الطاقة
الجدوى الاستثمارية من تحديث مزارع الطاقة الشمسية القديمة
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
في الوقت الذي تتوسع فيه الطاقة الشمسية، تتقادم أصولها أيضًا. فمزارع الطاقة الشمسية الأولى والألواح القديمة أقل إنتاجية عمومًا من نظيراتها الجديدة، نتيجة اجتماع عاملين: تقادم المعدات، والتطورات التي شهدتها تقنيات الطاقة الشمسية والكهرباء في السنوات التي تلت تركيب الطرازات الأقدم.
يتمثل أحد جوانب التعامل مع هذا الوضع في مسألة إعادة التدوير، لضمان ألا تتحول الطاقة الخضراء إلى مصدر جديد للتلوث، بل إلى مورد جديد لمواد قيّمة مثل الفضة والسيليكون المنقّى والنحاس والألومنيوم والزجاج وغيرها.
ويتعلق جانب آخر بكيفية إدارة أصول الطاقة الشمسية القائمة والمتقادمة من الأجيال السابقة، ولا سيما تلك التي تقترب من نهاية عمرها التصميمي المعتاد، البالغ 25–30 عامًا. وثمة خيارات كثيرة، من تفكيكها إلى ترك قدراتها تتراجع تدريجيًا، أو الإبقاء على البنية التحتية مع استبدال المكونات المتقادمة.
تبحث دراسة جديدة أجراها باحثون في University of New South Wales (أستراليا) أثر كل خيار وجدواه الاقتصادية، فضلًا عن الجدوى العملية الفعلية لتحديث مزارع الطاقة الشمسية القديمة.
وخلصت الدراسة إلى أن نتائج إعادة تأهيل مزارع الطاقة الشمسية القديمة لزيادة قدرتها تختلف اختلافًا كبيرًا باختلاف المنطقة، وأن البيانات المتاحة لا تكفي دائمًا لإجراء تحليل واضح للتكاليف والمنافع.
نشر الباحثون نتائجهم في Renewable and Sustainable Energy Reviews1، تحت عنوان «إخراج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق من الخدمة وإعادة تأهيلها لزيادة قدرتها: مراجعة للأبعاد السياساتية والاقتصادية والتقنية والبيئية والاجتماعية».
التعامل مع مزارع الطاقة الشمسية المتقادمة
مشكلة تزداد إلحاحًا
تزداد الطاقة الشمسية رسوخًا بوصفها التقنية المهيمنة في مجال الطاقة المتجددة، التي يتنامى بدورها حضورها في مزيج الطاقة العالمي. ويعود ذلك إلى حد كبير إلى أن الطاقة الشمسية أقل تقييدًا باختيار الموقع بكثير من طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والطاقة الحرارية الأرضية، ما يسهّل نشرها على نطاق واسع. ويُنفَّذ معظم التوسع في الطاقة الشمسية من خلال مشروعات كبيرة:
«بحلول عام 2025، ارتفعت القدرة الإجمالية المركبة للطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى ما يقارب 3 تيراواط على مستوى العالم، فيما شكّلت المشروعات واسعة النطاق أكثر من ثلثي الإضافات الجديدة إلى القدرة.»
لذلك، ورغم أهمية النقاش حول إعادة تدوير الألواح الشمسية، فإنه أغفل جانبًا من المشكلة. فمزرعة الطاقة الشمسية على نطاق المرافق لا تقتصر على الوحدات الكهروضوئية، بل تشمل أيضًا العاكسات وهياكل التثبيت وكيلومترات من الكابلات والأعمال المدنية والبنية التحتية للربط بالشبكة والأطر التجارية والأراضي الخاضعة لالتزامات تنظيمية وتعاقدية.
وبالنسبة إلى معظم المشغّلين الذين كانوا حاضرين منذ انطلاقة طفرة الطاقة الشمسية، فإن هذه المشكلة ستبرز قريبًا.
