في منطقة الأمازون ، يخدم أكثر من 3 ملايين شخص من قبل شبكات صغيرة معزولة. تستفيد المئات من الشاحنات الصغيرة التي تغذيها مجموعات مولدات الديزل التي يديرها منتجو الطاقة المستقلون (IPPs) ومرافق الطاقة العامة في منطقة الأمازون من الإعانات الحكومية التي تغطي 100 في المائة من تكاليف الوقود. في كثير من الأحيان ، يتم استهلاك أكثر من لتر من الديزل في نقل لتر من الديزل إلى هذه المناطق النائية والتي يصعب الوصول إليها. في عام 2023 وحده ، سيؤدي حرق الديزل المدعوم في شبكات الأمازون الصغيرة إلى انبعاث 1.6 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون2مكافئ ، بتكلفة وقود 2.5 مليار دولار ، والتي يتقاسمها جميع البرازيليين من خلال حساب استهلاك الوقود. يعتمد التزويد بالكهرباء على لوجستيات الإمداد بالديزل ، والتي قد تنقطع في أوقات الجفاف ، مما يتطلب أن تحتوي محطات الديزل في مواقع معينة على خزانات وقود كبيرة. علاوة على ذلك ، تعاني العديد من المواقع التي يوجد بها طرق ترابية من صعوبات خلال موسم الأمطار ، مما يتطلب مخزون وقود أكبر ، كما هو الحال في مدينة أويابوك الموضحة أدناه ، والتي تبلغ سعتها التخزينية 1.5 مليون لتر من الوقود ، مع استقلالية لمدة 45 يومًا .
على مدى العقود الماضية ، لم تنجح محاولات الحد من مشاركة توليد الديزل في قرى وبلدات الأمازون المنعزلة على ضفاف النهر. يُفضل IPPs التمسك بمجموعات مولدات الديزل التي يعرفونها جيدًا ، في ظل المأوى المناسب للإعانات المصممة منذ عدة عقود لتوفير الوصول إلى الطاقة ، وأمن الطاقة ، وموثوقية الخدمة. في غضون ذلك ، شهدت العديد من تقنيات الطاقة المتجددة (RETs) تخفيضات في الأسعار وأثبتت نفسها من حيث الموثوقية واستخدام الموارد الطبيعية المتاحة محليًا. في هذا السياق ، تم تقييم تقنيات الطاقة المتجددة مثل الكتلة الحيوية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح من أجل المساعدة في انتقال طاقة الأمازون ، ويتم تقديم تحليل شامل هنا.
الكتلة الحيوية:أقلية فقط من المجتمعات في الأنظمة المعزولة لديها القدرة الكافية لتوليد الطاقة باستخدام إنتاج الكتلة الحيوية من خلال بقايا المحاصيل الرئيسية في المنطقة ، بما في ذلك الكسافا ، الآساي ، الذرة ، الموز ، والبطاطا الحلوة ، من بين عدة أشياء أخرى. يعد إنتاج الطاقة من خلال حرق بقايا الأخشاب ، التي يتم الحصول عليها من المناشر التي لديها خطة إدارة مستدامة وشهادة دولية لمنتجها أمرًا نادرًا في المنطقة ، وهو موجود في موقع واحد فقط (Itacoatiara - AM) يعمل في منطقة الأمازون (www. itacoatiara.com.br).
رياح:تتمتع منطقة الأمازون بمتوسط منخفض سنوي لسرعة الرياح (أقل من 4 م / ث) ، مما يجعل ، إلى جانب صعوبة الوصول ونقص الحجم في هذه المجتمعات المعزولة ، توليد طاقة الرياح غير قادر على المنافسة في المنطقة.
الخلايا الكهروضوئية:مصدر الإشعاع الشمسي وفير ومنتشر بالتساوي في جميع أنحاء الأمازون ؛ يبلغ المتوسط السنوي للإشعاع الأفقي العالمي أكثر من 1700 كيلو وات ساعة / م2.سنة. الطاقة الشمسية هي حل معياري سهل التركيب وقليل الصيانة ، ولكن التكنولوجيا لها جانب سلبي مهم ، وهو متطلبات المساحة الكبيرة. لتنفيذ محطات الطاقة الشمسية في منطقة الأمازون ، هناك ثلاثة خيارات ممكنة: 1) محطات كهروضوئية مركزية ومثبتة على الأرض ، 2) محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة ، و 3) أنظمة كهروضوئية صغيرة موزعة (أسطح المنازل أو الأرض ، بما في ذلك الخلايا الزراعية).
