الطاقة الشمسية بعد 2025: التكاليف، التخزين وتأثيرات الشبكة

تصور عصر الطاقة الشمسية

كانت الطاقة الشمسية أبرز اتجاهات الطاقة المتجددة ومنخفضة الكربون خلال العقد الماضي. ومع انهيار أسعار الألواح، أصبحت سريعاً أرخص مصدر للطاقة، ولا سيما في البلدان ذات الطقس الملائم والإشعاع الشمسي المرتفع.

ولهذا ناقشنا بالفعل في مقالنا لعام 2024 بداية «عصر الطاقة الشمسية – مستقبل مشرق للبشرية».

توضح دراسة جديدة للباحثين إحسان رضائي وS. Ravi P. Silva من جامعة سَري البريطانية مقدار التقدم المحرز، وتبيّن أن تخزين الطاقة سيكون جزءاً لا يقل أهمية من مستقبل الطاقة الشمسية.

نُشرت النتائج في دورية Energy & Environmental Materials بعنوان «الطاقة الشمسية في 2025: النشر العالمي، اتجاهات التكلفة، ودور تخزين الطاقة في تمكين بنية تحتية ذكية ومرنة للطاقة».

قصة نجاح الطاقة الشمسية

انخفاض تكلفة الكهرباء المتوسطة (LCOE)

يستخدم قطاع الطاقة المتجددة عادةً التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE)، أي متوسط القيمة الحالية الصافية لتوليد وحدة كهرباء طوال عمر المحطة. وتشمل هذه القيمة تكاليف التشغيل وعمر النظام وتكاليفه الرأسمالية، فتقدم صورة أدق للتكلفة الإجمالية.

انخفضت LCOE لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق بأكثر من 80% بين 2010 و2023، لتبلغ 0.03 دولار لكل كيلوواط ساعة في المناطق المشمسة، ومتوسط 0.05–0.08 دولار في المناطق الأخرى.

انخفضت التكلفة الإجمالية المركبة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية من 5,310 دولارات لكل كيلوواط في 2010 إلى نحو 620 دولاراً في 2025، أي قرابة 90%.

جاء هذا الانخفاض نتيجة اجتماع عدة عوامل:

• التقدم التكنولوجي يجعل الألواح الشمسية الجديدة أكثر كفاءة وأرخص وأكثر متانة.
• زيادة حجم الإنتاج يسمح بالتوسع، وتراجع تكلفة الوحدة، خاصةً لألواح الطاقة الشمسية الصينية.
• تغيير السياسات لتفضيل مشاريع الطاقة منخفضة الكربون، مثل آليات الشراء التنافسية، وتعزيز شفافية السوق، ودفع الكفاءة بين المطورين.

نتيجة لذلك، أصبحت الطاقة الشمسية الكهروضوئية أرخص مصدر لتوليد الكهرباء الجديدة في معظم أنحاء العالم، متفوقة على الفحم والغاز وحتى الرياح في بعض الأسواق.

حوّلت هذه الميزة الاقتصادية السؤال من «لماذا الطاقة المتجددة؟» إلى «ما مدى سرعة نشرها؟»

يشير الباحثون أيضاً إلى أن انخفاض تكلفة الطاقة الشمسية يفيد خصوصاً المناطق الأقل نمواً مثل أفريقيا جنوب الصحراء وجنوب آسيا. وبسبب ضعف الشبكات هناك، قد تحقق الطاقة الشمسية اللامركزية أكبر أثر، وقد أتاحت الكهرباء لأكثر من 100 مليون شخص حول العالم.

انفجار حجم الطاقة الشمسية

وفق الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA)، تجاوزت القدرة الشمسية المركبة عالمياً 1.5 تيراواط في 2024، أي أكثر من ضعف 760 غيغاواط في 2020.

لا يمثل ذلك رقماً لافتاً فحسب، بل واحداً من أسرع معدلات تبني التكنولوجيا في تاريخ الطاقة.