«دخلت الموجة الأولى من مشروعات الطاقة الشمسية على نطاق المرافق، التي بدأ تشغيلها في الفترة الممتدة تقريبًا من عام 2010 إلى عام 2015 في أوروبا وأمريكا الشمالية والصين، عقدها الثاني من التشغيل. وبالنسبة إلى معظم مالكي الأصول، تظل قرارات نهاية العمر التشغيلي (EoL) التزامًا مستقبليًا، لكنه بات وشيكًا على نحو متزايد.»
تحليل نهاية العمر التشغيلي لمزارع الطاقة الشمسية
في هذه الدراسة، جمع الباحثون بيانات من مصدرين: مراجعة للأدبيات الأكاديمية حول إخراج مزارع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق من الخدمة وإعادة تأهيلها لزيادة قدرتها، ومجموعة من دراسات الحالة الموثقة لتدخلات نُفذت في محطات قيد التشغيل. وجمعوا 85 مادة شملت أبحاثًا منشورة في مجلات علمية وأعمال مؤتمرات وتقارير صادرة عن القطاع والوكالات، واختيروها بناءً على مدى صلتها بالموضوع، وقد نُشر معظمها في السنوات الأخيرة.
سُجلت بيانات كل دراسة حالة بحسب الموقع وفئة التدخل وسنة التركيب وسنة التدخل والقدرة والنطاق والمدة والسبب ونوع المصدر. وكانت الولايات المتحدة الأمريكية أكثر البلدان تناولًا في الدراسات، تلتها دول أوروبية.
كانت المناهج التقنية أكثر الموضوعات تحليلًا في الأبحاث القائمة، تلتها التقييمات الاقتصادية والاعتبارات الاجتماعية. كما تناولت بعض الدراسات الآثار البيئية والسياسات واللوائح التنظيمية.
خيارات نهاية العمر التشغيلي
عند بلوغ مزرعة الطاقة الشمسية نهاية عمرها التشغيلي، يمكن التعامل معها وفق عدة خيارات:
- الإخراج من الخدمة والتفكيك، أي تفكيك مزرعة الطاقة الشمسية بالكامل، بما يشمل إزالة جميع المكونات وإدارة النفايات وإعادة تأهيل الموقع.
- إعادة التأهيل لزيادة القدرة، أي استبدال المكونات الرئيسية للنظام لزيادة قدرته الاسمية.
- التحديث، أي استبدال مكونات النظام لاستعادة الأداء أو تحسينه من دون تغيير القدرة الاسمية تغييرًا جوهريًا.
- التجديد المحدود، أي الاكتفاء بأقل استثمار ممكن لمعالجة مشكلات محدودة، من دون استعادة القدرة أو الأداء الأصليين بالكامل.
تجدر الإشارة إلى أن إعادة التأهيل لزيادة القدرة تُدرج غالبًا ضمن التحديث في معظم الدراسات، وأن كثيرًا من المصادر لا توضح ما إذا كانت القدرة قد تغيرت أم لا.
تتصدر الولايات المتحدة بفارق كبير البلدان التي سُجّلت فيها أكبر أعداد من مشاريع التحديث وإعادة التأهيل، تليها إيطاليا.
ارتبطت كثير من هذه التدخلات في الولايات المتحدة بأحداث بيئية، مثل حرائق الأحراش والبرد وأضرار الأعاصير. فعلى سبيل المثال، استبدلت محطة AES Ilumina الكهروضوئية بقدرة 24 MW في بورتوريكو الألواح المتضررة جراء الأعاصير، في حين أفاد مشروع في تكساس بقدرة 4.4 MW بأنه أجرى تحديثات بعد أن تضررت مصفوفاته بفعل البَرَد.
تباين اللوائح
تؤثر اللوائح المحلية والوطنية تأثيرًا كبيرًا في كيفية تنفيذ إخراج محطات الطاقة من الخدمة. وفي الولايات المتحدة، يتخذ الوضع عادةً شكل مزيج من السياسات المحلية وسياسات الولايات.
«وضعت 32 ولاية سياسات لإخراج المحطات من الخدمة، سواء في صورة متطلبات على مستوى الولاية، أو ترتيبات تجمع بين الولاية والسلطات المحلية، أو سياسات اختيارية على مستوى الولاية؛ بينما تترك 18 ولاية ومقاطعة كولومبيا الأمر للحكومات المحلية. وتوفر ولاية واحدة نموذجًا إرشاديًا يمكن للحكومات المحلية اعتماده طوعًا.»
