أظهرت نتائج التقرير الذي أُعدّ بواسطة باحثين في كلية أروشا التقنية ومعهد نيلسون مانديلا الأفريقي للعلوم والتكنولوجيا في تنزانيا أن أنظمة الخلايا الكهروضوئية في أفريقيا جنوب الصحراء تعاني خسائر كبيرة في الكفاءة بسبب الحرارة المرتفعة وتراكم الغبار، وهو ما يؤثر سلباً على إنتاج الطاقة وخاصة في المناطق الريفية وغير المتصلة بالشبكة.
الأسباب البيئية المؤثرة في الأداء
تشير البيانات إلى أن ارتفاع درجات الحرارة المحيطة وأشعة الشمس المكثفة والرطوبة تتسبب في الضغط الحراري على الخلايا الكهروضوئية. غالباً ما تصل حرارة سطح الوحدة إلى أكثر من 40 درجة مئوية خلال النهار، وهي أعلى من القيم التي صُمّمت لها أنظمة الخلايا للعمل بكفاءة. وتبين أن تجاوز حرارة سطح الوحدة 25 درجة مئوية يؤدي إلى انخفاض كفاءة التحويل، وتصل الخسائر في أحسن الأحوال إلى 15-20% للوحدات البلورية السيليكونية حين تتعرض للضغط الحراري الشديد، خصوصاً مع درجات حرارة قد تتجاوز 70 درجة مئوية وتؤدي إلى انخفاض في الجهد المفتوح وزيادة خسائر إعادة التركيب.
تأثير الغبار والتلوث
تراكم الغبار يشكل مشكلة رئيسية في أفريقيا جنوب الصحراء، خصوصاً في المناطق الجافة وشبه الجافة. وإن كان الغبار في الصحارى غالباً معدنياً، إلا أن غبار المناطق الأخرى يحتوي أيضاً على مواد عضوية وجزيئات تقيد الرطوبة ورواسب مالحة. بدون تنظيف دوري، يمكن أن يحجب الغبار الضوء ويقلل إنتاج الكهرباء بشكل ملحوظ، وتقدر الانخفاضات بين 20% وأكثر من 60%، مع أن حجم الجسيمات وزاوية الميل والرطوبة تؤثر على القيمة. وفي مناطق صناعية يتراوح الانخفاض من 53-64% بسبب غبار الفحم، وفي مواقع البناء والتعدين 58-72%، أما المناطق الزراعية المتأثرة بغبار الأسمدة العضوية فتعاني 25-35% انخفاضاً. كما يوضح التقرير أن صيانة منشآت الطاقة الشمسية الريفية ما تزال صعبة بسبب محدودية البنية التحتية والموارد المالية.
التخفيف والتكييف مع الظروف المحلية
درس الباحثون تقنيات التبريد السلبي والفعال كأنظمة التهوية والمواد المبدّدة للحرارة والطلاءات العاكسة، فتوصلوا إلى أن أساليب التبريد السلبي تحسن الأداء دون استهلاك إضافي للطاقة، بينما تحتاج أنظمة التبريد الفعالة إلى الماء والكهرباء غالباً، مما يجعلها أقل ملاءمة في المناطق النائية. كما تتدهور بعض الطلاءات الواقية بوتيرة أسرع في البيئات الاستوائية، مما يزيد التكاليف على المدى الطويل.
التوصيات وأولويات التطوير
تشير النتائج إلى ضرورة اعتماد معايير خاصة بالمنطقة لتصميم الألواح والاعتماد والصيانة، مع التركيز على ثلاث أولويات: تطوير مكونات كهروضوئية صالحة للعمل في درجات الحرارة العالية، وتكييف بروتوكولات تنظيف مناسبة للبيئات المملوءة بالغبار، وإنشاء أنظمة اعتماد للمكيفة مع المناخ الاستوائي. ويؤكد الباحثون أن نحو 600 مليون شخص ما زالوا يحرمون من الكهرباء في المنطقة، لذا يدعون الشركات الصناعية إلى العمل وفق هذه المعايير والالتزام بها.
