كيف تؤثر الفيضانات على سلسلة إمدادات الطاقة الشمسية في مدينة نورث كارولينا؟
بسبب خاصية جيولوجية، يُعتبر الكوارتز الأكثر نقاءً في العالم قادمًا من بلدة سبروس باين الخلابة في ولاية كارولينا الشمالية. تم إنشاء هذا المعدن في أعماق الأرض عندما بردت وتبلورت الماغما الغنية بالسيليكون قبل حوالي 370 مليون سنة، وهو ضروري لإنتاج شرائح الكمبيوتر والألواح الشمسية.
توفر الصين والهند وروسيا أيضًا كوارتز عالي النقاء، لكن ما يتم استخراجه هناك لا يتطابق مع الجودة أو الكمية الموجودة تحت جبال بلو ريدج. ومع تأثر سبروس باين بالعديد من المجتمعات الأبالاشية جراء إعصار هيلين، فإن الإغلاق المفاجئ لمناجم الكوارتز التي زودت مصنعي الشرائح لعقود قد زعزع صناعة التكنولوجيا العالمية. ولكن هذا الكوارتز حيوي أيضًا لصناعة الطاقة الشمسية. وبينما يتوقع خبراء الصناعة أن تتمكن الشركات من تحمل الإغلاق المؤقت لمناجم البلدة، فإن ذلك يبرز هشاشة اقتصاد الطاقة النظيفة الذي يعتمد على المواد المنتجة في موقع واحد – خاصةً في عالم يشهد كوارث طبيعية متزايدة الشراسة.
قالت ديبرا ديشونغ، رئيسة الاتصالات المؤسسية لدى شركة QCells المصنعة للألواح الشمسية: “إن تأثير هيلين على سبروس باين يكشف تمامًا عن خطر وجود احتكار في أي جزء من سلسلة التوريد”. تقوم QCells بتصنيع الألواح الضوئية في جورجيا وتبني منشأة إضافية ستقوم بتصنيع المكونات اللازمة لتجميعها، وهي تقيم ما إذا كانت إغلاقات المناجم ستؤثر عليها.
تعتمد الصناعة بشكل أساسي على الكوارتز لصنع البولي سيليكون، وهو نوع مُكرر للغاية من السيليكون الذي يشكل خلايا جمع ضوء الشمس في معظم الألواح الضوئية. لكن كوارتز سبروس باين له غرض آخر: يُستخدم لصنع القوالب التي تتبلور فيها البولي سيليكون المنصهر إلى قضبان أسطوانية أو مستطيلة. تُقطع هذه القضبان إلى رقائق شمسية تُعالج لاحقًا لإنتاج الخلايا داخل الألواح.
يتطلب تشكيل القضبان الشمسية تسخين البولي سيليكون لأكثر من 2500 درجة فهرنهايت. فقط رمال الكوارتز عالية النقاء توفر الاستقرار الحراري اللازم لإنشاء القوالب القادرة على تحمل مثل هذه الحرارة، وأفضلها موجودة غرب كارولينا الشمالية.
قالت جيني تشايس، المحلل الرئيسي للطاقة لدى شركة BloombergNEF: “سبروس باين هو رواسب غير عادية جدًا للكوارتز وهو نقي بشكل مذهل”.
تقدر BloombergNEF أن سبروس باين تزود بأكثر من 80% من رمال الكوارتز فائقة النقاء المستخدمة لصناعة القوالب لكلٍّ من صناعة الطاقة الشمسية وصناعة أشباه الموصلات وكذلك للتطبيقات الضوئية والإضاءة. (لا توجد بيانات عامة حول مقدار ما يستخدمه كل قطاع من كوارتز البلدة ، لكن BloombergNEF تقدر أنه في الصين ، أكبر منتج للألواح الضوئية ، يذهب 80% من كوارتz عالي النقاء المستخدم إلى التطبيقات الشمسية.) تهيمن سبروس باين على هذا السوق وتوفر تقريبًا كل المادة التي تبطن داخل قوالب الطاقة الشمسية والتي تتلامس مباشرة مع السيليكون المنصهر حيث تكون النقاوة مهمة لضمان عوائد عالية للقضبان وعمر طويل للقوالب.
كمّيات الكوartz المطلوبة لدعم إنتاج قوالب الطاقة الشمسية صغيرة نسبيًا. تقول تشايس إن سبروس باين أنتجت حوالي 20,000 طن من رمال الكواترز عالية النقاء العام الماضي - أكثر مما يكفي لتلبية احتياجات صناعة الطاقة الشمسية. وفي نفس العام ، بلغ الإنتاج العالمي للبولي سيليكون 1,52 مليون طن متري . ومن المحتمل أن يتطلب إنتاج هذا القدر حوالي 3 ملايين طن متري من الكواترز وفقاً لتشايس . وهذا يعني أن سبروس باين هي كما قالت “ترس صغير جدًا” ضمن سلسلة توريد الطاقة الشمسية .