يمكن لمصادر أخرى كالرياح أن تكمل الطاقة الشمسية، ولا سيما شتاءً، لكنها إجمالاً أغلى من أحدث منشآت الطاقة الشمسية.

المصدر: Energy & Environmental Material

ينطبق ذلك اليوم على معظم مصادر الطاقة:

• الطاقة الريحية البحرية تصل إلى 0.13 دولار لكل كيلوواط ساعة والفحم يصل إلى 0.12 دولار لكل كيلوواط ساعة.
• الغاز الطبيعي يقع في النطاق المتوسط، مع قيم LCOE بين 0.05 و0.11 دولار لكل كيلوواط ساعة.
• الطاقة النووية تظهر نطاق تكلفة أوسع يتراوح تقريباً بين 0.07 و0.14 دولار لكل كيلوواط ساعة.

وباستثناء قضايا التوافر والموثوقية والعمليات التي يصعب فصلها عن الوقود الأحفوري، فمن المثالي أن تأتي الطاقة حالياً من الألواح الشمسية الكهروضوئية.

تحديات الشبكة عند اختراق عالي للطاقة الشمسية (الحد من الإنتاج، الاستقرار، المرونة)

الإنتاج المتقطع

رغم دور الطاقة الشمسية في نقل الاقتصادات المتقدمة نحو المتجددة ومعالجة قصور الشبكات في الدول النامية، فإن اعتمادها الكامل مصدراً رئيسياً قد يصعّب الحفاظ على استقرار الشبكات.

المشكلة الأساسية هي اعتماد التوليد الشمسي الشديد على الطقس، ليس فقط بين الشتاء والصيف والنهار والليل، بل أيضاً من دقيقة إلى أخرى بحسب الغطاء السحابي.

في أسواق ذات اختراق مرتفع مثل كاليفورنيا وألمانيا وأستراليا، أدت هذه الديناميكيات إلى خفض الإنتاج ومخاوف بشأن استقرار الشبكة.

استُخدمت حتى الآن استراتيجيات عدة، منها التشغيل المدروس للطاقة الكهرومائية، وإدارة الطلب لمواءمة الاستهلاك مع توافر الشمس، وتحديث الشبكات بالبنية الرقمية والمحولات الذكية.

لكن عندما تتجاوز الطاقة الشمسية 10–15% من إجمالي الإمداد، كما في كاليفورنيا (17%) وأستراليا (15%) وإسبانيا وإيطاليا (10%)، قد تصبح مشكلات الشبكة أهم من LCOE وحدها.

المصدر: Energy & Environmental Material

في 2024 وحده، خفّضت كاليفورنيا أكثر من 2.5 تيراواط ساعة من الطاقة الشمسية بسبب محدودية التخزين والنقل.

هدر الكهرباء الممكن توليدها ليس سوى جانب واحد. فارتفاع الطلب مساءً وشتاءً، حين يكون الإنتاج الشمسي في أدنى مستوياته أو معدوماً، يمثل مشكلة أخرى.

يجب تطبيق حلول جديدة لرفع حصة الطاقة الشمسية ومنع خفض الإنتاج أو نقصه في الأوقات الحرجة من تعطيل نموها.
اسحب للتمرير →

بطاريات على مستوى المرافق

تكلفة البطاريات: من 350 دولار/كWh (2015) إلى 115 دولار/كWh (2024)

تساعد هذه الابتكارات على تحويل الطاقة الشمسية من مصدر متقطع إلى مصدر يمكن التحكم في إرساله، بما يدعم استقرار الشبكة وإمدادات الطوارئ.

العنصر الأساسي هو بطاريات كبيرة تستطيع تلبية استهلاك جزء من الشبكة لعدة ساعات على الأقل.

يدعم هذا التحول انخفاض تكلفة حزم بطاريات الليثيوم-أيون من 350 إلى 115 دولاراً لكل كيلوواط ساعة بين 2015 و2024.

