العمل في مجال الطاقة الشمسية : وظائف الطاقة الشمسية في العقد القادم

هل هناك ازدهار وظيفي في مجال الطاقة الشمسية؟

وفقًا لمكتب إحصاءات العمل ، فإن وظائف الطاقة المتجددة هي أعلى مهنتين تشهدان ارتفاعًا في الفترة من 2016 إلى 2026.

ومن المتوقع أن ينمو فنيو تركيب الألواح الشمسية بنسبة 105٪ ، بينما سيتضاعف فنيو خدمة توربينات الرياح.

عزز انخفاض تكلفة الطاقة الشمسية الصناعة في السنوات الأخيرة ، لكنه خلق أيضًا بيئة أعمال متقلبة.

ومن الأمثلة على ذلك عمليات الاندماج والإفلاس والتسريح.

وفقًا لبحوث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، انخفضت تكاليف وحدة الألواح الشمسية بأسرع معدل لأي تقنية طاقة ، ومن المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه.

كان البحث والتطوير هو المحرك الرئيسي لخفض التكاليف حتى عام 2012 عندما تم تسجيلها في التغييرات في كفاءة الوحدة ، وأسعار المواد واستخدامها ، والنفقات العامة.

إذا تعاونت اللوائح ، فإن انخفاض التكاليف يعني زيادة إمكانية الوصول وزيادة فرص العمل.

يجادل البعض بأن اللوائح ، أو عدم اليقين بشأن اللوائح المستقبلية ، تمنع شركات الطاقة الشمسية من التوظيف.

تعمل القوى السياسية ، وتمارس الدول سلطة كبيرة على صناعة الطاقة المتجددة.

تؤدي الإعفاءات الضريبية والإعانات والمنح والحوافز الأخرى إلى الضغط على صناعة الطاقة الشمسية.

من المتوقع أن يكون لوظائف الطاقة الشمسية مستقبل واعد من قبل الاقتصاديين لسنوات عديدة.

وفقًا لمكتب إحصاءات العمل ، سيكون عمال تركيب الألواح الشمسية - المهنة الأسرع نموًا من عام 2016 إلى عام 2026.

ومن المتوقع أن يتضاعف هذا المنصب في العقد المقبل ، متجاوزًا معدل نمو الوظائف الأخرى المطلوبة مثل البرمجيات مطور وممرض ممارس وعالم بيانات.

التكلفة المتدنية بشكل مطرد للطاقة الشمسية هي القوة الدافعة وراء تلك التوقعات المتفائلة.

وفقًا لتحليل الوكالة الدولية للطاقة المتجددة لعام 2017 ، من المتوقع أن تنخفض تكلفة الطاقة الشمسية بنسبة 60٪ خلال العقد المقبل.

وهذا من شأنه أن يجعل موارد الطاقة المتجددة متاحة أكثر للمستهلكين ، مما يؤدي إلى زيادة التمويل وخلق فرص العمل لتوصيل الطاقة الشمسية النظيفة إلى المنازل.

توليد الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي وسيلة متعددة الاستخدامات لتوليد الكهرباء.

يمكنه تسخين المياه ، وتدفئة وتبريد المنازل والمباني التجارية ، وإضاءة الشوارع ، من بين أشياء أخرى.

تُعد الطاقة الشمسية مفيدة بشكل خاص لتزويد المناطق النائية بالكهرباء والأجهزة المحمولة حيث يمكن الوصول إليها بسهولة في كل مكان تقريبًا ولا تتطلب وقودًا أو اتصالاً بشبكة كهرباء (شبكة مترابطة تستخدم لتوصيل الكهرباء من الموردين إلى المستهلكين).

تُستخدم الطاقة الشمسية لإنتاج كميات هائلة من الكهرباء على نطاق المرافق وتوفير الطاقة للمنازل والشركات الفردية.

• تعمل محطات الطاقة الشمسية على نطاق المرافق ، جنبًا إلى جنب مع مصادر الطاقة التقليدية مثل محطات الفحم والغاز الطبيعي ، على توفير طاقة كبيرة لشبكة الطاقة.

