الطاقة الشمسية والذكاء الاصطناعي

الطاقة الشمسية والذكاء الاصطناعي: رحلة نحو مستقبل مستدام

مقياس كارداشيف: تصنيف الحضارات بناءً على الطاقة

في عام 1964، وضع العالم الفلكي الروسي نيكولاي كارداشيف مقياسًا لتصنيف مستوى تطور الحضارات بناءً على كمية الطاقة التي تستخدمها. يتكون المقياس من ثلاث فئات رئيسية:

• النوع الأول: حضارة تستخدم كل موارد الطاقة المتاحة على كوكبها، وخاصة الطاقة الشمسية الساقطة على الأرض.
• النوع الثاني: حضارة قادرة على استخدام طاقة النجم الذي تدور حوله بالكامل، من خلال بناء غلاف كروي أو شبكة من الألواح تدور حول النجم لجمع الطاقة بشكل فعال.
• النوع الثالث: حضارة تستخدم طاقة المجرة بأكملها.

تُصنّف الحضارة البشرية الحالية بين النوع 0 والنوع الأول على مقياس كارداشيف، حيث تستخدم نسبة ضئيلة جدًا من طاقة النوع الأول.

الطاقة الشمسية: مصدر لا ينضب للطاقة

تشير تقديرات معهد الطاقة (SBC) إلى أن التقاط وتخزين أشعة الشمس الواصلة إلى الأرض خلال عام واحد سيلبي احتياجات البشر من الطاقة لمدة 6 آلاف سنة، حسب معدلات الاستهلاك الحالية. بمعنى آخر، الطاقة القادمة من الشمس خلال يوم واحد تكفي الأرض لمدة 16.4 سنة، وبالتالي 82 سنة خلال 5 أيام.

الخلايا الكهروضوئية: تاريخ التطور والتحديات

في عام 1839، لاحظ الفيزيائي الفرنسي ألكسندر إدموند بيكريل أن بعض المواد تنتج تيارًا كهربائيًا عند تعرضها للضوء، ما مهد الطريق لأبحاث الطاقة الشمسية. ولكن، استغرق الأمر 115 عامًا ليتم إنتاج خلية كهروضوئية عملية قادرة على تشغيل الأجهزة الكهربائية.

في عام 1954، أعلنت صحيفة نيويورك تايمز عن نجاح مختبرات بيل في تطوير خلية شمسية من السيليكون قادرة على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة تبلغ حوالي 6%.

اليوم، بعد أكثر من 70 عامًا، لم تتجاوز حصة الطاقة الشمسية 2.5% من إجمالي الطاقة المستخدمة عالميًا. ومع ذلك، حققت كفاءة الخلايا الشمسية تقدمًا كبيرًا، حيث وصلت إلى 27.1% في عام 2024 للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري التقليدي (c-Si)، بينما حققت شركة LONGi الصينية كفاءة بلغت 30.1% للخلايا الترادفية (Tandem Solar Cells) المصنوعة من السيليكون والبيروفسكايت.

الصين: القوة العالمية في صناعة الطاقة الشمسية

تهيمن الصين على كافة حلقات سلسلة التوريد العالمية لصناعة الطاقة الشمسية، من البولي سيليكون إلى المنتج النهائي. بلغت الطاقة الإنتاجية لوحدات الطاقة الشمسية في الصين ما يزيد على 610 غيغاواتات عام 2023، أي ما يقرب من 43% من إجمالي الإنتاج العالمي.

دور الذكاء الاصطناعي في تعزيز الطاقة الشمسية

يلعب الذكاء الاصطناعي دورًا هامًا في تسريع تطوير تقنيات الاستفادة من الطاقة الشمسية. من خلال تحليل البيانات المتعلقة بمواد الألواح الشمسية، يمكن للذكاء الاصطناعي مساعدة العلماء على تطوير خلايا شمسية جديدة بأعلى كفاءة.

بالإضافة إلى ذلك، يساعد الذكاء الاصطناعي في التنبؤ بمستويات الإشعاع الشمسي، وتحسين إدارة أنظمة الطاقة الشمسية، وتقليل الفاقد الناتج عن التغيرات الجوية. كما أنه يساعد في اكتشاف الأعطال المحتملة في أنظمة الطاقة الشمسية بشكل مبكر، وضبط زاوية الميلان واتجاه الألواح الشمسية آليًا لزيادة كمية الطاقة التي يتم جمعها.

التحديات: استهلاك الطاقة من قبل الذكاء الاصطناعي

على الرغم من فوائد الذكاء الاصطناعي في مجال الطاقة الشمسية، فإنه يستهلك كمية كبيرة من الطاقة. ومع تزايد عدد مستخدمي تقنيات الذكاء الاصطناعي، يزداد الطلب على الطاقة، ما قد يؤدي إلى زيادة انبعاث الغازات الملوثة للجو بسبب استخدام الطاقة الأحفورية.

مستقبل الطاقة الشمسية: نحو عالم مستدام

تطوير الطاقة الشمسية أمر حيوي لتقليل تلوث البيئة وتجنب الكوارث البيئية. على الرغم من انخفاض تكاليفها بنسبة 89% على مدى العقد الماضي، لم تحظ بنفس الاهتمام العالمي الذي حظي به الذكاء الاصطناعي.

يجب علينا التركيز على الاستثمار في الطاقة الشمسية ودعم البحث والتطوير في هذا المجال، لضمان مستقبل مستدام للبشرية.