في أستراليا، يتعين على مطوري مشاريع الطاقة الشمسية تحديد الأنشطة المقترحة لإخراج المحطة من الخدمة وإعادة تأهيل الموقع، ضمن إجراءات الموافقة على التطوير، من خلال شروط موافقة خاصة بكل مشروع، بدلًا من النص عليها صراحةً في التشريعات.
في الاتحاد الأوروبي، تُصنَّف نفايات الطاقة الشمسية الكهروضوئية على أنها «نفايات إلكترونية»، ويُطلب من جميع المنتجين الذين يوردون الألواح الكهروضوئية إلى سوق الاتحاد تمويل جمع الألواح التي انتهى عمرها التشغيلي وإعادة تدويرها.
في كوريا الجنوبية، تتحمل الشركات المصنّعة للألواح الكهروضوئية وشركات بيعها مسؤولية إعادة التدوير وجمع النفايات.
في الصين، تتحمل شركات توليد الطاقة الكهروضوئية المركزية المسؤولية القانونية عن التخلص من المعدات التي أُخرجت من الخدمة، ويُحظر عليها صراحةً التخلص منها عبر طمرها في مكبات النفايات أو إلقائها.
معالجة محطات الطاقة الشمسية
اقتصاديات إخراج المحطات من الخدمة
لا يبدو أن هناك نمطًا عامًا لاقتصاديات إخراج المحطات من الخدمة، على الأقل استنادًا إلى الدراسات الأمريكية. فقد تتجاوز كلفة إخراج محطة طاقة شمسية بقدرة 50 MW من الخدمة نطاقًا قدره 13 مليون دولار، إذ تتراوح بين –88,000 دولار لكل MW (وقد يحقق المالكون فعليًا أرباحًا من بيع المواد المستخلصة) و+177,000 دولار لكل MW، ما يمثل التزامًا ماليًا كبيرًا.
قد تصل كلفة إزالة الألواح وهياكل تثبيتها والأسلاك والقواعد إلى 90% من تكاليف إخراج المحطة من الخدمة، لكن متطلبات استعادة الأرض قد ترفع التكلفة الإجمالية بدرجة كبيرة. كما قد تزيد التكاليف في المواقع النائية بسبب طول مسافات النقل ومحدودية الوصول إلى العمالة الماهرة.
«فعلى سبيل المثال، بلغت كلفة برنامج للرصد البيئي في منشأة Ivanpah على مدى 10 سنوات أكثر من 9 ملايين دولار أمريكي، بسبب اشتراطات الحماية البيئية الصارمة.»
عند احتساب تكاليف نهاية العمر التشغيلي هذه ضمن التكلفة المستوية للطاقة (LCOE)، قد ترتفع التكلفة المستوية الإجمالية للطاقة بنسبة تصل إلى 2%.
الأثر البيئي
عمومًا، قد يتسبب إخراج محطة طاقة شمسية من الخدمة في اضطرابات بيئية قصيرة الأمد، منها الغبار والضوضاء والتعرية وفقدان الغطاء النباتي وانضغاط التربة وإزعاج الحياة البرية والتلوث الناجم عن الوقود والألواح المكسورة. لكن يمكن معالجة ذلك باتباع أساليب مناسبة للتخفيف من الآثار واستعادة الموقع.
«الحد من الغبار، وردم الحفر المحيطة بالأساسات، واستصلاح التربة السطحية وإعادة استخدامها، وإعادة إنشاء الغطاء النباتي باستخدام أنواع ملائمة، ومتابعة تقدّم إعادة الغطاء النباتي، وجدولة الأعمال لتجنب مواسم التكاثر، وتنفيذ برامج لاستعادة الموائل الطبيعية»
تُظهر دراسات أخرى أن إنشاء محطات الطاقة الشمسية لا يحول دون إعادة استخدام الأراضي للزراعة بعد إخراج المحطات من الخدمة، وأن البنية التحتية للطاقة الشمسية قد تحقق فوائد بيئية صافية بمرور الوقت عندما تُدار الأراضي بمسؤولية.
