توقعات اليابان للطاقة الكهروضوئية لعام 2030: هل يمكن لإمدادات الطاقة في منتصف النهار في الأيام المشمسة أن تأخذ زمام المبادرة؟

في 30 مارس 2022، أصدر معهد أبحاث النظام الشامل للموارد في اليابان تقريرًا يعرض بيانات القدرة المركبة الفعلية لأنظمة الخلايا الكهروضوئية اعتبارًا من عام 2020، وقام بتحديث "توقعات تركيب سوق الخلايا الكهروضوئية في اليابان في عام 2030 (إصدار 2022)".

وفقًا لتقديراتها:

• • اعتبارًا من عام 2020، بلغ إجمالي القدرة المركبة للطاقة الشمسية الكهروضوئية في اليابان (مخرج التيار المستمر، التيار المستمر) حوالي 72 جيجاواط.

• • سيناريو النمو التقليدي (الحفاظ على معدل النمو السنوي الحالي البالغ حوالي 8 جيجاواط تيار مستمر): من المتوقع أنه بحلول السنة المالية 2030، ستصل القدرة المركبة إلى 154 جيجاواط تيار مستمر (ما يعادل إنتاج تيار متردد يبلغ حوالي 121 جيجاواط).

• • سيناريو النشر المتسارع (بافتراض حدوث تحسن كبير في بيئة ربط الشبكة): ستصل القدرة المركبة إلى 180 جيجاواط تيار مستمر (ما يعادل إنتاج تيار متردد يبلغ حوالي 140 جيجاواط).

للعلم، حددت "خطة الطاقة الأساسية السادسة" التي وضعتها وزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة اليابانية (METI) في 22 أكتوبر 2021، هدفاً لقدرة توليد الطاقة الشمسية بحلول عام 2030 عند "117.6 جيجاواط (إنتاج التيار المتردد، مستوى الهدف الإيجابي)". ويعادل "الهدف الإيجابي" لوزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة اليابانية تقريباً التوقعات في ظل معدل النمو الطبيعي الحالي.

تحويل المفتاح: القدرة الاسمية والناتج الفعلي

• • إن قيم الطاقة المقدرة لأنظمة الخلايا الكهروضوئية المذكورة أعلاه هي قيم اسمية في ظل ظروف مثالية (مثل درجات حرارة وزوايا ضوء الشمس المحددة).

• • عادةً ما يكون صافي توليد الطاقة القصوى الفعلي حوالي 70٪ من القيمة المقدرة (أي مضروبة في معامل 0.7).

• • لذلك، خلال فترة ذروة منتصف النهار في يوم مشمس عام 2030:

1. 1. 1. في ظل سيناريو النمو العادي، من المتوقع أن يبلغ إنتاج التيار المتردد الفعلي حوالي 85 جيجاوات.
      2. في ظل سيناريو النشر المتسارع، يُقدر أن يكون الناتج الفعلي للتيار المتردد حوالي 98 جيجاواط.

تحليل مطابقة ذروة الطلب

• • في السنوات الأخيرة، بلغ ذروة الطلب الوطني على الكهرباء في اليابان (على أساس التيار المتردد) حوالي 160 جيجاوات (وصل إلى حوالي 180 جيجاوات تيار متردد قبل زلزال شرق اليابان الكبير في مارس 2011 ولكنه انخفض لاحقًا بسبب تعزيز الحفاظ على الطاقة الاجتماعية، وبطء النمو الاقتصادي، وإعادة الهيكلة الاقتصادية).

• • بافتراض أن ذروة الطلب على الكهرباء في عام 2030 ستبقى عند المستوى الحالي (حوالي 160 جيجاواط تيار متردد):

في ظل سيناريو النشر المتسارع، يمكن أن يلبي إنتاج الطاقة الكهروضوئية في منتصف النهار (98 جيجاواط تيار متردد) في يوم مشمس ما يقرب من 61٪ من ذروة الطلب الوطني (98 جيجاواط / 160 جيجاواط).

في ظل هذه الخلفية التنموية، فإن النمو المطرد لصناعة الخلايا الكهروضوئية في اليابان لا ينفصل عن استكشاف سيناريوهات تطبيق متنوعة.

بصفتها شركة دولية رائدة في مجال التحول الطاقي في اليابان، نجحت مجموعة سولار فيرست في ربط العديد من مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتميزة بشبكة الكهرباء في اليابان خلال السنوات الأخيرة: محطات طاقة شمسية أرضية واسعة النطاق بُنيت على أراضٍ مستوية، مما يُحسّن استغلال موارد الأراضي المحدودة ويرفع كفاءة توليد الطاقة؛ ومشروع منصة الطاقة الشمسية الزراعية الذي نُفّذ في المناطق الزراعية، حيث تم تركيب ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل مبتكر فوق الأراضي الزراعية لتحقيق "التكامل بين الزراعة والطاقة الشمسية الكهروضوئية"، الأمر الذي لا يضمن إنتاج المحاصيل فحسب، بل يُضيف أيضًا قناة جديدة للطاقة النظيفة. إضافةً إلى ذلك، غطى نظام دعم أسطح الطاقة الشمسية الموزع، الذي تم الترويج له بالتعاون مع الحكومات المحلية، المناطق الصناعية والمباني العامة، مما ساهم بشكل فعال في تخفيف الضغط على الكهرباء في المدن.

لم تقتصر مساهمة هذه المشاريع على توفير عشرات الميغاواط من الطاقة المتصلة بالشبكة فحسب، بل شملت أيضاً استكشاف نماذج توليد الطاقة المثلى في ظل الظروف الجغرافية والمناخية المعقدة لليابان من خلال التكيف التكنولوجي. فعلى سبيل المثال، حقق مشروع المنصة الزراعية توازناً بين احتياجات المحاصيل من الضوء وتوليد الطاقة عن طريق تعديل زاوية ميل الألواح الكهروضوئية، بينما صُمم نظام دعم السقف لتعزيز مقاومة الرياح في المناطق المعرضة للأعاصير.

أكدت ممارسة "الطاقة الشمسية أولاً" على أهمية "بيئة ربط محسّنة بالشبكة" في سيناريو النشر المتسارع. ويُعدّ التوسع المستمر في محفظة مشاريعها أحد المحركات الرئيسية التي تدفع اليابان نحو تحقيق هدفها المتمثل في إنتاج 140 جيجاواط من الطاقة الكهربائية المترددة.

الاستنتاج الأساسي: حتى في ظل سيناريو النشر المتسارع الأكثر تفاؤلاً، من المتوقع أن يغطي توليد الطاقة الكهروضوئية في منتصف النهار في يوم مشمس في اليابان عام 2030 ما يقرب من 60٪ من ذروة الطلب على الكهرباء في البلاد.