يواجه الخيار المركزي المركب على الأرض ذو المساحة الكبيرة قيدًا مهمًا ، وهو توفر المناطق المناسبة لتركيب محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية كثيفة المساحة دون مزيد من قمع الغابات. غابات الأمازون المطيرة كثيفة للغاية مع الأشجار العالية ، وهذا هو عنق الزجاجة الرئيسي لهذا الحل التقني ، لأنه في العديد من المواقع لا توجد مناطق واضحة بهذا الترتيب من حيث الحجم. يمكن للخلايا الزراعية أن تلعب دورًا مهمًا هنا ، حيث تربط بين إنتاج الطاقة الكهروضوئية والاستخدام المستدام للأراضي.
تعد الأنظمة الكهروضوئية العائمة ، التي يمكن تركيبها على ضفاف النهر التي يقع بالقرب منها جزء كبير من المجتمعات المعزولة ، خيارًا آخر. تُستخدم الكهروضوئية العائمة على نطاق واسع في الأماكن ذات الكثافة السكانية العالية والتوافر المنخفض لمناطق الأرض مثل سنغافورة واليابان ، وعادة ما يتم تثبيتها على البحيرات أو الخزانات ، وأماكن المياه الساكنة ، مع حركة المياه المرتبطة فقط بالرياح المحلية. تواجه الجدوى الفنية لتركيب الأنظمة الكهروضوئية العائمة على طول أنهار الأمازون سريعة التيار مقاومة كبيرة وشكوكًا من قبل الشركات المصنعة الرئيسية والأنظمة العائمة الأكثر خبرة.
الخيار الثالث لتوليد الطاقة الكهروضوئية هو الحل الموزع على السطح والذي يتم نشره بشكل شائع في المناطق الحضرية ، مع أكثر من مليوني منشأة تعمل في نظام توزيع الطاقة البرازيلي المترابط. تظهر التحليلات التي أجراها المعهد الوطني البرازيلي لأبحاث الفضاء (INPE) أن عدد الأسطح الموجودة في هذه المجتمعات المعزولة يمكن أن يضمن نسبة عالية من الخدمة لهذه الأنظمة المعزولة. يعرض الخيار أيضًا جوانب اجتماعية مهمة ، لأنه من أجل تكامل الطاقة الكهروضوئية في عدد كبير من الأنظمة ، ستكون هناك حاجة إلى قوة عاملة محلية كبيرة للتركيب والصيانة اللاحقة.
يستخدم المسكن النموذجي في هذه المجتمعات ذات الدخل المنخفض بلاط أسقف من الإسمنت الليفي منخفض التكلفة ، ومركب على هياكل خشبية ضعيفة لا يمكنها تحمل 20-25 كجم / م2الحمل الإضافي الذي تفرضه الوحدة الكهروضوئية النموذجية بالإضافة إلى هيكل الألمنيوم المستخدم في الكهروضوئية على السطح. لتمكين التكامل الكهروضوئي على الأسطح في ظل هذه الظروف ، تم تطوير بلاطات الأسقف الكهروضوئية المصنوعة من الأسمنت الليفي بواسطة واحدة من أكبر مصنعي بلاط السقف الأسمنتي الليفي في البرازيل ، وهي في المراحل النهائية من اختبار التحمل والموثوقية في مختبر الطاقة الشمسية في Universidade Federal de سانتا كاتارينا. الوزن الإضافي لأشرطة الخلايا الشمسية المقطوعة 1/6 على بلاط السقف النهائي لا يكاد يذكر ، واستبدال عدد من هذه البلاطات الكهروضوئية على الأسطح الحالية أمر بسيط. التكاليف المتوقعة أقل من النظام الكهروضوئي التقليدي الموجود على الأسطح ، ولكن التوسع ضروري للوصول إلى الخلايا الكهروضوئية بتكاليف تنافسية.
في هذا التقييم لسيناريوهات التحول المستدام والمرن للطاقة في الأنظمة المعزولة في منطقة الأمازون ، يجب تثبيت جزء من المولدات الكهروضوئية مركزيًا من أجل ضمان نظام مركزي عالي الأداء والتوافر والموثوقية دون مسح أي مناطق غابات أخرى ، بينما يجب تركيب جزء كبير آخر من المولدات موزعة على أسطح المنازل وفي الأنظمة الزراعية.
المؤلفون: البروفيسور أندرو بليكرز / ANU) والبروفيسور ريكاردو روثر (UFSC).
