انقلاب خورشیدی صحرا: آیا خورشید بیابان می‌تواند آینده‌ی اروپا را تأمین کند؟
در حالی که دنیا با نیاز فوری به انتقال به انرژی پاک مواجه است، دانشمندان، سیاست‌گذاران و کارآفرینان به استفاده از پتانسیل عظیم خورشید صحرای بزرگ برای تأمین انرژی اروپا توجه دارند.
هرچند این مفهوم جدید نیست، اما با پیشرفت‌های فناوری و بحران اقلیمی فزاینده توجه بیشتری جلب کرده است.
مقیاس پتانسیل خورشیدی صحرای بزرگ شگفت‌انگیز است. برآوردهای ناسا نشان می‌دهند که هر متر مربع از این صحرا سالانه بین 2000 تا 3000 کیلووات‌ساعت انرژی خورشیدی دریافت می‌کند. برای مشخص شدن این موضوع، یک مزرعه خورشیدی به مساحت تنها یک کیلومتر مربع می‌تواند روزانه 5 تا 7 گیگاوات‌ساعت انرژی تولید کند. در مقیاس بزرگی تا 1000 کیلومتر مربع، تولید روزانه می‌تواند به 5 تا 7 تراوات‌ساعت برسد که تقریباً نیازهای انرژی اروپا را کاملاً تأمین می‌کند.
با این حال، همانند بسیاری از ایده‌های بزرگ، چالش در جزئیات است. چالش اصلی در گرفتن این انرژی خورشیدی فراوان نیست، بلکه در انتقال آن از صحرای دورافتاده به شهرها و صنایع پرانرژی اروپا می‌باشد.
چالش انتقال
در حال حاضر، تنها دو اتصال بین شمال آفریقا و اروپا وجود دارد که هر دو بین مراکش و اسپانیا قرار دارند و با یک ظرفیت ترکیبی از 1400 مگاوات کار می‌کنند. یک اتصال سوم که قرار است قبل از سال 2030 تکمیل شود، این ظرفیت را به 2100 مگاوات افزایش خواهد داد. با این حال، صدها اتصال بیشتر برای تحقق رویای انرژی خورشیدی صحرای بزرگ لازم خواهد بود.
اینها تنها کابل‌های ساده نیستند بلکه پروژه‌های زیربنایی پیچیده و پرهزینه هستند. اتصالات طولانی‌تر حتی گران‌تر خواهند بود، که بالقوه تونس را به سیسیلی، الجزایر را به ساردینیا و لیبی را به کرت متصل می‌کنند و سپس به اروپا می‌رسند.
ارتقای چشمگیر اتصال‌های داخلی اروپا نیز برای تسهیل انتقال برق در سرتاسر قاره ضروری خواهد بود.
با وجود این موانع، پاداش‌های بالقوه برنامه‌های بلندپروازانه را تحریک کرده است. برجسته‌ترین آنها Desertec بود، یک ابتکار آلمانی که یک سرمایه‌گذاری نیم تریلیون‌دلاری را برای ایجاد شبکه گسترده مزرعه‌های خورشیدی و بادی در سراسر شمال آفریقا و خاورمیانه متصل به اروپا از طریق خطوط انتقال ولتاژ بالا پیشنهاد داد.
طرح Desertec ۵۵ میلیارد دلار برای افزایش ظرفیت انتقال مدیترانه‌ای اختصاص داده است، با استفاده از جریان متناوب ولتاژ بالا (HVAC) برای فواصل کوتاه‌تر و جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) برای فواصل طولانی‌تر.
فاصله بحرانی که در آن HVDC از نظر هزینه از HVAC بیشتر می‌شود، عموماً بین ٥٠٠ تا ٨٠٠ کیلومتر است. برای مثال، فاصله ٢٨ کیلومتری بین مراکش و اسپانیا با HVDC توجیه نمی‌شود، اما فاصله طولانی‌تر بین تونس و ایتالیا چنین خواهد بود.
تحول منظر فناوری خورشیدی
ضایعات انتقال برای HVDC حدود سه درصد به ازای هر ١٠٠٠ کیلومتر است. با توجه به اینکه فاصله از تونس تا پایتخت آلمان تنها ١٨٠٠ کیلومتر است، انتقال نیرو در این فاصله با سرمایه‌گذاری کافی ممکن است.
Desertec در ابتدا بر روی فناوری انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) برای تولید انرژی تمرکز داشت.
