Rooftop Solar Framework for New Residential Housing Developments in Saudi Arabia

في المساحات الشاسعة والمشمسة في المملكة العربية السعودية، تُعد إمكانات تسخير الطاقة الشمسية هائلة، حيث تصنف ضمن الأعلى عالمياً. ومع ذلك، بالنسبة لمالك المنزل العادي، لا تزال فكرة تركيب الألواح الشمسية على سقفه بعيدة المنال إلى حد كبير. وتتمثل العوائق في جوانب عملية ومالية: فالكهرباء رخيصة، مما يجعل التوفير من الطاقة الشمسية أقل إلحاحاً، بينما تكون التكلفة المبدئية لشراء وتركيب النظام مرتفعة. علاوة على ذلك، فإن قرار التحول إلى الطاقة الشمسية يقع عادةً على عاتق مالك المنزل الفردي، الذي يتعين عليه التعامل مع تعقيدات التمويل، واختيار المعدات، وإدارة عملية التركيب. تستكشف هذه الدراسة مساراً مختلفاً، مساراً ينقل القرار من الفرد إلى الباني. فبدلاً من انتظار آلاف الملاك المنفصلين لاتخاذ قرار معقد، يقترح الباحثون سياسة تقضي بإلزام التطويرات السكنية الجديدة بتركيب أنظمة شمسية كجزء من عملية البناء نفسها. ومن خلال دمج هذه التقنية في المبنى قبل انتقال أي عائلة للسكن فيه، تبحث الدراسة فيما إذا كان هذا النهج الإلزامي يمكن أن يطلق العنان لإمكانات الطاقة الشمسية في البلاد، ويوازن التكاليف للمطورين، ويخلق سوقاً مستقرة لصناعات الطاقة المتجددة.

ركز الباحثون على نوع محدد من المساكن الشائعة في المنطقة: "الفلل". لقد تخيلوا سيناريو يتم فيه تخطيط حي سكني جديد يضم عشرة آلاف منزل من هذه الفلل. وفي ظل الظروف الحالية، فإن وضع الألواح الشمسية على كل سقف من هذه الأسطحة سيعتمد على قرار كل مالك مستقبلي بشراء الألواح، وإيجاد مقاول، ودفع تكاليف العمل. وتقترح الدراسة أنه إذا فرضت قاعدة تتطلب من البنائين تركيب الألواح أثناء عملية الإنشاء، فستصبح العملية منظمة ويمكن التنبؤ بها. لم يختبر الفريق هذا على منازل حقيقية، نظراً لعدم وجود مشروع إلزامي كهذا بعد؛ وبدلاً من ذلك، قاموا ببناء محاكاة تفصيلية باستخدام بيانات من عدة دراسات قائمة حول مشاريع الطاقة الشمسية السكنية في السعودية. وقد استخلصوا متوسط الحجم النموذجي للنظام، وكمية الكهرباء التي سينتجها في ظل الشمس المحلية، وتكلفة تركيبها. وافترضت حساباتهم حجماً قياسياً للنظام لكل فيلا، والذي عند ضربه في عشرة آلاف منزل، سيخلق مشروعاً ضخماً وموحداً.

تكشف نتائج هذه المحاكاة عن تحول كبير في النطاق. فإذا تم بناء عشرة آلاف فيلا بهذا المتطلب، فستصل القدرة الشمسية الإجمالية إلى مائة وعشرين ميجاواط. وسيقوم هذا الحي الواحد بتوليد طاقة كهربائية كافية لتشغيل مدينة صغيرة، بإنتاج مائتين وستة عشر مليون كيلوواط ساعة من الطاقة النظيفة سنوياً. ولتوضيح ذلك، يمثل هذا القدر نحو اثنين بالمائة من إجمالي قدرة الطاقة المتجددة التشغيلية في البلاد بنهاية عام 2024. وبينما لن يستطيع هذا الحي وحده تغيير الشبكة الوطنية، إلا أنه يوضح أن عدداً صغيراً نسبياً من المنازل الجديدة يمكن أن يضيف جزءاً ملموساً وقوياً من الطاقة الشمسية إلى النظام. وتسلط الدراسة الضوء على أنه نظراً لأن الطاقة الشمسية تُنتج خلال النهار عندما يكون استخدام أجهزة التكييف في ذروته، فإن معظم هذه الكهرباء سيُستخدم مباشرة من قبل المنازل بدلاً من إرسالها مرة أخرى إلى الشبكة، مما يجعل النظام عالي الكفاءة للسكان.

وبعيداً عن حجم الطاقة المجرد، نظرت الدراسة بدقة في الأثر المالي والبيئي. فقد قُدرت التكلفة الإجمالية لتركيب هذه الأنظمة عبر عشرة آلاف فيلا بأربعمائة وثمانين مليون ريال سعودي. وعند مقارنة هذه التكلفة بقيمة الكهرباء التي سينتجها النظام، تحسب الدراسة فترة استرداد تبلغ حوالي اثني عشر عاماً ونصف العام. ويعتمد هذا الرقم على السعر الحالي للكهرباء في البلاد، وهو بمثابة معيار لمعرفة المدة التي سيستغرقها توفير الطاقة لتعادل الاستثمار الأولي. وأشار الباحثون إلى أن هذا الجدول الزمني قد يتحسن إذا أدت عمليات الشراء بالجملة للمواد لمثل هذا المشروع الكبير إلى خفض التكاليف الإجمالية. ومن الناحية البيئية، فإن الأثر جوهري؛ فمن خلال استبدال الكهرباء التي كانت ستأتي من الشبكة الوطنية، سيمنع هذا الحي الافتراضي انبعاث ما يقرب من مائة واثنين وعشرين ألف طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً.

كما تتناول الورقة كيف يغير هذا النهج السوق الخاص بالطاقة الشمسية. فحالياً، تعتمد الصناعة على المبيعات المجزأة لأصحاب المنازل الأفراد، والتي يمكن أن تكون غير متوقعة ويصعب إدارتها. ومن خلال فرض التركيب في التطويرات الجديدة، تقترح الدراسة ظهور سوق جديدة ومستقرة؛ حيث سيكون لدى المصنعين والكهربائيين والشركات الهندسية تدفق عمل يمكن التنبؤ به، مما يسمح لهم بالتخطيط بشكل أفضل والاستثمار المحتمل في التصنيع المحلي. كما يمكن لهذا التحول أن يخلق فرص عمل، سواء في المدى القصير خلال مرحلة التركيب، أو في المدى الطويل لأعمال الصيانة والمراقبة. ويؤكد الباحثون بحذر أن نتائجهم مبنية على سيناريو افتراضي باستخدام بيانات موجودة، وليس على اختبار واقعي لسياسة إلزامية. كما يقرون بأنه بدون بيانات فعلية حول مقدار استهلاك كل منزل للكهرباء، تظل التوفيرات والفوائد البيئية الدقيقة مجرد تقديرات. ومع ذلك، تخلص الدراسة إلى أن هذا الإطار يوفر وسيلة قابلة للتطبيق للتغلب على العقبات المالية والثقافية التي أبقت اعتماد الطاقة الشمسية السكنية منخفضاً، محولةً بناء المنازل الجديدة إلى محرك قوي لنمو الطاقة المتجددة.