هل يمكن لاستثمارك في الطاقة الشمسية أن ينجو من العاصفة العاتية القادمة أو الموجة الحارة القياسية؟ تدفع الأحداث المناخية المكثفة - الأعاصير الهائجة وموجات الحر الحارقة والبرد المدمر - مطوري الطاقة الشمسية وشركات الهندسة والمشتريات والبناء ومالكي الأصول إلى البحث عن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المرنة والألواح الشمسية ذات الأداء العالي في الطقس القاسي وحلول الطاقة الشمسية التي أثبتت قدرتها على الصمود في وجه المناخ. تثبت الأدلة الواقعية أن المصفوفات الكهروضوئية الحديثة المصممة بذكاء تتحمل هذه الهجمات بشكل أفضل بكثير من الشبكات القديمة، وتنتعش بشكل أسرع مع تحقيق عوائد أفضل على مدى الحياة. بالاعتماد على العقد الماضي من الحوادث شديدة التأثير بالإضافة إلى رؤى جديدة لعام 2025 في تقرير مهمة IEA-PVPS 13 الخاص بالوكالة الدولية للطاقة الذرية حول التأثيرات التشغيلية والاقتصادية للطقس القاسي على محطات الطاقة الكهروضوئية، إلى جانب تحليلات أسطول شركة NREL وأنماط خسائر التأمين العالمية، يستخلص هذا المقال دروسًا قابلة للتنفيذ. تكتسب شركات الطاقة الشمسية الأدوات اللازمة لتقوية المشاريع، وحماية الإيرادات، وتعزيز العائد على الاستثمار على المدى الطويل في عصر لا يمكن التنبؤ بسمائه.

الرياح العاتية والأعاصير المدارية: من الأعاصير التي تضرب الأسقف إلى الناجين من الأعاصير المدارية

وكثيراً ما فشلت الأنظمة المبكرة على الأسطح في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين في الأعاصير من الفئة 3+ بسبب ضعف التثبيت. أما اليوم فإن المصفوفات المصممة هندسيًا تنجو بشكل روتيني من رياح تتراوح سرعتها بين 50 و60 م/ثانية عند تركيبها بشكل صحيح.

نقطة البيانات الرئيسية: أظهرت تحليلات ما بعد إعصار إيان (2022، فلوريدا) وإعصار مانغخوت (2018، الصين) أن أكثر من 901 تيرابايت 3 تيرابايت من المحطات على نطاق المرافق مع أرفف متوافقة مع IEC ظلت تعمل. كانت الأعطال مرتبطة دائمًا تقريبًا بمثبتات صغيرة الحجم أو ضعف عزم الدوران - وليس الوحدات نفسها.

الوجبات الجاهزة للأعمال: في الأسواق المعرضة للأعاصير (فلوريدا، وساحل الخليج، ومنطقة البحر الكاريبي، وجنوب شرق آسيا)، فإن تحديد أرفف مختبرة لحمل الرياح وأساسات مرتفعة يقلل من أقساط التأمين بنسبة 20-401 تيرابايت إلى 3 تيرابايت ويقلل من وقت التوقف عن العمل من أسابيع إلى أيام.

الموجات الحارة ودرجات الحرارة المرتفعة: قاتل الكفاءة الصامت

كل درجة مئوية واحدة فوق 25 درجة مئوية تقلل من ناتج السيليكون البلوري بمقدار 0.3-0.451 تيرابايت 3 تيرابايت (معامل درجة الحرارة). وفي موجات الحرارة الطويلة، يتضاعف ذلك مع تسارع التدهور على المدى الطويل.

تحليل البيانات 1

تُظهر دراسات الأسطول الكهروضوئي (2008-2022) التي أجرتها شركة NREL أن الأنظمة في المناخات الحارة تتدهور بمعدل 0.881 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت/سنة مقابل 0.481 تيرابايت 3 تيرابايت/سنة في المناطق الأكثر برودة. يمكن لموجة حارة واحدة متعددة الأسابيع أن تضيف 0.5-11 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت سنويًا إضافية من خلال التدوير الحراري.

الرسم البياني: مقارنة الأداء في درجات الحرارة العالية - تفقد الوحدات ذات الوصلات المتغايرة طاقة أقل بكثير فوق 50 درجة مئوية من الألواح الأحادية البلورية القياسية (المصدر: باناسونيك/مراجعات الطاقة النظيفة). يمكن أن يؤدي اختيار الوحدات ذات كفاءة درجات الحرارة المنخفضة في المناطق الصحراوية أو الاستوائية إلى استرداد 8-13% طاقة سنوية أكثر.

وحدات سونبال يتم اختيارها بشكل روتيني في مشاريع الشرق الأوسط وجنوب غرب الولايات المتحدة لهذا السبب تحديدًا - تقديم كمية إضافية قابلة للقياس من الكيلوواط ساعة في السنة.

عواصف البَرَد والعواصف الحملية: أكبر صداع تأميني

تمثل البَرَد الآن أكثر من 501 تيرابايت 3 تيرابايت من جميع خسائر التأمين الشمسي على الرغم من أنها تمثل حوالي 1-21 تيرابايت 3 تيرابايت فقط من المطالبات من حيث الحجم (بيانات GCube 2018-2023).