على أي حال، يظل إعادة التدوير الخيار الأفضل. وتُظهر التحليلات التي تناولت ألواح السيليكون البلوري وألواح CdTe (تيلورايد الكادميوم) أن إعادة التدوير تؤدي باستمرار إلى أثر بيئي صافٍ أقل من الطمر في مكبات النفايات، لأن المواد المستردة تعوّض هذه الأعباء. أما الطمر، فلا يحقق أي فوائد من استرداد المواد، ويشغل الأراضي، وقد يسهم في آثار سُمّية على البشر والبيئة البرية.
وأخيرًا، يمكن أن تتأثر انبعاثات الكربون لمحطة الطاقة الشمسية أيضًا باستبدال المعدات. فعلى سبيل المثال، وجدت إحدى الدراسات أن فترة استرداد الكربون ارتفعت من نحو سنة واحدة عند عدم إجراء أي استبدال إلى 2.4 سنة عند إجراء عمليتي استبدال. كما يتوقف الأثر النهائي على نوع الكهرباء التي تحل الألواح الجديدة محلها، ويكون استبدال محطات توليد الكهرباء بالفحم إيجابيًا على نحو خاص.
خيار إعادة التأهيل
لماذا نعيد تأهيل محطة طاقة شمسية قديمة؟
إذا كان إخراج المحطة من الخدمة مطروحًا، فبإمكان محطات الطاقة الشمسية المتقادمة أيضًا تحديث المنشأة القائمة. ويمكن بذلك إعادة استخدام الوصلات القائمة بالشبكة، وطرق الوصول المنشأة، والأساسات الخرسانية، وهياكل تثبيت الألواح الشمسية الموجودة، وغيرها.
ليس مستغربًا أن تكون إعادة تجهيز المحطات أكثر جدوى عندما تستهدف مشاريع تعاني خسائر كبيرة في الإنتاجية. ففي دراسة حالة إيطالية، دفعت خسائر تجاوزت 50% بسبب التدهور وأعطال أنظمة التتبع إلى تحديث المحطة، ما زاد إنتاجها السنوي بنسبة 136%، مع فترة استرداد للتكلفة بلغت ثماني سنوات.
لكن معظم الدراسات لا تقدم تقديرات واقعية لاقتصاديات إعادة تجهيز المحطات، لأنها لا تحتسب تكاليف التفكيك والنقل وإعادة التدوير أو الموافقة على إعادة التجهيز.
العوامل القانونية
من العوامل غير التقنية الرئيسية ما إذا كان يمكن اعتبار مشروع للطاقة الشمسية الكهروضوئية أُعيد تجهيزه منشأةً جديدة لأغراض الإعفاءات الضريبية. ففي الولايات المتحدة، يُطبّق اختبار 80/20 الذي وضعته دائرة الإيرادات الداخلية؛ إذ يجب ألا تتجاوز القيمة السوقية للمعدات المحتفظ بها 20% من القيمة الإجمالية للمنشأة بعد إعادة تجهيزها، ما يعني أن المعدات الجديدة يجب أن تمثل 80% على الأقل من قيمة المنشأة.
ومن العناصر القانونية الأخرى التي يُرجح أن تؤثر في قرارات إعادة تجهيز المحطات ما إذا كانت بنود اتفاقيات مالكي الأراضي تتضمن، بالمثل، أحكامًا خاصة بإعادة التجهيز، وهو أمر نادر الحدوث.
وفي الاتحاد الأوروبي، تُشجَّع إعادة تجهيز المحطات من خلال أطر سريعة لمنح التراخيص؛ إذ تُحدَّد مدة إجراءات منح الترخيص لإعادة تجهيز محطات الطاقة المتجددة بستة أشهر، مع السماح بتمديدات محدودة، مقارنةً بمدة أقصاها 12 شهرًا خارج هذه المناطق.
كيف تنجح إعادة تجهيز المحطات؟
على مستوى المكونات، يتمثل أحد العوامل الرئيسية لنجاح مشروع إعادة تجهيز المحطة في معالجة مشكلات التكامل والقيود التنظيمية المتعلقة بكل نوع رئيسي من المكونات.