ولأن الطاقة الشمسية متقطعة ولا يمكن استخدامها فعلياً دون حجم كافٍ من البطاريات، ينبغي أن تكون تكلفتها الحقيقية تكلفة الشمس مع التخزين، لا LCOE الشمسية وحدها.

لحسن الحظ، تنخفض تكلفة الاثنين، لذلك قد لا يتغير احتمال التبني الواسع كثيراً. كما يُتوقع تراجع تكاليف التركيب مع اتساع النشر وتراكم الخبرة وتوافر الحلول المعيارية.

المصدر: Energy & Environmental Material

هل بطاريات الليثيوم-أيون هي الخيار المناسب لتخزين على مستوى المرافق؟

عامل آخر هو أن بطاريات الليثيوم-أيون قد لا تكون التقنية الأنسب للتخزين على نطاق المرافق.

ناقشنا في «مستقبل تخزين الطاقة – تقنيات بطاريات على مستوى المرافق» خيارات عديدة، منها بطاريات التدفق الاختزالي، والحديد-الهواء، وملح البحر، والمعادن المنصهرة، والصوديوم-الكبريت، والبوليمرات، وثاني أكسيد الكربون، وبطاريات الحرارة بالرمل أو الأملاح المنصهرة.

هذه الكيميائيات البديلة مرشحة جيدة لتحل محل الليثيوم في دعم الشبكة، لأن المتطلبات تختلف كثيراً عن السيارات الكهربائية:

• لا يوجد حد للوزن، حيث من المتوقع أن تكون بطاريات المرافق ثابتة بجانب محول كبير.
• لا يوجد حد كبير للمساحة، مع حاويات أو مبانٍ كبيرة متوفرة بالقرب من مواقع محطات الطاقة.
• سيُعطى أولوية للبطاريات فائقة المتانة، التي تتناسب أكثر مع نموذج أعمال المرافق التي تسدد الاستثمارات على مدى عقود.
  • (شرحنا بمزيد من التفصيل التقنيات التي قد تجعل البطاريات تدوم أكثر من 30 عاماً في مقال «بطاريات فائقة المتانة: لماذا ستدوم التقنية المقبلة عقوداً لا سنوات».)

V2G وأساطيل السيارات الكهربائية كخزن مرن

بين 2015 و2025، قفزت المبيعات العالمية للسيارات الكهربائية والهجينة من 0.5 إلى 17 مليون وحدة، بينما تراجعت مبيعات سيارات البنزين والديزل من 70 إلى 60 مليوناً.

دفع انخفاض تكلفة البطاريات، على غرار الألواح الشمسية، التحول إلى المركبات الكهربائية، كما عزز تبنيها الابتكار والتوسع في الإنتاج وأدى إلى تراجع مماثل في الأسعار.

إذا بدأ تركيب مجمعات بطاريات المرافق على نطاق واسع، فمن المرجح أن يماثل تدفق الأموال وحجم الإنتاج التحول من الإلكترونيات الصغيرة إلى السيارات الكهربائية، ما يخفض الأسعار أكثر.

حتى المركبات الكهربائية تتجه تدريجياً إلى بطاريات الحالة الصلبة الأعلى كثافة أو بطاريات الصوديوم-أيون الأرخص والأقل اعتماداً على المواد الحرجة.

لذلك قد تسهم السيارات الكهربائية في خفض تكلفة بطاريات المرافق حتى لو لم تعتمد الأخيرة على الليثيوم-أيون.

وقد توفر بطاريات السيارات طويلة العمر تخزيناً اختيارياً إضافياً، فتستوعب فائض الكهرباء ثم تغذي المنازل والشبكة مساءً.

هنا سيكون استخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين دور بطاريات السيارات مهماً لموازنة احتياجات التنقل والشبكة بسلاسة.

رياح السياسة المواتية وتحديات التجارة

رغم انقطاع السياسات الخضراء أحياناً بتغير الحكومات، مثل تعطيل إدارة ترامب لقانون خفض التضخم الذي أقره بايدن، يُتوقع أن تستمر في دفع المتجددة ومصادر الطاقة منخفضة الكربون.