  تنتج محطات الطاقة الشمسية عادةً بضعة ميغاواط من الكهرباء ، أي ما يعادل المحطات الصغيرة أو المتوسطة التي تعمل بالفحم أو الغاز.

  من المتوقع أن تولد المحطات التي لا تزال في مراحل التخطيط عدة مئات من الميغاوات ، مقارنة بمتوسط كبير يعمل بالفحم أو محطة نووية.

• تُستخدم الطاقة الشمسية التجارية من قبل الشركات التي يمكنها تركيب مجموعات كبيرة من الألواح الشمسية المعروفة باسم صفائف الخلايا الكهروضوئية (PV) على الأراضي أو الأسطح أو هياكل مواقف السيارات غير المستخدمة ، مثل مباني المكاتب والمستودعات ومتاجر البيع بالتجزئة.

  تكمل هذه الألواح إمداد العقار بالكهرباء وقد تنتج طاقة أكثر مما يستخدمه العقار في بعض الأحيان.

  يتم بيع هذه الطاقة الفائضة في كثير من الأحيان إلى شركة المرافق المحلية.

• يتم توليد الطاقة الشمسية السكنية من قبل أصحاب المنازل الذين لديهم ألواح شمسية مثبتة على أسطح منازلهم لتوفير الطاقة لمنازلهم.

  أصبح هذا النوع من الطاقة الشمسية أكثر شيوعًا.

  تُستكمل الطاقة الشمسية السكنية عادةً بالطاقة التقليدية من شبكة الطاقة لتوفير طاقة إضافية عندما لا تستطيع الألواح الشمسية تلبية احتياجات الطاقة ، كما هو الحال في الليل أو عندما تكون غائمة للغاية.

وظائف الطاقة الشمسية الأكثر شيوعا

المصدر الأكثر وفرة للطاقة الكامنة على الأرض هو ضوء الشمس.

إذا تم استخدامه بشكل فعال ، فإن ضوء الشمس لديه القدرة على تجاوز احتياجات الكهرباء الحالية والمستقبلية بسهولة.

وفقًا للبحث ، تصل الطاقة الكافية من الشمس إلى الأرض كل ساعة لتلبية استهلاك العالم من الطاقة لمدة عام كامل.

من شأن الطاقة الشمسية ، المتولدة عن طريق تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ، أن تقلل من الانبعاثات الناتجة عن توليد الكهرباء مع خفض تكاليف الطاقة على المدى الطويل.

نظرًا لأن الطاقة الشمسية أصبحت ميسورة التكلفة ، فإن لديها القدرة على تلبية جزء أكبر من متطلبات الطاقة المتزايدة في العالم.

مع نمو استخدامه ، يزداد الطلب على المزيد من العمال.

تشمل فرص العمل التي تعمل بالطاقة الشمسية وظائف في التمويل ، ومعايير السلامة ، والخدمات اللوجستية والتوزيع ، وهندسة البرمجيات ، والصياغة المعمارية ، والمبيعات ، والتصنيع ، بالإضافة إلى الشخص الذي يقوم بتثبيت الألواح المبللة بالشمس التي تراها على أسطح المنازل.

تنقسم وظائف الطاقة الشمسية المتاحة اليوم إلى ثلاث فئات عريضة.

الأول هو التركيب العملي وأدوار الصيانة ، والتي تتطلب من الناس بناء وصيانة الألواح الشمسية.

فيما يلي وظائف المبيعات ، التي تربط عملاء الطاقة الشمسية السكنية والتجارية بحلول الطاقة.

أخيرًا ، يمثل عدد قليل من الأدوار "التقنية" التي تتطلب مهارات عالية - وذات أجور جيدة - ، مثل مهندس البرمجيات والمهندس الكهربائي ، تحول قطاع الطاقة الشمسية نحو تخزين طاقة أكثر تقدمًا ومتطلبات برمجية متزايدة.