بر خلاف پنل‌های خورشیدی فتولتاییک (PV) که بیشتر آشنا هستند، CSP از آینه‌ها برای متمرکز کردن نور خورشید استفاده می‌کند تا حرارت تولید کند و توربین‌های بخار را راه‌اندازی کند. این روش امکان ذخیره انرژی را دارد و می‌تواند خروجی انرژی پایدارتر را فراهم کند.
مجتمع نور مراکش ، بزرگ‌ترین نیروگاه CSP جهان، پتانسیل این فناوری را نشان می‌دهد.
این مجتمع به سه بخش نور I، II و III تقسیم شده است و ترکیبی از فناوری‌های مختلف CSP برای تولید 510 مگاوات برق استفاده می‌کند. نور I و II از آینه‌های سهموی با روغن مصنوعی به عنوان مایه انتقال حرارت استفاده می‌کنند که دماهای تا 400 درجه سانتی‌گراد را می‌رساند. نور III از سیستم برجی استفاده می‌کند که نور خورشید را روی یک برج مرکزی متمرکز می‌کند تا نمک مذاب را به طور مستقیم حرارت دهد و امکان دماهای بالاتر و توربین‌های بخار کارآمدتر را فراهم کند.
با این حال، CSP با چالش‌های قابل توجهی مواجه شده است.
به عنوان مثال، نیروگاه Crescent Dunes در نوادا عملیات خود را در سال ٢٠١٩ به دلیل مسائل نگهداری و هزینه‌های بالا متوقف کرد و در سال ٢٠٢٣ تحت مالکیت جدید دوباره شروع به کار کرد. به‌علاوه، کاهش سریع قیمت فناوری PV معادله را تغییر داده است. PV اکنون اغلب مقرون به‌صرفه‌تر است، حتی بدون قابلیت‌های ذخیره‌سازی داخلی.
این تغییر در افزودنی جدید مجتمع نور، نور IV، که یک مزرعه PV با تولید 73 مگاوات است، منعکس شده است. هزینه‌های پایین‌تر و تطبیق‌پذیری پنل‌های PV آنها را به ویژه در مناطقی با فشارهای سیاسی و اقتصادی جذاب‌تر کرده است.
نگرانی‌های اخلاقی
چشم‌انداز Desertec با چالش‌های دیگری نیز فراتر از ملاحظات فناورانه مواجه شده است.
منتقدین بر اکوهای تاریخی مشکل‌ساز کشورهای اروپایی در استخراج منابع از آفریقا عمدتاً برای منافع خودشان اشاره کرده‌اند. نگرانی‌ها ابراز شده‌اند که سرمایه‌گذاری‌های بزرگ خارجی در پروژه‌های خورشیدی شمال آفریقا ممکن است مشکلات محلی مثل کمبود آب و نابرابری اقتصادی را تشدید کنند.
با درک این ریسک‌ها، کشورهایی مانند آلمان به تولید PV داخلی که در سال ٢٠٢٠ ده درصد از تولید برق آنها را تشکیل می‌داد، منتقل شده‌اند.
این تغییر هم‌چنین اهمیت در نظر گرفتن منافع محلی در پروژه‌های بزرگ انرژی را تأکید می‌کند.
برای اینکه شمال آفریقا حقیقتاً از پتانسیل خورشیدی خود بهره‌مند شود، approach پایینی به جای یکی که عمدتاً توسط منافع خارجی هدایت می‌شود، مورد نیاز است.
با نزدیکی آن به اسپانیا، دولت نسبتاً پایدار و منابع غنی خورشید و باد، مراکش به خوبی موقعیت دارد تا با ارائه الگوی مثبتی پیش قدم شود. با تمرکز بر تأمین نیازهای انرژی خود اول و صادرات تنها مازاد برق، مراکش می‌تواند از واردکننده خالص انرژی به صادرکننده تبدیل شود و مزایای اقتصادی قابل توجهی به دست آورد.
با تحول رویای انرژی خورشیدی صحرای بزرگ برای اروپا، تکنولوژی‌ها و approachهای جدید به وجود می‌آیند. شبکه‌های هوشمند و الگوریتم‌های پیشرفته در بهبود مدیریت و کارایی انتقال برق نقش مهمی ایفا می‌کنند. سرمایه‌گذاری‌ها در اتصالات شبکه‌ای همچنان ادامه دارند، مانند لینک سوم بین مراکش و اسپانیا که به طور مشترک توسط هر دو کشور تأمین مالی می‌شود.
پتانسیل معاملات انرژی بین‌المللی در آفریقا نیز توجه بیشتری جلب می‌کند. با توسعه منابع تجدیدپذیر خود، ممکن است شاهد تحول کاملی در منظر انرژی منطقه‌ای باشیم.