تُعد الوحدات («الألواح الشمسية») والمحولات أكثر المكونات استبدالًا في عمليات إعادة تجهيز المحطات، تليها أنظمة التتبع والكابلات؛ لكن دمج هذه المكونات في الأنظمة القائمة يطرح تحديات تتعلق بالتوافق.
وتؤثر معدلات التآكل وظروف التربة وهوامش المتانة الهيكلية في قدرة الهياكل الحاملة والأُسس الركائزية على التحمل، وتحدد ما إذا كانت بحاجة إلى أعمال تجديد.
إذا أدت إعادة تجهيز المحطة إلى زيادة قدرتها على توليد الطاقة، فقد يلزم تحديث اتفاقية ربطها بالشبكة أو إعادة التفاوض بشأنها، وقد تكون تكلفة ذلك مرتفعة.
من المرجح أن تطيل إعادة تجهيز المحطة عمرها التشغيلي؛ لذلك قد يتجاوز عمر المنشأة المحسّنة مدة اتفاقية شراء الطاقة (PPA) أو عقد إيجار الأرض، ما يستدعي إعادة التفاوض بشأن كليهما، وقد يؤثر ذلك في الجدوى الاقتصادية للتشغيل.
خلاصات للمستثمرين
تكشف هذه الدراسة أن محطة طاقة قديمة يمكن، في بعض الحالات، أن تتحول إلى أصل قادر على إنتاج الطاقة لسنوات عدة، بل لعقود إضافية، بفضل إعادة تجهيزها.
لكن هذه العملية ليست دائمًا مباشرة. فقد تؤدي القواعد الضريبية، وعقود الإيجار التي توشك على الانتهاء، ومشكلات التوافق مع المعدات القائمة إلى عقبات متعددة تعرقل مشاريع إعادة التجهيز أو تجعلها شديدة التعقيد أو باهظة التكلفة. وقد يشكل الحصول على تراخيص جديدة أو تحديثها عقبةً أيضًا، ولا سيما في المناطق التي لا يوجد فيها إطار قانوني لإعادة تجهيز المحطات.
يوصي مؤلفو الدراسة بمجموعة من التدابير التي من شأنها دعم مشاريع إعادة التجهيز مستقبلًا:
- إنشاء إطار قانوني وطني متكامل للتعامل مع نهاية عمر الأصول.
- وضع إجراءات موافقة محددة لمشاريع إعادة تجهيز المحطات.
- إجراء تقييمات أكثر توحيدًا لخيارات التعامل مع الأصول عند نهاية عمرها.
- تطوير أدوات رقمية للتنبؤ تُستخدم في مشاريع محددة.
لذا، فرغم أن إعادة تجهيز المحطة يمكن أن تحسّن ربحية المشروع وأداءه البيئي بلا شك، فلا ينبغي افتراض أنها ستحقق ذلك تلقائيًا.
بل سيحتاج المستثمرون إلى فهم واضح للتكاليف والقيود التنظيمية والعقبات القانونية الأخرى، مثل الضرائب وعقود الإيجار، وإلى توقع المشكلات التقنية المحتملة المتعلقة بالتوافق بين المعدات القديمة والجديدة.
وإذا كان المشروع يخطط لزيادة القدرة على توليد الطاقة بما يتجاوز القدرة الأصلية، فينبغي أيضًا مراعاة القدرة التقنية واتفاقيات شراء الطاقة المتعلقة بالربط بالشبكة.
الاستثمار في الطاقة الشمسية
First Solar
FSLR مخطط السعر
نظرًا إلى أن تفكيك محطات الطاقة الشمسية القديمة مكلف، وإعادة تجهيزها معقدة، فقد يصبح التركيز على تصميمات حديثة للخلايا الشمسية طويلة العمر ميزةً تنافسية على المدى الطويل.
تُنتج الصين حاليًا معظم الألواح الكهروضوئية في العالم، بفضل منظومتها المتكاملة الواسعة لإنتاج السيليكون متعدد البلورات وتصنيع الخلايا الشمسية.