ليس من المستغرب أن غالبية وظائف الطاقة الشمسية المفتوحة اليوم موجودة في شركات الطاقة والمرافق.

ولكن ، هناك عدد متزايد من وظائف الطاقة الشمسية المتاحة في القطاعات غير التقليدية.

من بينها المنظمات غير الربحية التي تروّج لاستخدام الطاقة الشمسية ، والشركات الاستشارية التي تساعد الشركات في نشر حلول الطاقة الشمسية ، والخدمات المصرفية والمالية التي تستثمر في الطاقة الشمسية ، والمؤسسات التعليمية التي تجري أبحاثًا أكاديمية حول تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، وأرباب العمل الحكوميين الذين يقومون بتعيين موظفين تنظيميين ، وغيرهم.

وظائف في البحث العلمي

نظرًا لأن الطاقة الشمسية لا تزال تكتسب شعبية وقبولًا ، فإن البحث والتطوير عنصران مهمان في الصناعة.

أدى البحث المستمر والعوائد القياسية المتزايدة مع زيادة الإنتاج إلى عدد كبير من الابتكارات التي خفضت التكاليف مع زيادة الكفاءة والاعتمادية والجمال.

تم ابتكار مواد جديدة ، على سبيل المثال ، تتيح استخدام الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة منخفضة التكلفة وخفيفة الوزن والتي يكون تصنيعها أقل تكلفة وأسهل في النقل من الألواح الشمسية المغطاة بالزجاج أو الصفائح.

أصبحت الوظائف في البحث العلمي والتطوير متعددة التخصصات بشكل متزايد ، ونتيجة لذلك ، يتعاون الفيزيائيون والكيميائيون وعلماء المواد والمهندسون بشكل متكرر كجزء من فريق.

يعمل معظم علماء صناعة الطاقة الشمسية في مكتب أو مختبر ، لكنهم يقضون أيضًا وقتًا مع المهندسين ومتخصصي المعالجة في مرافق التصنيع.

• يستخدم الفيزيائيون الرياضيات لرصد وقياس وتحليل وتطوير النظريات لشرح الظواهر الفيزيائية.

  لتعزيز كفاءة الألواح الشمسية ، يتعاون الفيزيائيون مع الكيميائيين وعلماء المواد والمهندسين في صناعة الطاقة الشمسية.

  يكتشف الفيزيائيون أيضًا مواد جديدة لتوليد الألواح الشمسية ، مثل الألواح الشمسية الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة.

• يدرس الكيميائيون خصائص المادة وتكوينها وبنيتها والقوانين التي تحكم تفاعلات المواد.

  يمكن للكيميائيين في صناعة الطاقة الشمسية استخدام هذه المعرفة لتحسين تصميم الألواح الشمسية وتصميم مواد جديدة لصنع الألواح الشمسية وترقية المواد الموجودة.

  نظرًا لأن معظم الألواح الشمسية مصنوعة من مواد شبه موصلة ، والتي عادة ما تكون عبارة عن مواد قائمة على السيليكون أو مركبات عضوية ، وبعض الألواح الرقيقة الأحدث مصنوعة من مواد عضوية ، فإنها تؤكد على المواد شبه الموصلة.

• يقوم علماء المواد بفحص هياكل المواد المختلفة والخصائص الكيميائية لإنشاء منتجات جديدة أو تحسين المنتجات الموجودة.

  تركز أبحاث الطاقة الشمسية الحالية على تصميم المواد ، وخاصة الخلايا ذات الأغشية الرقيقة ، وخفض تكلفة الألواح الكهروضوئية.

  يعمل علماء المواد أيضًا على تحسين كفاءة الألواح الشمسية.

  يشار إلى النسبة المئوية للطاقة المتاحة التي تسخرها الخلايا الشمسية بالكفاءة.

  يمكن لمعظم الخلايا الشمسية الحديثة حصاد 10 إلى 15٪ فقط من الطاقة الشمسية ، مع بعض الألواح القادرة على كفاءة 25 إلى 30٪.

