استجابة الطاقة الكهروضوئية لتذبذب النينيو-المحيط الهادئ

لماذا الشمس ليست مستقرة كما تبدو

تنتشر الألواح الشمسية في أنحاء العالم بسرعة مذهلة، واعدةً بكهرباء أنظف وانخفاض انبعاثات الكربون. لكن ضوء الشمس نفسه ليس مضمونًا. تستعرض هذه الدراسة كيف أن إيقاعًا مناخيًا طبيعياً قوياً في المحيط الهادئ، المعروف بتذبذب النينيو-المحيط الهادئ، يمكن أن يخفف أو يصفّي السماء فوق مناطق شمسية رئيسية لعدة أشهر متتالية. ومع تزايد اعتماد المجتمعات على الطاقة الشمسية، يصبح فهم هذه التقلبات في ضوء الشمس أمرًا حاسمًا للحفاظ على استمرار التيار الكهربائي وخفض الانبعاثات.

نبضة مناخية عالمية تشكّل طقسنا

كل بضع سنوات يتحول المحيط الهادئ الاستوائي بين مراحل أكثر دفئًا وبرودة تُدعَى النينيو واللانينيا. تعيد هذه التحولات ترتيب الرياح والغيوم وأنماط الأمطار حول العالم، مغيرةً ليس فقط درجات الحرارة والعواصف بل أيضًا كمية ضوء الشمس التي تصل إلى السطح. جمع المؤلفون أكثر من أربعة عقود من بيانات الغلاف الجوي والمحيطات التفصيلية لتتبع كيف تغير هذه الأحداث عوامل رئيسية لطاقة الشمس: الإشعاع الوارد إلى السطح، ودرجة حرارة الهواء، وسرعة الرياح. ثم حوّلوا هذه التغيرات إلى مقياس لمدى قدرة الألواح الشمسية النموذجية على العمل في العالم الحقيقي، وهو مقدار يسمونه الإمكانات الكهروضوئية.

أين يسرق النينيو ضوء الشمس وأين يضيفه

تُظهر التحليلات بصمات عالمية واضحة للنينيو واللانينيا على مصادر الطاقة الشمسية. خلال النينيو، تعمل المياه الأكثر دفئًا في المحيط الهادئ المركزي والشرقي على تعطيل دورة الهواء الطبيعية، مما يزيد غالبًا من غطاء السحب فوق مناطق مثل كاليفورنيا، وصحراء أتاكاما الجنوبية ووسط تشيلي، وحوض تشاكو في أمريكا الجنوبية، والشرق الأوسط، وشرق الصين. مزيد من الغيوم يعني ضوءًا سطحيًا أقل، وتجد الدراسة أنه في هذه المناطق يمكن أن تنخفض الإمكانات الشمسية بنسبة عدة في المئة لموسم كامل أو حتى لعام كامل. بالمقابل، غالبًا ما تصبح مناطق مثل أجزاء من حوض الأمازون، وجنوب أفريقيا، وشرق أستراليا، وجنوب شرق آسيا أكثر صفاءً خلال النينيو، فتكتسب إمكانات شمسية أعلى رغم تعرضها أيضًا لهواء أكثر دفئًا يخفض كفاءة الألواح قليلًا.

أحداث النينيو الفائقة وجفاف الطاقة الشمسية

حلقات النينيو الأكثر حدة، المعروفة بالنينيو الفائق، نادرة لكنها مدمرة بشكل خاص. حدثت ثلاث فقط منذ أوائل الثمانينيات، ومع ذلك تترك بصمة قوية في البيانات. خلال هذه الأحداث، تجد الدراسة أن الإمكانات الشمسية على مدار عام واحد انخفضت بما يصل إلى نحو 10% في بؤر حساسة للطاقة الشمسية مثل شرق الصين وحوض تشاكو، وبنسب عدة في المئة في كاليفورنيا ووسط تشيلي وجنوب صحراء أتاكاما. يؤطر المؤلفون هذه الانخفاضات المطوّلة على أنها «مجاعات طاقة شمسية»: فترات ممتدة يقل فيها ضوء الشمس المتاح لتوليد الطاقة بشكل ملحوظ عن المعتاد لذلك الوقت من السنة. وفي كثير من هذه المناطق، باتت المزارع الشمسية كثيفة وسريعة النمو، لذا فإن نفس مستوى التأثير المناخي سيترجم في المستقبل إلى تقلبات أكبر بكثير في إنتاج الكهرباء الفعلي.

من فقدان الضوء إلى زيادة انبعاثات الكربون

لفهم العواقب الواقعية، نظر الباحثون إلى مستقبل يكون فيه انتاج الطاقة الشمسية أوسع بكثير وانبعاثات الشبكات أقل. باستخدام توقعات لكمية الكهرباء الشمسية التي من المتوقع أن تنتجها مناطق مثل شرق الصين وكاليفورنيا وتشيلي والأرجنتين بحلول ثلاثينيات القرن الحالي، إلى جانب الانخفاض المتوقع في كثافة الكربون بقطاع الطاقة لديها، قدّروا كيف يمكن أن يتداعى حدث نينيو فائق مستقبلي عبر أنظمة الطاقة. تشير محاكاتهم إلى أن حدثًا واحدًا من هذا النوع قد يقلص الإنتاج الشمسي بعدة في المئة على مدار عام في هذه المناطق الرئيسية. وبما أن الطاقة الاحتياطية ستعتمد جزئيًا على الوقود الأحفوري، فقد يؤدي النقص الناتج في كهرباء الشمس إلى رفع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية مؤقتًا بعشرات الملايين من الأطنان، مع مساهمة شرق الصين بأكبر حصة.

التخطيط لمستقبل شمسي مضطرب

تخلص الدراسة إلى أن التقلبات المناخية الطبيعية مثل النينيو واللانينيا ستلعب دورًا متزايدًا في تشكيل موثوقية وفوائد المناخ لشبكات الطاقة الثقيلة على الشمس. ومع توقع زيادة تواتر النينيو الفائق هذا القرن، لا يمكن للمخططين افتراض أن ضوء الشمس سيكون ثابتًا من سنة إلى أخرى. بدلاً من ذلك، يجادل الباحثون بأن أنظمة الطاقة يجب أن تُصمم مع مراعاة هذه التقلبات طويلة الأمد — من خلال توزيع التركيبات الشمسية على مساحات أوسع، والاستثمار في تخزين الطاقة، وتنويع مصادر الاحتياط المنخفضة الكربون، واستخدام توقعات المناخ للتنبؤ بموعد حدوث «مجاعات الطاقة الشمسية». بالنسبة لعالم يعتمد بشكل متزايد على الشمس، الرسالة واضحة: بناء مستقبل طاقة نظيفة مرن يعني تعلم التعايش مع إيقاعات محيط مضطرب.

الاستشهاد: Feron, S., Cordero, R.R., Damiani, A. et al. Photovoltaic power response to El Niño–Southern Oscillation. Commun Earth Environ 7, 325 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03343-z

الكلمات المفتاحية: الطاقة الشمسية, النينيو, تقلب المناخ, أمن الطاقة, انبعاثات الكربون