عائد الاستثمار في أنظمة الطاقة الهجينة الشمسية–الرياح:

مقدمة

في عالمٍ تتصاعد فيه تكاليف الطاقة وتتزايد فيه الضغوط على الشبكات الكهربائية، لم تعد أنظمة الطاقة المتجددة تُقيَّم فقط بقدرتها على خفض الانبعاثات، بل بقدرتها على تحقيق عائد مالي مستقر وقابل للتنبؤ. هنا بالتحديد، تبرز أنظمة الطاقة الهجينة التي تجمع بين الشمس والرياح كأحد أكثر الحلول نضجًا من حيث الجدوى الاقتصادية، لا بوصفها فكرة مستقبلية، بل كخيار استثماري سائد.

جوهر هذه الجدوى لا يكمن في ”جمع مصدرين“، بل في الاستفادة من التوليد التكميلي؛ حيث تعمل الشمس والرياح وفق دورات زمنية وموسمية مختلفة، ما يخلق منحنى إنتاج أكثر سلاسة، وأصلًا طاقيًا أكثر قابلية للتشغيل التجاري.

لماذا تحقق الأنظمة الهجينة عائدًا أعلى من الأنظمة الأحادية؟

التحدي الأكبر لأي مصدر متجدد منفرد هو التقطّع. الطاقة الشمسية تزدهر نهارًا وتضعف ليلًا، بينما تميل الرياح إلى النشاط في ساعات المساء والليل أو في مواسم تقل فيها الإشعاعية الشمسية. هذا التباين الطبيعي لا يمثل عائقًا، بل فرصة.

عندما يُدمج المصدران في نظام واحد، يتحول التقطّع إلى تكامل زمني ينعكس مباشرة على الأداء المالي. فالقدرة على الاستفادة من نقطة ربط واحدة مع الشبكة ترتفع بشكل ملحوظ، وتشير الدراسات إلى أن محطات هجينة متشاركة الموقع يمكن أن ترفع معدل استخدام نقطة الربط إلى أكثر من 50%، مقارنة بنحو 13% فقط لمحطة شمسية منفردة.

هذا التحسن لا يعني إنتاج طاقة أكبر فحسب، بل طاقة قابلة للبيع في أوقات أكثر، وبأسعار أفضل، مع تقليل فواقد الإيقاف القسري (Curtailment) التي تُضعف عائد كثير من المشاريع المتجددة التقليدية.

الاستثمار الأعلى… لماذا لا يعني عائدًا أبطأ؟

من النظرة الأولى، يبدو الاستثمار في نظام هجين أكثر كلفة: توربينات رياح، أنظمة شمسية، وبنية تحكم أكثر تعقيدًا. لكن هذه النظرة تتغير جذريًا عند تقييم المشروع على مدى دورة حياته الكاملة.

السبب أن التوليد التكميلي يقلل الحاجة إلى المبالغة في سعات التخزين، ويزيد من إجمالي الطاقة المباعة، ويُحسن الاستفادة من الأصول القائمة. في إحدى الدراسات حول نظام متكامل شمس–رياح مع إنتاج الهيدروجين، أدى تحسين التصميم باستخدام خوارزميات ذكاء اصطناعي إلى تحقيق كفاءة طاقية بلغت 22.58%، مع فترة استرداد تقارب 6.4 سنوات، بافتراض عمر تشغيلي 20 عامًا ومعدل فائدة 10%

دراسات أخرى على أنظمة طاقة متعددة المصادر للتدفئة والتبريد المنزلي أظهرت فترات استرداد في حدود 7.9 سنوات عند الوصول إلى التكوين الأمثل، ما يعكس أن التصميم الذكي هو العامل الحاسم، لا حجم الاستثمار وحده.

كيف يمكن التنبؤ بعائد الاستثمار بدقة… ثم تعظيمه؟

الخطأ الأكثر شيوعًا في تقييم الأنظمة الهجينة هو التعامل معها كمجرد جمع تقني لمصدرين. في الواقع، تحقيق العائد الأعلى يتطلب نمذجة دقيقة وسيناريوهات تشغيل متقدمة.

في مرحلة التصميم، لم يعد كافيًا الاعتماد على متوسطات سنوية. بل أصبح من الضروري استخدام محاكاة زمنية كاملة على مدار 8760 ساعة في السنة، عبر أدوات متخصصة مثل HOMER Pro أو منصة HOPP التابعة لـ NREL، لتحديد النسبة المثلى بين الشمس والرياح، والحجم الاقتصادي للتخزين.

