التزامن المناخي لذروات الطاقة الشمسية يهدد مرونة تجمع الطاقة الإقليمي في أفريقيا

لماذا قد تفشل أنظمة الطاقة الشمسية المشتركة في وقت واحد أحيانًا

في أنحاء إفريقيا، ربط الشبكات الوطنية يهدف إلى جعل إمدادات الكهرباء أكثر استقرارًا وأرخص، لا سيما مع استثمارات كبيرة في الطاقة الشمسية. الفكرة بسيطة: إذا خففت الغيوم أو الحرارة من إنتاج الطاقة الشمسية في بلد واحد، يمكن للجيران المساعدة. تطرح هذه الدراسة سؤالًا صعبًا بشأن ذلك الوعد: ماذا لو ضربت الأحوال الجوية السيئة عدة دول في وقت واحد، مما يضعف الطاقة الشمسية عبر مناطق بأكملها عندما يعتمد عليها مئات الملايين من الناس؟

آمال كبيرة لقارة مدفوعة بالشمس

تجسد تجمعات الطاقة الإقليمية الآن ربط معظم الشبكات الوطنية في إفريقيا، ومن المتوقع أن توفر الألواح الشمسية حصة كبيرة من الكهرباء الجديدة خلال العقدين القادمين. تفترض الحكومات والمخططون أن الانخفاضات الشديدة في ضوء الشمس لا تتزامن عبر الحدود كثيرًا، لذا يمكن لكل بلد الاعتماد على الآخرين عندما تقل كفاءة مزارعها الشمسية. لكن الغلاف الجوي لا يعترف بالحدود السياسية. العواصف الترابية الضخمة القادمة من الصحراء، وموجات الحر على مستوى القارة، وأنظمة الضغط البطيئة الحركة يمكن أن تظلل ضوء الشمس أو تسخّن الألواح عبر آلاف الكيلومترات، مما يزيد من احتمال أن تواجه عدة دول إنتاجًا شمسيًا منخفضًا في آن واحد.

عندما تتوائم أنماط الطقس ضد الطاقة الشمسية

جمع الباحثون ملاحظات مناخية مفصّلة مع محاكاة من 30 نموذجًا من نماذج المناخ العالمية لتتبع عدد المرات التي تقع فيها دول أفريقية ضمن أدنى عشر بالمئة من إمكاناتها الشمسية. ثم تحققوا من تكرار حدوث تلك الأيام ذات الإنتاج المنخفض معًا داخل كل من تجمعات الطاقة الإقليمية الخمس. وجدوا نمط مخاطرة واضحًا من ثلاث خطوات. تُعد غرب ووسط إفريقيا الأكثر تعرضًا، مع العديد من الأيام التي تكون فيها أجزاء كبيرة من كل تجمع في جفاف شمسي في آن واحد. تُظهر شرق إفريقيا زيادة قوية في مثل هذه الأحداث في وقت لاحق من هذا القرن، بينما يبدو جنوب إفريقيا أكثر متانة لأن دوله الأعضاء تمتد عبر مناطق مناخية مختلفة جدًا من الاستوائية إلى شبه المدارية.

الحرارة والضباب كأعداء خفيين للألواح الشمسية

تفصل الدراسة قوتين فيزيائيتين تشكلان هذه الذروات. الأولى هي درجة الحرارة: فالأحوال الأكثر سخونة تقلل تدريجيًا من كفاءة تحويل الألواح للضوء إلى كهرباء. يتزايد هذا الأثر الحراري عبر جميع المناطق مع احترار الكوكب. والثانية هي ضوء الشمس الوارد نفسه، الذي يمكن أن ينخفض حادًا عندما يحجب الغبار أو السحب أو العواصف السماء. تختلف الصورة هنا بحسب المنطقة. في غرب إفريقيا، يجتمع الغبار الأكثر كثافة ومواسم الجفاف الأطول مع ارتفاع الحرارة لزيادة تكرار وطول فترات انخفاض الطاقة الشمسية بشكل قوي، لا سيما في دول الساحل مثل مالي والنيجر. قد تشهد بعض أجزاء جنوب إفريقيا في الواقع انخفاضات أقل مدفوعة بالإشعاع، ما يعوض جزئيًا الضرر الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة. ولكن عمومًا، لا تهرب أي منطقة من الضغوط المتزايدة على أنظمة الطاقة الشمسية لديها.

شبكات مشتركة تحت ضغط مشترك

نظرًا لأن تجمعات الطاقة تعتمد على تعاون الدول مع بعضها، ركز المؤلفون على أحداث التزامن — أي الأيام التي يكون فيها على الأقل نصف أعضاء التجمع، أو نصف الطاقة الشمسية المخططة له، في عجز شمسي عميق معًا. في سيناريو انبعاثات عالية، قد تشهد غرب ووسط إفريقيا قفزة في مثل هذه الأيام منخفضة الشمس على مستوى التجمع من بضعة أسابيع سنويًا إلى أكثر من ثلاثة أشهر. في أسوأ الحالات، تتعرض أكثر من 70 بالمئة من الدول الأعضاء في آن واحد، مما يترك مجالًا ضيقًا للمساندة من داخل التجمع. بالمقابل، يحافظ الامتداد الشمالي الجنوبي الواسع في جنوب إفريقيا على بعض الحماية الطبيعية، إذ أن أنظمة الطقس التي تخفض إنتاج المزارع الشمسية في أقصى الجنوب غالبًا ما تُبقي الأعضاء الأكثر استوائية دون تأثير، والعكس صحيح.

التخطيط الذكي للروابط والنسخ الاحتياطية

يجادل المؤلفون بأنه يجب على المخططين أن يتجاوزوا المتوسطات البسيطة وأن ينظروا بدقة إلى أي خطوط عابرة للحدود من المرجح أن تنقل مشكلات متزامنة. تُمثل أزواج دول معينة، مثل نيجيريا وبوركينا فاسو في غرب إفريقيا أو الجزائر وموريتانيا في الشمال، حصة كبيرة من جفاف الطاقة الشمسية على مستوى المنطقة. الاتصالات الأخرى، مثل تلك بين جنوب وشرق إفريقيا، غالبًا ما تربط مناطق ذات أنماط طقس معاكسة وقد تعزز المرونة. لا تدعي الدراسة أن مشاركة الطاقة الإقليمية ستفشل بالضرورة، لكنها تُظهر أن التزامن المناخي لذروات الطاقة الشمسية يمكن أن يقوّض بهدوء هوامش الأمان التي يعتمد عليها المخططون حاليًا. ستكون مراعاة هذه الأنماط عند اتخاذ قرارات حول التخزين، والطاقة الاحتياطية، وخطوط النقل الجديدة أمرًا حاسمًا إذا رغبت إفريقيا في بناء شبكة موثوقة تعتمد بقوة على الطاقة الشمسية في العقود المقبلة.

الاستشهاد: Adigun, P., Dairaku, K., Ogunrinde, A.T. et al. Climate-driven synchronization of solar extremes threatens the resilience of Africa’s regional power pool. npj Clean Energy 2, 11 (2026). https://doi.org/10.1038/s44406-026-00027-7

الكلمات المفتاحية: الطاقة الشمسية, الظواهر المناخية القصوى, الكهرباء في إفريقيا, مرونة الشبكة, تجمعات الطاقة الإقليمية