  أخيرًا ، يعمل علماء المواد على تطوير تقنيات طاقة شمسية متكاملة في المباني تعالج الشكاوى الشائعة حول الألواح الشمسية التي تنتقص من الجاذبية الجمالية للمبنى بسبب حجمها الكبير والضخم.

وظائف في هندسة الطاقة الشمسية

يستخدم المهندسون المبادئ العلمية والرياضية لابتكار حلول فعالة من حيث التكلفة للمشكلات الفنية.

عملهم يربط البحث العلمي بالتطبيقات التجارية.

يحدد معظم المهندسين متطلبات وظيفية دقيقة قبل تصميم المكونات واختبارها ودمجها لإنشاء تصميمات للمنتجات الجديدة.

المهندسون مسؤولون عن تقييم فعالية التصميم وتكلفته وموثوقيته وأمانه بعد مرحلة التصميم.

يعتمد المهندسون بشكل كبير على أجهزة الكمبيوتر لإنشاء وتحليل التصاميم ومحاكاة واختبار أنظمة الطاقة الشمسية.

يعمل غالبية المهندسين في المكاتب أو المعامل أو المصانع.

عادة ما يتم توظيف المهندسين من قبل مزودي تكنولوجيا الطاقة الشمسية وقد يُطلب منهم السفر بانتظام إلى مواقع العمل المختلفة.

• يعمل مهندسو المواد على تطوير ومعالجة واختبار المواد لاستخدامها في المنتجات التي يجب أن تلبي معايير التصميم والجودة الصارمة.

  إنهم يعملون مع أشباه الموصلات والمعادن والبلاستيك والزجاج والمركبات (خليط من هذه المواد) في صناعة الطاقة الشمسية لإنشاء مواد جديدة تلبي المتطلبات الكهربائية والكيميائية للخلايا الشمسية.

  يقومون بتطوير وتحليل المواد على المستوى الذري ، باستخدام تقنيات متقدمة لتكرار خصائص تلك المواد ومكوناتها باستخدام برامج النمذجة الحاسوبية.

• مهندسو الكهرباء مسؤولون عن تصميم الأسلاك الكهربائية وتطويرها واختبارها والإشراف عليها.

  إنهم مسؤولون عن تصميم الدوائر الكهربائية للألواح الشمسية والأجهزة الداعمة مثل المحولات وأنظمة الأسلاك.

• يكتشف المهندسون الصناعيون كيفية استخدام العوامل الأساسية للإنتاج - الأشخاص والآلات والمواد والمعلومات والطاقة - بأكثر الطرق فعالية لإنشاء منتج أو تقديم خدمة.

  إنهم يهتمون بشكل أساسي بتحسين الإنتاجية من خلال إدارة الأفراد ، والابتكار ، وأساليب الإنتاج للخلايا أو المرايا الشمسية.

  لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة ، يقوم المهندسون الصناعيون بفحص مواصفات المنتج وتصميم أنظمة التصنيع والمعلومات باستخدام النماذج الرياضية.

• يقوم المهندسون الميكانيكيون بتصميم وبناء واختبار الأدوات والمحركات والآلات والأجهزة الميكانيكية الأخرى.

  يعمل المهندسون في صناعة الطاقة الشمسية على الآلات التي تصنع الألواح الشمسية.

  كما يقومون بتصميم واختبار المولدات والمضخات الكهربائية المستخدمة في تركيز محطات الطاقة الشمسية.

• مطورو برامج الكمبيوتر هم متخصصون في الكمبيوتر يقومون بتصميم وبناء البرامج لمجموعة واسعة من التطبيقات.

  برنامج الكمبيوتر هو التنبؤ بأنماط الطقس وأشعة الشمس وذلك لتقييم جدوى وتكلفة توليد الطاقة الشمسية في منطقة معينة.

  يتم استخدام البرامج في محطات توليد الطاقة لمراقبة المعدات وضبط اتجاه المرايا أو الألواح الكهروضوئية بحيث يتم التقاط الطاقة المثلى أثناء تحرك الشمس عبر السماء.