ومع ذلك ، يمكن أن يصبح الترس الصغير مشكلة كبيرة إذا لم تكن هناك خطط بديلة عند تعطلها . لكن تشايس تشتبه بأن معظم مصنعي القوالب – وهي صناعة تعتمد بشكل كبير على شرق آسيا - لديهم مخزون كبير جداً للكوartz عالي النقاء . أكدت ماي هاوغن ، التي تقود الاتصالات بشركة Quartz Corp ، وهي شركة نرويجية تنتج رمال كواترز عالية النقاء بسبورس باين عبر بريد إلكتروني لـ Grist .
كتبت هاوغن : ”تشغل Quartz Corp عمليات طويلة القيمة حيث تعلم الجميع خلال COVID أهمية المخزون الآمن الكبير”. “بين مخزوننا الآمن الخاص بنا والذي تم بناؤه بمواقع مختلفة والمخازن الموجودة أسفل سلسلة القيمة نحن لسنا قلقون بشأن نقص المواد على المدى القصير أو المتوسط”.
استعداداً لإعصار هيلene أوقفت Quartz Corp جميع عمليات التعدين بسبورس باين يوم 26 سبتمبر/أيلول وكذلك فعلت الشركة البلجيكية Sibelco المنتج الآخر بالمدينة .
ليس واضحاً متى ستستأنف أيٌّ منهما عمليات التعدين : ففي بيان بتاريخ الثاني أكتوبر/ تشرين الأول كتبت Quartz Corp أنه بينما لا يبدو أن مصانعها قد تعرضت لأضرار جسيمة بسبب العاصفة إلا أنه لا يزال “مبكرًا جدًا لمعرفة” موعد إعادة فتحهم لأن ذلك يعتمد أيضاً على إعادة بناء البنية التحتية المحلية “. وفي بيان بتاريخ الرابع أكتوبر/ تشرين الأول شاركته Sibelco مع Grist كتبت الشركة إن مرافقها تبدوا أنها تعرضت لـ”أضرار طفيفة” وأن الشركة تأمل بـ”استئناف العمليات بأسرع ما يمكن”.
ذكرت البيان : “فرقنا المتخصصة موجودة بالموقع وتجري أعمال التنظيف”. “لم يتأثر مخزون منتجاتنا النهائية.” رفضت الشركة التعليق حول كيفية تأثير الإعصار على خطتها لزيادة القدرة الإنتاجيّة بمقدار الضعف بسبورس بين بحلول عام 2025 .
حتى لو بقي كلا المنجمَان مغلقَان لعدة أشهر فإن صناعة الطاقة الشمسيّة يمكن أن تتكيف كما قالت تشايس . تصنع مجموعة ميتسوبيشي الكيميائية اليابانية السيليكَا الاصطناعية عالية النقاء لصناعة أشباه الموصلات ويُعتبر هذا المادة تلبي المعايير المطلوبة لقوالب الطاقات الشمسيّة وفقاً لتشايس .
ومع ذلك يجب زيادة الإنتاج . أخبرت ممثلة مجموعة ميتسوبيشي الكيميائية كانا نوركي Grist عبر بريد إلكتروني بأن الشركة حالياً ليس لديها كمية كافية لدعم صناعة الطاقات الشمسيّة وأن ما تنتجه هو “أعلى بكثير تكلفة” مقارنة بالأصل الحقيقي .
دفع ثمن مرتفع للكواترز الاصطناعية سيكون تحديًا للصناعة الحساسة للأسعار كما قالت تشايس .”لكن إذا لم يكن لديها خيار فسوف تفعل ذلك.”
يمكن أن يساعد تطوير مصادر بديلة للكوartz عالي النقاء حتى تلك التي تكلف أكثر لتعزيز سلسلة توريد الطاقات الشمسيّة ضد كارثة المناخ القادمة.”مع ازدياد دور الطاقات الشمسيّة ضمن كهربتنا سيكون الأمر مهمًا بشكل متزايد لضمان استقرار سلسلة التوريد لدينا”، قالت ديشونغ لشركة QCells.
ومع ذلك فإن تصنيع كلٍّ مِن أشباه الموصلات والألواح الشمسيّة يعد أولوياً رئيسياً لإدارة بايدن ويبدو أنه غير مرجح لرؤية واشنطن ترسل ترس حيوي لكلا سلسلتَي التوريد للخارج . أخبر المتحدث باسم وزارة الطاقة الأمريكية Grist بأن الوكالة “ترصد عن كثب آثار إعصار هيلينه [على] سلسلة التوريد” بينما “تعزز الجهود للحفاظ على استقرار نظم طاقة أمريكا”.
قال سبيلسر بوست المدير التنفيذي لمنظمة تنمية المجتمع Downtown Spruce Pine إن عمليات تعدين الكورات هي أكبر صاحب عمل خاص بالمقاطعة وإن استئناف العمل بسرعة أمرٌ “في غاية الأهمية بالنسبة للاقتصاد المحلي”. إذا كانت الحكومة الفيدرالية تهتم ببناء طاقة نظيفة بأميركا قال بوست :”لدينا جميع المواد هنا.”
وأضاف قائلاً: “لدينا الأشخاص الذين يحتاجون إلى الوظائف هنا.”