أما في مرحلة التشغيل، فإن إدخال نظام إدارة طاقة ذكي (EMS) يُحدث فارقًا ملموسًا. إحدى حالات الدراسة لمحطة هجينة بقدرة 3.7 ميغاواط على الساحل الغربي للسويد أظهرت أن المشاركة في أسواق اليوم التالي وأسواق الموازنة باستخدام EMS رفعت الأرباح بنسبة تقارب 3.9% مقارنة بالاكتفاء بسوق واحد فقط.

الابتكار التقني… عندما يخدم مباشرة العائد المالي

التحسن في اقتصاديات الأنظمة الهجينة لا يأتي فقط من السياسات أو الأسواق، بل من قفزات تقنية واضحة.
أحد أبرز هذه الاتجاهات هو استخدام الذكاء الاصطناعي في تحسين قرارات التشغيل والتخطيط متعدد الأهداف. خوارزميات مثل Dragonfly Optimization Algorithm أثبتت قدرتها على خفض معدل التكلفة الإجمالية للنظام بنحو 16.9%، مع تقليل الأثر البيئي بنسبة 5.9% في الوقت نفسه.

إلى جانب ذلك، لعب تطور أنظمة التخزين دورًا محوريًا. الدراسات تشير إلى أن محطة بقدرة 3.7 ميغاواط تحقق أقصى صافي إيرادات عند دمج بطارية بسعة تقارب 2 ميغاواط ساعة، بينما يؤدي تضخيم التخزين إلى تآكل العائد بسبب تكاليف التدهور والاستبدال. كما أصبحت المحولات الهجينة المتقدمة، القادرة على إدارة مصادر متعددة بذكاء، عنصرًا أساسيًا في تحقيق الاستقرار والعائد معًا.

ما بعد بيع الكهرباء: مصادر دخل جديدة للأنظمة الهجينة

القيمة الاقتصادية للأنظمة الشمسية–الرياح لم تعد محصورة في بيع الكيلوواط-ساعة. في مناطق ذات موارد شمسية وريحية غنية لكن بسعات ربط محدودة، برز إنتاج الهيدروجين الأخضر كخيار عالي القيمة. بعض النماذج المحسّنة تشير إلى إمكانية إنتاج أكثر من 215 كغ من الهيدروجين في الساعة، بتكلفة قد تنخفض إلى 7.49 دولار/كغ، ما يجعلها منافسة في أسواق معينة.

إضافة إلى ذلك، تمتلك المحطات الهجينة مرونة تشغيلية تؤهلها للمشاركة في أسواق الخدمات المساندة، مثل تنظيم التردد والاحتياطي، وهي أسواق غالبًا ما توفر عوائد مستقرة وعالية القيمة.

وفي البيئات المعزولة—من المناجم إلى الجزر ومحطات الاتصالات—تتحول الأنظمة الهجينة مع التخزين إلى مراكز طاقة مستقلة تحل محل الديزل المكلف، وتحقق وفورات مالية وبيئية في آن واحد.

الخلاصة: الاستثمار في التكامل… لا في مصدر واحد

الاستثمار في نظام هجين شمسي–رياح هو في جوهره استثمار في قيمة التكامل. عائد الاستثمار المرتفع لا يأتي من زيادة السعات، بل من تحسين الاستفادة، وتنويع مصادر الدخل، والتشغيل الذكي عبر دورة حياة المشروع.

وعند اتخاذ القرار، يصبح من الضروري:

• تحليل الموارد المحلية بدقة زمنية، لا بمتوسطات عامة
• اختيار معدات معيارية وذكية قابلة للتوسع
• بناء نموذج مالي يشمل بيع الكهرباء، والخدمات المساندة، وخفض الانبعاثات، وربما الهيدروجين
• التعاون مع شركاء تقنيين وتشغيليين ذوي خبرة

في النهاية، يمكن لنظام هجين مُصمم بعناية ومُدار بذكاء أن يتجاوز كونه حلًا للطاقة النظيفة، ليصبح أصلًا ماليًا قويًا يولّد تدفقات نقدية مستقرة على مدى عقود.

المصدر

HighJoule. (2025, December 5). Solar & wind hybrid system ROI: How to quantify the financial benefits of complementary generation.