أمثلة واقعية

• غرب تكساس 2019: محطة غرب تكساس 2019: خسارة مؤمّن عليها بقدرة 182 ميجاوات بثلثي الوحدات → $70-80 مليون دولار
• تكساس 2022 >أكثر من 1,700 ميجاوات تأثرت بسقوط بَرَد على شكل كرة تنس → ~ $300 M أضرار
• سويسرا 2021: 57% من الوحدات التي تم فحصها أظهرت تشققات في الخلايا بعد سقوط البرد الذي يزيد طوله عن 5 سم

تحليل البيانات 2

تُظهر منحنيات مرونة البرد RETC أن الوحدات الزجاجية مقاس 3.2 مم تتحمل طاقة حركية أكبر بمقدار 2 ضعف الطاقة الحركية للزجاج القياسي مقاس 2.0 مم قبل أن يتجاوز احتمال الكسر 50%.

منحنيات مرونة البَرَد لسمك زجاج الوحدات الكهروضوئية الشائعة - الزجاج الأكثر سمكًا يحوّل عتبة الفشل بشكل كبير نحو حبات البَرَد الأكبر حجمًا.

يحدد الآن المشغلون في أزقة البَرَد (تكساس وكولورادو والغرب الأوسط وشمال الهند) وحدات مصنفة “بَرَد شديد” (≥40 مم @ 23 م/ث) ويشهدون انخفاضًا حادًا في رفض المطالبات.

الثلوج والفيضانات والتلوث: ضربات مؤقتة بدروس مستدامة

يمكن للثلج أن يخفض الناتج 90%+ مؤقتًا، ولكن زوايا الميل الحديثة >15 درجة بالإضافة إلى تصميمات التخلص الآلي من الثلج تحد من الخسائر السنوية إلى 1-5% في معظم المناطق الثلجية.

نادراً ما تدمر الفيضانات المحطات الأرضية الحديثة عندما تكون العاكسات والمجمعات مرتفعة؛ الخطر الأكبر هو التلوث المطول بعد الحدث.

تحليل البيانات 3

أظهر تحليل شركة NREL لآلاف الأنظمة أن الظواهر الجوية المتطرفة تتسبب في خسارة إنتاج إضافية سنوية متوسطة تبلغ حوالي 11 تيرابايت 3 تيرا بايت لكل حدث مؤثر (بَرَد، أو رياح بسرعة أكبر من 90 كم/ساعة، أو ثلوج يزيد طولها عن 1 متر). يستمر معظم الانقطاعات لمدة 2-4 أيام فقط.

توزيع الخسارة السنوية للإنتاج السنوي (%) بعد الظواهر الجوية القاسية - تفقد الغالبية العظمى من الأنظمة أقل من 5% في سنة الحدث، ولكن هناك ذيل صغير يشهد خسارة 1060% عند تجاوز العتبات.

لماذا غالباً ما تتفوق الطاقة الشمسية على الشبكة في الكوارث

خلال أعاصير ماريا ودوريان وإيان وإعصار جيبي، حافظت الشبكات الشمسية + التخزين الصغيرة على استمرار عمل المستشفيات والملاجئ ومضخات المياه عندما تعطلت شبكة المرافق لأسابيع. أظهرت الأنظمة الكهروضوئية باستمرار توافرًا أعلى بعد الحدث من مولدات الديزل أو خطوط النقل.

نهج المرونة الهندسية الذي تتبناه شركة سونبال

في سونبال, ، تم تصميم كل نظام بنمذجة خاصة بالطقس القاسي الخاص بالموقع:

• أرفف تم اختبارها في نفق الرياح تم تقييمها على هبوب رياح تصل إلى 50 عاماً
• وحدات ذات معاملات درجة حرارة Pmax ≤ -0.29%/°س وخيارات زجاج البرد الشديد
• مكونات كهربائية مرتفعة + حاويات IP68 مرتفعة + حاويات IP68
• المراقبة في الوقت الحقيقي التي تحدد الحالات الشاذة في غضون ساعات من وقوع الحدث

أبلغ العملاء في مناطق الأعاصير والأعاصير والبرد عن انخفاض تكاليف التأمين 30-50% وانخفاض وقت التعطل غير المخطط له في الأحداث الأخيرة إلى الصفر تقريباً.

الخلاصة بالنسبة لشركات الطاقة الشمسية والمستثمرين

البيانات واضحة: الطاقة الشمسية الكهروضوئية المصممة بشكل صحيح هي بالفعل واحدة من أكثر مصادر الكهرباء المتاحة مرونة في مواجهة المناخ. إن الفرق بين النظام الذي يفقد 1% مقابل 20%+ في حدث كبير غالبًا ما يعود إلى بعض خيارات التصميم التي يتم اتخاذها في مرحلة عرض الأسعار.

إذا كنت تقوم بتقييم مشاريع في مناخات عالية المخاطر، أصر على:

• شهادات الطرف الثالث للظروف الجوية القاسية
• نمذجة المرونة الخاصة بالموقع
• الوحدات المصنفة ضد البَرَد حيثما كان ذلك مناسباً
• خطط استجابة مثبتة للتشغيل والصيانة

عادةً ما تضيف هذه الخطوات <3-51 تيرابايت إلى التكلفة الأولية ولكنها يمكن أن تحمي الملايين من الإيرادات مدى الحياة وتحسن بشكل كبير من قابلية التأمين.

لقد انتهى عصر التعامل مع الطقس القاسي كاستثناء نادر. بالنسبة لشركات الطاقة الشمسية التي تتطلع إلى المستقبل، أصبح بناء أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المرنة الآن ميزة تنافسية أساسية - وأفضل طريقة لتقديم عوائد موثوقة وقابلة للتمويل في مناخ لا يمكن التنبؤ به بشكل متزايد.

هل أنت جاهز لمراجعة مشروعك التالي للتحقق من مرونة الطقس القاسي؟ للتواصل مع سونبال لتقييم المخاطر المناخية دون التزامات وتصميم النظام الأمثل.