ومن الأمثلة:

• مبادرات الاتحاد الأوروبي للصفقة الخضراء وREPower.
• مخطط PLI في الهند يهدف إلى تعزيز تصنيع الألواح الشمسية محلياً & برنامج PM-KUSUM (Pradhan Mantri Kisan Urja Suraksha evam Utthaan Mahabhiyan) لترويج الطاقة الشمسية اللامركزية للزراعة والكهرباء الريفية.
• البرازيل، فيتنام، وجنوب أفريقيا أيضاً يوسعون اعتماد الطاقة الشمسية عبر تعرفة التغذية، المزادات التنافسية، والتمويل التفضيلي.

كما يمكن لسياسات خضراء أخرى تعزيز الطاقة الشمسية.

قد يساعد العمود الفقري للهيدروجين الأوروبي (اتبع الرابط لشرح مفصل) على امتصاص فائض الطاقة المتجددة وتحويله إلى هيدروجين ووقود للنقل والصناعة، بما يزيح الغاز الطبيعي بصورة غير مباشرة.

وقد تحسن أشكال تخزين مشابهة، كالهيدروجين والوقود الاصطناعي والأمونيا، ربحية الطاقة الشمسية باستغلال فائض إنتاج النهار والصيف.

التقنيات المستقبلية

الخلايا المتتالية من البيروفسكايت: كفاءة قياسية 34.85٪

أدى تقدم ألواح السيليكون الأحادي والمتعدد إلى انخفاض الأسعار وزيادة الإنتاج، لكن جيلاً مختلفاً من الخلايا الكهروضوئية بدأ بالظهور.

قد يغير ذلك طريقة إنتاج الطاقة الشمسية جذرياً، إذ تعوض الكفاءة الأعلى المخاوف من الإفراط في استخدام الأراضي.

تصل خلايا الشمسية المتتالية من البيروفسكايت-السليكون الآن إلى كفاءات قياسية تصل إلى 34.85٪، متجاوزةً الحد النظري للخلايا أحادية الوصلة.

زيادة كفاءة الوحدة الشمسية من حوالي 22٪ إلى ~34٪، وهو ما من المرجح تحقيقه بحلول 2030، سيوفر خطوة هامة في تقليل الحاجة إلى مساحة أرضية بنسبة 50٪.

 إعادة التدوير

مع تحول الألواح الشمسية إلى أحد أهم مصادر طاقة البشر، وربما المصدر الرئيسي، تصبح إدارتها السليمة عند نهاية العمر أمراً أساسياً.

ويكتسب ذلك أهمية لأن الألواح تحتوي على معادن مهمة كثيرة، بما فيها الفضة (اتبع الرابط لتقرير استثماري)، وربما معادن ثقيلة ملوثة.

تستعيد عمليات إعادة التدوير الجديدة بالفعل أكثر من 90% من مواد الألواح المستهلكة. وينبغي لمزيد من التطور والتنظيم الصارم أن يمنعا استنزاف الموارد ويعززا اقتصاداً شمسياً دائرياً حقيقياً.

طرق النشر الجديدة

تتيح الألواح ثنائية الوجه توليد الطاقة من الجانبين والتركيب العمودي، ما يزيد إنتاج الصباح والمساء عند توجيهها شرقاً وغرباً.

يمكن أيضاً لـالزراعة الكهروضوئية ودمج الأنشطة الزراعية في الحقول الشمسية تقليل بصمتها الأرضية.

مستقبل الطاقة الشمسية

إن خفض الإنتاج، والحاجة إلى تدوير الحجم المتزايد من الألواح القديمة، والنقاش حول مخاطر تمركز التصنيع في الصين ليست سوى بعض الشقوق التي ظهرت في القطاع.

ولا ينبغي نسيان أن هذه المشكلات نشأت أساساً من النمو الهائل، حتى إن الإنتاج الشمسي سبق قدرة الشبكة على استيعابه.