  تقع مسؤولية تحديث البرامج الحالية وإصلاحها وتوسيعها وتعديلها على عاتق مطوري البرامج.

• يساعد الفنيون الهندسيون المهندسين في التعامل مع المشكلات الفنية في البحث والتطوير والتصنيع والبناء والتفتيش والصيانة.

  سيقوم الفنيون الهندسيون الذين يعملون في مجال البحث والتطوير للألواح الشمسية ببناء أو تركيب المعدات ، وإعداد التجارب وإجراءها ، وجمع البيانات ، وحساب النتائج أو تسجيلها.

  قد يساعدون أيضًا المهندسين والعلماء في إنشاء نماذج أولية للمعدات المصممة حديثًا أو في استخدام معدات التصميم والصياغة بمساعدة الكمبيوتر (CADD).

وظائف في تصنيع الطاقة الشمسية

يتركز تصنيع صناعة الطاقة الشمسية على ثلاثة ابتكارات: تركيز الطاقة الشمسية (CSP) ، والطاقة الشمسية الكهروضوئية ، وتسخين المياه بالطاقة الشمسية.

ولكن ، تهتم معظم شركات تصنيع الطاقة الشمسية في المقام الأول بالطاقة الشمسية الكهروضوئية وإنتاج الألواح الكهروضوئية.

يتم تصنيع الألواح الكهروضوئية بطريقة أكثر تعقيدًا من مكونات CSP ، والتي تتضمن إلكترونيات معقدة.

هناك حاجة إلى العديد من العمال الأكفاء لتصنيع الألواح الكهروضوئية ، بما في ذلك معالجات أشباه الموصلات ، ومشغلي أدوات الآلات التي يتحكم فيها الكمبيوتر ، والزجاج ، وعمال الطلاء والطلاء.

• تشرف معالجات أشباه الموصلات على عملية تصنيع الخلايا الشمسية.

  أشباه الموصلات هي مواد فريدة ، بناءً على الظروف ، تعمل إما كموصلات أو عوازل كهربائية.

  يتم تحويل أشباه الموصلات إلى خلايا ضوئية بواسطة معالجات أشباه الموصلات.

  تبدأ العملية بإنشاء شذرات ، وهي عبارة عن أسطوانات من السيليكون أو مواد أخرى شبه موصلة.

  يتم تقطيع السبائك إلى شرائح رقيقة وأحيانًا يتم صقلها باستخدام معدات آلية.

  ثم يتم ربط الرقائق بشرائط معدنية وإدخالها في الخلايا.

  ثم يتم دمج هذه الخلايا لتشكيل ألواح شمسية أكبر.

• يقوم مشغلو الأدوات الآلية التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر بتشغيل آلات يتم التحكم فيها رقميًا (CNC) ، والتي تشكل وتشكل مكونات المرآة أو الألواح الشمسية.

  يقوم بعض مشغلي CNC الأكثر مهارة أيضًا ببرمجة الآلات لقطع قطع جديدة بناءً على مخططات التصميم.

  يقوم مشغلو CNC بتشغيل آلات تُستخدم لإنتاج كميات كبيرة من المكونات التي تتطلب قطعًا دقيقًا للغاية.

  إنهم يصنعون مرايا مناسبة لمحطات الطاقة الشمسية المركزة والعديد من مكونات الألواح الشمسية.

• تقوم أدوات التزجيج بتحديد وتقطيع وتركيب واستبدال وإزالة الزجاج أو المواد الشبيهة بالزجاج.

  عادة ما يتم تغليف الألواح الكهروضوئية بالزجاج أو شرائح ويتم تثبيتها في إطار من الألومنيوم لحمايتها من العناصر.

  تتولى أعمال الزجاج قياس وقطع الزجاج أو الصفائح التي ستغطي اللوحة وتثبيتها في مكانها وختمها بمركبات المطاط أو الفينيل أو السيليكون.

• يضيف واضعو آلات الطلاء والطلاء والمشغلون والمناقصون الطلاءات إلى الألواح الشمسية ، والتي يمكن أن تكون عملية معقدة تتطلب دقة قصوى.

