مستقبل الطاقة الشمسية: معوقات ومشاكل

الطاقة الشمسية هي واحدة من أكثر تقنيات الطاقة المتجددة الواعدة ، مما يسمح بتوليد الكهرباء من أشعة الشمس المجانية التي لا تنضب. بدأ العديد من مالكي المنازل بالفعل في اعتماد الكهرباء الشمسية ، وتوفر مرافق توليد الطاقة واسعة النطاق في الجنوب الغربي مزايا الطاقة الشمسية لآلاف العملاء. لكن الطاقة الشمسية لا تزال تواجه عددًا من العقبات قبل أن تتمكن حقًا من استبدال الوقود الأحفوري لتوليد الطاقة لمعظم الأمريكيين.

تعد الفروق في كثافة الطاقة الشمسية واحدة من أكبر العقبات التي تحول دون الاعتماد الواسع النطاق للطاقة الشمسية. وفقًا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة ، توفر الشمس ما يقرب من ضعف الطاقة لصحراء موهافي كما تفعل في شمال غرب المحيط الهادئ. نظرًا لأن إنتاج اللوحة يعتمد على كمية الطاقة الشمسية التي تتلقاها ، فإن هذا يعني أن الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة أفضل بكثير في الصحاري الجنوبية الغربية مقارنة بأجزاء أخرى من البلاد. في حين أن الألواح الشمسية يمكن أن توفر على الأقل بعض الكهرباء المجانية في أي مكان في البلاد ، فإن الاستثمار سيستغرق وقتًا أطول لدفع ثمن نفسه في المناطق التي لا تحتوي على تغطية شمسية مكثفة.

هناك عقبة أخرى أمام الكهرباء الشمسية وهي الكفاءة الكهروضوئية. إذا كنت تعيش في الصحراء ، يمكن أن يتلقى متر مربع واحد من الألواح الشمسية ما يعادل أكثر من 6 كيلوواط / ساعة من الطاقة خلال يوم واحد. لكن الألواح الشمسية لا يمكنها تحويل هذه الكمية الكاملة من الطاقة إلى كهرباء. تحدد كفاءة الألواح الشمسية مقدار هذه الطاقة القابلة للاستخدام ، ومعظم الألواح الشمسية التجارية في السوق في عام 2013 لديها تصنيفات كفاءة أقل من 25 بالمائة. كلما زادت كفاءة اللوحة ، زادت تكلفة إنتاجها. باستثناء أي قفزات كبيرة في التكنولوجيا ، من غير المرجح أن تتجاوز معدلات الكفاءة 33 في المائة في المستقبل القريب.

إحدى المشكلات الرئيسية في الطاقة الشمسية هي الموثوقية. في أحسن الأحوال ، يمكن أن تنتج الألواح الشمسية الكهرباء لمدة 12 ساعة في اليوم ، وستصل اللوحة إلى ذروة الإنتاج لفترة قصيرة في منتصف النهار تقريبًا. يمكن لألواح التتبع التي تتبع الشمس أن تمد فترة التوليد الأولي هذه إلى حد ما ، لكنها لا تزال تعني أن الألواح تقضي القليل جدًا من اليوم في الإنتاج بأقصى سعة. يمكن شحن بطاريات التخزين أثناء توليد الذروة وتوفر هزلاً من الطاقة في الليل ، لكنها يمكن أن تكون باهظة الثمن وتحتوي على مواد سامة وتتلف بسرعة بسبب الشحن والتفريغ المتكرر دورات.

في حين أن توليد الطاقة الشمسية خالٍ من الانبعاثات ، فإن تصنيع الألواح الشمسية والتقنيات ذات الصلة يمكن أن يشمل بعض المواد غير الصديقة للبيئة. ثلاثي فلوريد النيتروجين هو منتج ثانوي شائع لتصنيع الإلكترونيات ، بما في ذلك تلك المستخدمة في الخلايا الشمسية ، وهو غاز دفيئة أقوى 17000 مرة من ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي العديد من الخلايا الشمسية على كميات صغيرة من معدن الكادميوم السام والبطاريات المطلوبة لتخزين الكهرباء المولدة يمكن أن تحتوي على مجموعة من المعادن الثقيلة الأخرى والخطيرة مواد. مع تحسن تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، قد يتمكن المصنعون من الابتعاد عن هذه المواد التي يحتمل أن تكون خطرة ، لكن في الوقت الحالي ، فإنهم يفسدون الفوائد البيئية المثيرة للإعجاب التي توفرها الطاقة الشمسية.