لكن توجد تقنيات أخرى إلى جانب الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون، وتُعد First Solar واحدة من الشركات القليلة التي بقيت في صناعة الطاقة الشمسية في الغرب (FSLR )، وهي تتصدر هذا المجال باستخدام خلايا شمسية من تيلوريد الكادميوم. ويسهل إنتاج هذه الخلايا، بفضل تقنية الأغشية الرقيقة، كما أنها أعلى كفاءة من الخلايا القائمة على السيليكون، وإن كانت تكاليف موادها الخام أعلى.
وهذا النوع من الخلايا أكثر متانة أيضًا، ما قد يغيّر حسابات تكلفة الخلية الشمسية على مدى عمرها واستهلاكها، سواء لدى أصحاب المنازل أو شركات المرافق. ويبرز ذلك خصوصًا مع تباطؤ التقدم السريع في كفاءة الخلايا الشمسية وانخفاض تكاليفها خلال السنوات القليلة الماضية.
المصدر: First Solar
بما أن إنتاج خلايا تيلوريد الكادميوم يعتمد في معظمه على التصنيع الآلي، فهو أقل تأثرًا نسبيًا باختلاف تكاليف العمالة. وقد يجعل ذلك إنتاجها في الدول الغربية أكثر تنافسية بكثير، ولا سيما عند بيعها محليًا، كما يستبعد تكاليف الشحن من المعادلة.
بدلًا من الاعتماد على مصانع متعددة، يتخصص كل منها في مرحلة واحدة، مثل تنقية البولي سيليكون، واستغراق أيام عديدة لإنتاج خلية شمسية، تستطيع First Solar تحويل المواد الخام إلى منتج نهائي في أقل من 4 ساعات، كما تدمج رأسيًا جميع مراحل إنتاج خلاياها الشمسية.
على المدى البعيد، تتوقع First Solar أن تتمكن من إعادة تدوير تيلوريد الكادميوم من الخلايا القديمة بالكامل، وإعادة تدوير 90% من إجمالي الخلايا الشمسية. وتتكون نسبة 5-10% المتبقية من مخلفات الوحدات المعاد تدويرها أساسًا من جسيمات زجاجية دقيقة، تلتقطها أنظمة التحكم بالغبار وأنظمة الترشيح عالي الكفاءة للجسيمات الهوائية (HEPA).
قد يقلل ذلك تكاليف المواد، ويلغي التكلفة البيئية لاستخراج الموارد، ويزيل أي مخاطر للتلوث.
«مع بيع كل وحدة، كنا نبيع أيضًا خدمة استلام الوحدات عند انتهاء عمرها وإعادة تدويرها. وقد بدأنا ذلك قبل 8 سنوات من صدور التشريعات في أوروبا. ولدينا الآن توجيه النفايات الإلكترونية، الذي يشمل الألواح الكهروضوئية.»
أندرياس ويد – مدير الاستدامة العالمية في First Solar Future Techs
إلى جانب تيلوريد الكادميوم، تستكشف First Solar تقنيات أكثر تطورًا للخلايا الشمسية، مثل خلايا البيروفسكايت والخلايا الهجينة من تيلوريد الكادميوم والبيروفسكايت، التي قد تتمتع بكفاءة أعلى ومتانة أكبر.
إجمالًا، يُعد سهم First Solar خيارًا ممتازًا للمستثمرين الراغبين في الاستثمار في طفرة الطاقة الشمسية، مع التركيز على المنتجين الغربيين بدلًا من المنتجين الصينيين الأكثر تأثرًا بالتوترات الجيوسياسية.
(يمكنك قراءة المزيد عن First Solar في تقريرنا الاستثماري المخصص للشركة والاطلاع على تقريرنا عن الطاقة الشمسية «عصر الطاقة الشمسية – مستقبل مشرق للبشرية»)
أحدث أخبار سهم First Solar (FSLR) ومستجداته
الدراسة المشار إليها
1. فيريتي تان، رونغ دنغ، ورينيت إغان. تفكيك أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق وإعادة تأهيلها: مراجعة للأبعاد السياساتية والاقتصادية والتقنية والبيئية والاجتماعية. Renewable and Sustainable Energy Reviews. يناير 2027. رقم المقالة: 117609. المجلد 245، الجزء A. 10.1016/j.rser.2026.117609
