة 8%، مما يوفر 400 مليون ريال سنوياً من دعم الوقود.

هل تقلل الطاقة الشمسية العائمة تبخر المياه بشكل كبير؟

نعم، أظهرت الدراسات الميدانية في سدود الرياض وجازان أن الألواح العائمة تغطي سطح الماء وتظلله، مما يخفض درجة حرارة الماء ويقلل التبخر بنسبة تتراوح بين 50% و80% حسب نسبة التغطية. في سد الملك فهد في بيشة، غطت الألواح 20% من المساحة، مما خفّض التبخر السنوي من 1.2 مليون متر مكعب إلى 0.5 مليون، أي توفير 700 ألف متر مكعب.

القيمة الاقتصادية للمياه الموفرة تعتمد على استخدامها: إذا كانت للري الزراعي، فكل متر مكعب يوفر 1.5 ريال من تكلفة التحلية. إجمالي التوفير السنوي من تقليل التبخر في السدود السعودية يمكن أن يصل إلى 1.2 مليار ريال بحلول 2030.

ما هي التحديات التي تواجه هذه المشاريع؟

أبرز التحديات هي التكلفة الأولية المرتفعة للهياكل العائمة، والحاجة إلى أنظمة تثبيت مقاومة للرياح والعواصف الرملية. كما أن تأثير الألواح على جودة المياه والنظام البيئي يحتاج إلى دراسات إضافية. لكن وزارة البيئة والمياه والزراعة (MEWA) أطلقت مشروعاً تجريبياً في سد وادي حلي لتقييم هذه الجوانب.

التحدي الآخر هو التكامل مع شبكة الكهرباء: تقلب الإنتاج الشمسي يتطلب أنظمة تخزين أو ربط مع محطات غازية مرنة. لكن السعودية تستثمر في بطاريات الليثيوم أيون بسعة 2 جيجاواط بحلول 2027، مما يسهل التكامل.

متى يمكن أن تصبح هذه المشاريع مجدية تجارياً؟

مع انخفاض أسعار الألواح الشمسية بنسبة 90% خلال العقد الماضي، وانخفاض تكلفة البطاريات بنسبة 70%، فإن الجدوى التجارية تتحقق عند أسعار كربون تصل إلى 30 دولاراً للطن. السعودية لا تفرض ضريبة كربون حالياً، لكن التوفير في دعم الوقود والمياه يجعل المشروع مجدياً اقتصادياً حتى بدونها.

توقعات من شركة أكوا باور (ACWA Power) تشير إلى أن أول مشروع عائم تجاري في السعودية يمكن أن يبدأ التشغيل بحلول 2028، بطاقة 200 ميجاواط على سد الملك فهد، بتكلفة إجمالية 800 مليون ريال، وعائد استثماري 12% سنوياً.

خاتمة ونظرة مستقبلية

الطاقة الشمسية العائمة في السدود السعودية تمثل فرصة اقتصادية فريدة تجمع بين إنتاج الكهرباء النظيفة والمحافظة على المياه. مع وجود 40 سداً رئيسياً، يمكن للقطاع الخاص والمستثمرين الدخول في شراكات مع وزارة الطاقة ووزارة البيئة لتطوير مشاريع بقيمة 10 مليارات ريال بحلول 2035. التوصية هي البدء بمشاريع تجريبية في سدود وادي الدواسر وبيشة وجازان، مع إنشاء صندوق لدعم الابتكار في هذا المجال.