يقف انهيار LCOE وراء نمو الطاقة الشمسية أسرع من المتوقع وجعلها الأرخص على الأرض، حتى قبل التقدم الإضافي في خلايا البيروفسكايت.

ومع انخفاض تكلفة البطاريات باستمرار، يمكن معالجة تقطع الإنتاج وعدم تطابقه مع الطلب بإضافة مزيد من التخزين إلى الشبكات.

وبالمثل، فإن إعادة التدوير أو بناء سلاسل توريد محلية مسائل سياسات يمكن حلها بعد تحديد المشكلات.

الخلاصة

أصبحت الطاقة الشمسية أرخص من جميع البدائل، ولا يزال أمامها مجال واسع لمزيد من الانخفاض عبر التوسع والابتكار.

لذلك، حتى لو لم تصبح البطاريات أرخص، وهو احتمال بعيد، ستكون كلفة التخزين عقبة مؤقتة في طريق هيمنة الطاقة الشمسية لا حداً حقيقياً.

وهذا يعني أنها مرشحة للهيمنة على توليد الطاقة على المدى الطويل، مع دور مساند للكهرومائية والرياح والنووية منخفضة الكربون، خصوصاً لتعويض انخفاض الإنتاج شتاءً.

وقد تساعد خيارات مستقبلية مثل محطات الطاقة الشمسية المدارية التي توفر طاقة مستقرة على مدار الساعة في تجاوز ما تبقى من قيود الطقس.

في النهاية، لم يعد السؤال الحقيقي «كم؟» بل «متى؟»، مع اقتراب مجتمع يعتمد أساساً على الشمس وتدعمه مصادر منخفضة الكربون لموازنة الشبكة والتطبيقات المتخصصة.

الاستثمار في الابتكار الشمسي

فيرست سولار

تعد First Solar (FSLR ) أكبر شركة مصنعة للألواح الشمسية في الولايات المتحدة ونصف الكرة الغربي، ولها مصانع في الولايات المتحدة وماليزيا وفيتنام.

لا تستخدم الشركة تقنية السيليكون البلوري التقليدية، بل تعتمد تقنيتها الكهروضوئية الرقيقة المملوكة.

تعتمد هذه الألواح على تيلورايد الكادميوم، وهي أكثر كفاءة وأقل تكلفة وأسهل في الإنتاج الضخم.

المصدر: Department Of Energy

كما تتميز ألواح تيلورايد الكادميوم الرقيقة بمتانة أعلى، إذ تحتفظ بـ89% من أدائها الأصلي بعد 30 عاماً.

المصدر: First Solar

يسمح تركيز الشركة على أشباه الموصلات الرقيقة بالتكامل الرأسي الكامل، ما يميزها جذرياً عن صناعة ألواح السيليكون.

وخلافاً للمصانع التقليدية التي يتخصص كل طرف فيها بمرحلة واحدة وتستغرق الخلايا أياماً، تستطيع First Solar تحويل المواد الخام إلى منتج نهائي خلال أقل من أربع ساعات.

المصدر: First Solar

أنفقت First Solar ملياري دولار تراكمياً على البحث والتطوير. وتتوقع فرقها وصول كفاءة خلايا CdTe الرقيقة إلى 25% ومساراً نحو 28% بحلول 2030.

وعلى المدى الطويل، تسعى الشركة إلى دمج خبرتها في أغشية تيلورايد الكادميوم مع البيروفسكايت لإنتاج ألواح أعلى كفاءة.

المصدر: First Solar

إجمالاً، First Solar رائدة تكنولوجياً وقد تستفيد من الرسوم على الواردات الصينية، ما قد يعوض أثر إعادة انتخاب ترامب السلبي على القطاع.

ورغم تركيزها الحالي على أغشية تيلورايد الكادميوم، قد تمنحها خبرتها في تصنيع ألواح غير سيليكونية أفضلية كبيرة في البيروفسكايت.

(يمكنك أيضاً قراءة مزيد من المعلومات حول First Solar في تقرير الاستثمار المخصص للشركة)

آخر أخبار وتطورات سهم First Solar (FSLR)