  عادة ما يتم طلاء المرايا في محطات الطاقة الشمسية المركزة لحمايتها من الجزيئات وجعلها مقاومة للخدش والتآكل.

  يتم أيضًا تطبيق الطلاءات الواقية لزيادة أداء الألواح.

  الألواح الشمسية ذات الطلاءات الخاصة ، مثل أكسيد التيتانيوم ، أقل انعكاسًا وبالتالي تمتص المزيد من ضوء الشمس.

ما هي آفاق الطاقة الشمسية على مدى السنوات العشر القادمة؟

ستكون العشرينيات من القرن الحالي عاملاً مغيرًا لقواعد اللعبة بالنسبة للطاقة الشمسية.

انخفضت تكاليف الطاقة المتجددة خلال العقد الماضي بسبب التقدم التكنولوجي في توربينات الرياح وتصميم الألواح الشمسية والمواد والتصنيع.

فيما يلي ثلاثة اتجاهات ستحدد عقد عشرينيات القرن الحادي والعشرين.

سوف تتفوق الطاقة الشمسية على النفط في الأداء.

زادت مصادر الطاقة المتجددة غير المائية كنسبة مئوية من إجمالي توليد الكهرباء خلال العقد الماضي.

حتى الآن ، كان النمو ثابتًا.

الغاز الطبيعي ، بدلاً من مصادر الطاقة المتجددة ، حل محل الكثير من الكهرباء المولدة من الفحم.

ومع ذلك ، نتوقع نموًا أكبر في مصادر الطاقة المتجددة خلال العقد المقبل.

تعد التكلفة المنخفضة للطاقة المتجددة مقارنة بالمولدات التي تعمل بالغاز حافزًا رئيسيًا للبلديات والحكومات للانتقال إلى الطاقة المتجددة.

هذا منفصل عن الضغط المجتمعي المتزايد "للتحول إلى البيئة".

مع وصول البنية التحتية القديمة إلى نهاية عمرها الإنتاجي ، ستحل مصادر الطاقة المتجددة مكانها.

سيكون المناخ أكثر أهمية

ستصبح الظواهر الجوية المتطرفة أكثر شيوعًا بسبب تغير المناخ ، مما يزيد من الحاجة إلى أن تكون مصادر الطاقة مرنة في جميع الظروف.

في حين أن الطاقة الشمسية كانت تعتبر في يوم من الأيام غير موثوقة ، فإن محطات توليد الطاقة الكبيرة التي تعمل بالفحم والغاز تُنظر الآن على أنها الأكثر عرضة للخطر والشيخوخة.

لا يتطلب الأمر سوى حدث واحد - سواء كان طبيعيًا أو من صنع الإنسان - لإحداث انقطاع كبير في منطقة واسعة.

سيزيد الذكاء الاصطناعي من الكفاءة

بصرف النظر عن الشبكات الموزعة ، سنحتاج إلى تحسين القدرة على التنبؤ بالطقس وإدارة الطاقة بشكل مناسب.

سيسمح لنا الذكاء الاصطناعي (AI) بإدارة الطاقة بكفاءة عالية لأول مرة.

سيكون من الممكن التحكم في الطاقة وإدارتها وتخزينها بشكل أكثر كفاءة ، مما يعني أنه سيستغرق طاقة أقل لإنتاج نفس الكمية من الطاقة.

بالفعل في عام 2021 ، يتسبب تأثير تغير المناخ في جعل البلدان وشعوبها تنتبه.

سيؤدي تغير المناخ وارتفاع درجات الحرارة بشكل نهائي إلى تغيير مسار القلق والمبادرات على مدى العقد المقبل.

التكنولوجيا أساسية لكيفية معالجة هذا التهديد الخطير لمجتمعنا.

دائمًا ما يكون التقدم التكنولوجي بطيئًا قبل زيادة السرعة - لكن الذكاء الاصطناعي والطاقة المتجددة وشبكات الطاقة الموزعة ليست جديدة.