تراهن اليابان على الألواح الشمسية المرنة وفائقة الرقة التي يمكن دمجها بسهولة في المباني، وتثبيتها على الأراضي الوعرة؛ لتحقيق أهدافها في مجال الطاقة المتجددة، مع سعيها لمواجهة هيمنة الصين على هذا القطاع.
وفي نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي، شدّد وزير الصناعة الياباني، يوجي موتو، على أنّ ألواح «البيروفسكايت» (نوع من المعادن) هذه تشكّل «أفضل ما لدينا لتحقيق هدفَيْن: إزالة الكربون وتعزيز التنافسية الصناعية».
وتسعى اليابان إلى تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050. وتطمح البلاد إلى تركيب ما يكفي من ألواح «البيروفسكايت» الشمسية بحلول عام 2040 لإنتاج 20 غيغاواط من الكهرباء، أي ما يعادل قوة 20 مفاعلاً نووياً إضافياً.
وسيساعدها ذلك على تحقيق هدفها المتمثل في تغطية ما يصل إلى 50 في المائة من طلبها على الكهرباء باستخدام مصادر الطاقة المتجددة بحلول سنة 2050. وتتوقع اليابان أن تُغطي الطاقة الشمسية حينها ما يصل إلى 29 في المائة من إجمالي طلبها على الكهرباء، مقارنة مع 9.8 في المائة في 2023-2024.
ومن أهم مزاياها أنّ «اليوديد» يُعدّ مكوّناً رئيسياً في ألواح «البيروفسكايت»، واليابان هي ثاني أكبر منتج له في العالم بعد تشيلي.
ومع ذلك، لا تزال التحديات هائلة، فهذه الألواح لم تُنتَج بكميات كبيرة بعد، وتُنتج كهرباء أقل من الألواح المصنوعة من «السيليكون»، بالإضافة إلى أنّ مدة صلاحيتها تبلغ عشر سنوات مقابل ثلاثين عاماً لخلايا «السيليكون» التقليدية. كما أن الرصاص السام الذي تحتويه يُعقّد عملية تحويلها.
أمن الطاقة
من بين الحوافز التي قدّمتها الحكومة، منحة قدرها 157 مليار ين (1.05 مليار دولار) لشركة «سيكيسوي كيميكال» لتصنيع البلاستيك، لبناء مصنع قادر على إنتاج ما يكفي من ألواح «البيروفسكايت» لتوليد 100 ميغاواط من الكهرباء بحلول عام 2027، أي ما يكفي لتشغيل 30 ألف منزل.
يقول الخبير في هذه التقنيات في جامعة طوكيو هيروشي سيغاوا، في حديث لوكالة «فرانس برس»: «يمكن تصنيع ألواح (البيروفسكايت) محلياً، بدءاً من استخراج المواد الخام وصولا إلى الإنتاج والتركيب: ويمكن أن تُسهم بشكل كبير في أمن الطاقة والاقتصاد».
في ظل منافسة دولية محتدمة تقودها شركات صينية وأوروبية وكورية جنوبية، تأمل طوكيو في جعل هذه التقنية الجديدة ركيزة وطنية، وتجنّب تكرار الإخفاق الذي مُني به المصنعون اليابانيون سابقاً أمام هيمنة الألواح الشمسية الصينية.
في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، استحوذت خلايا «السيليكون» الكهروضوئية اليابانية الصنع على نحو نصف السوق العالمية. واليوم، تسيطر الصين على أكثر من 80 في المائة من سلسلة توريد الطاقة الشمسية العالمية، بدءاً من إنتاج «البولي سيليكون» وصولاً إلى تصنيع الخلايا.
وتتألّف هذه الألواح المصنوعة من «السيليكون» من شرائح رقيقة تُحوَّل إلى خلايا. وينبغي حمايتها بألواح زجاجية مقواة وإطارات معدنية، مما يجعل المنتجات النهائية ثقيلة الوزن ويصعب التعامل معها.
وعلى العكس من ذلك، تُصنّع خلايا «البيروفسكايت» الشمسية عن طريق طباعة مواد؛ مثل: «اليوديد»، والرصاص على أغشية أو ألواح زجاجية، ويمكن أن يبلغ سمك المنتج النهائي مليمتراً واحداً فقط، ويزن عُشر وزن خلية «السيليكون» التقليدية.
وتُمكّن مرونة ألواح «البيروفسكايت» من تركيبها على الأسطح المنحنية، وهذا عمليّ في اليابان؛ إذ تُغطي الجبال 70 في المائة من أراضيها، وتُعدّ الأراضي المسطحة نادرة.
وسيتم تغطية مبنى من 46 طبقة قيد الإنشاء في طوكيو بهذه الألواح. كما تُخطط مدينة فوكوكا (جنوب غرب)؛ لاستخدامها لتغطية ملعب بيسبول مُقبب.
في واجهات ناطحات السحاب؟
تعمل شركة «باناسونيك» الكبرى للإلكترونيات على دمج خلايا «البيروفسكايت» في زجاج النوافذ، بهدف تسهيل إنتاج الكهرباء في أماكن استخدامها مباشرة، وهو ما من شأنه تقليل الضغط على شبكة الكهرباء الوطنية، على ما توضح يوكيهيرو كانيكو، وهي مسؤولة في قسم الأبحاث بالشركة.
وبينما الطلب على الطاقة مرتفع في المدن، لكن غالباً ما تُقام محطات الطاقة الشمسية في المناطق الريفية حيث أسعار الأراضي منخفضة. وتتساءل كانيكو: «ماذا لو زُوّدت كلّ نوافذ مباني طوكيو بخلايا كهروضوئية؟».
يرى سيغاوا أن التكنولوجيا تتطور بسرعة، فبعض النماذج الأولية المخبرية تكاد تضاهي كفاءة خلايا «السيليكون»، ومن المتوقع أن تصل مدة صلاحيتها إلى 20 عاماً قريباً.
ويؤكد الأكاديمي أن «البيروفسكايت» في اليابان قد يُمثّل قدرة تصل إلى 40 غيغاواط بحلول عام 2040.
وبشكل عام، يشير إلى أنّ «الأمر لا يقتصر على (السيليكون) أو (البيروفسكايت) فحسب، بل علينا التفكير في كيفية تحسين قدرتنا على استخدام مصادر الطاقة المتجددة»، مضيفاً: «إذا اعتمدت اليابان نموذجاً جيداً، فستتمكن من التصدير إلى الخارج».
