سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية تعزز حضورها في السوق الأفريقية: نقلة نوعية من التكيف التكنولوجي إلى بناء النظم البيئية

بفضل القوى المزدوجة للتحول العالمي في مجال الطاقة واستراتيجية أفريقيا لتحقيق "استقلال الطاقة"، أصبحت القارة الأفريقية ساحة جديدة للمنافسة في مجال الطاقة المتجددة. وبصفتها جهات فاعلة عالية القدرة على التكيف في مجال استخدام الطاقة الشمسية الحرارية، فإن سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية، مستفيدة من مزاياها الأساسية المتمثلة في مقاومة التجمد ومقاومة العوامل الجوية والكفاءة العالية، تكتسب زخمًا سريعًا في جغرافية أفريقيا ومناخها المعقدين. وقد تجاوز تطويرها الآن مرحلة "بيع المنتجات" البسيطة، ودخل مرحلة تطوير جديدة ومتنوعة تتميز بـ "توطين التكنولوجيا + تخصيص السيناريوهات + تآزر النظام البيئي"، مما يوفر حلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتكيف بدرجة عالية لتحسين مزيج الطاقة في أفريقيا.

أولاً: نموٌّ هائلٌ في السوق: من "الخيار التكميلي" إلى "التكوين السائد" 

تُعدّ التناقضات الهيكلية في سوق الطاقة في أفريقيا المحرك الرئيسي وراء نمو سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية. ووفقًا لتقرير صادر عن وكالة الطاقة الدولية (IEA) عام ٢٠٢٤، يفتقر ما يقرب من ٦٠٠ مليون شخص في أفريقيا إلى إمدادات كهرباء مستقرة. لا تعتمد سخانات المياه التقليدية التي تعمل بالوقود الأحفوري على الشبكة فحسب، بل تستهلك أيضًا ما بين ١٥٪ و٢٠٪ من نفقات الأسرة الشهرية. تتطور سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية، بميزاتها "الاستثمارية لمرة واحدة وعدم استهلاكها للطاقة على المدى الطويل"، من كونها "اختيارية" إلى "ضرورية".

تشير بيانات السوق إلى أنه من المتوقع أن ينمو سوق سخانات المياه الشمسية في أفريقيا من 1.2 مليار دولار أمريكي إلى 3.5 مليار دولار أمريكي بين عامي 2019 و2024، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 23.7%. وقد شكلت منتجات الأنابيب الحرارية حصة كبيرة من السوق، حيث ارتفعت حصتها من 18% إلى 42%. وفي جنوب أفريقيا، شكّلت أزمة انقطاع التيار الكهربائي عام 2022 (أكثر من 200 يوم من انقطاع التيار الكهربائي على مدار العام) نقطة تحول في السوق. وارتفعت مبيعات سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية بنسبة 120% على أساس سنوي، لتتجاوز نسبة انتشارها 30% في عام 2024، متجاوزةً بذلك بكثير نسبة انتشار منتجات الأنابيب المفرغة التقليدية. وتُظهر بيانات من متجر أجهزة في جوهانسبرغ أن طرازات الأنابيب الحرارية شكلت 65% من مبيعات سخانات المياه الشمسية في الربع الثالث من عام 2024، مع اشتراط بعض الطرازات الشائعة الحجز المسبق قبل أسبوعين.

تعمل مصر على تحفيز الطلب من خلال سياسة "التركيب الإلزامي للمباني". وبحلول عام 2024، ستصل نسبة تركيب سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية في المنازل الجديدة إلى 89%. وتغطي الإعانات الحكومية 30% من تكلفة الشراء، مما يرفع حجم السوق إلى أكثر من 210 ملايين دولار أمريكي. ومن الجدير بالذكر أن السوق الأفريقية تشهد تدرجًا في الانتشار: إذ تركز الدول متوسطة ومرتفعة الدخل، مثل جنوب أفريقيا ومصر، على النماذج التجارية الفاخرة (مثل أنظمة تسخين المياه المركزية للفنادق والمستشفيات)، بينما تركز الأسواق الناشئة، مثل كينيا ونيجيريا، على النماذج السكنية بأسعار معقولة، حيث تُمثل المنتجات التي تتراوح أسعارها بين 300 و500 دولار أمريكي أكثر من 60%.

ثانيًا: التوطين التكنولوجي والابتكار: التكيف المُصمَّم خصيصًا للبيئة الأفريقية 

تجبر البيئات المتنوعة والمتطورة في إفريقيا تقنية سخان المياه الشمسية للأنابيب الحرارية على تجاوز الإنتاج الموحد ونحو البحث والتطوير القابل للتكيف الإقليمي. تقوم الشركات بالاستفادة من التصميم المعياري وسلسلة التوريد المترجمة لتحقيق التكيف الدقيق لمنتجاتها مع بيئات متنوعة ، بما في ذلك الصحارى والغابات المطيرة والهضاب. في الجزائر ، على حافة الصحراء الصحراوية ، تمثل درجات الحرارة المرتفعة (درجات حرارة سطحية تتجاوز 60 درجة مئوية في الصيف) والعواصف الرملية القوية تمثل أكبر التحديات. طورت شركة صينية ، بالتعاون مع معهد أبحاث محلي ، سخان "طبعة الصحراء". يستخدم هذا المدفأة طلاءًا من ثلاث طبقات من السيراميك (أنابيب حرارة تصادف درجات حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية ، مما يمدد عمره من خمس إلى ثماني سنوات) وفيلم مقاوم للناخبين على سطح جامع. إلى جانب جهاز تنظيف الغبار التلقائي ، يقلل هذا من كفاءة جمع الحرارة للجهاز إلى 5 ٪ إلى 8 ٪ فقط في الطقس المترب (مقارنة بانخفاض 20 ٪ إلى 30 ٪ للنماذج التقليدية). بعد إطلاقها في مدينة أوران الجزائرية الشمالية ، استحوذ هذا النموذج على حصة سوقية بنسبة 40 ٪ في غضون عام. لمعالجة الرطوبة العالية (متوسط ​​الرطوبة السنوية يتجاوز 85 ٪) وهطول الأمطار الغزيرة في مناطق الغابات المطيرة الاستوائية مثل جمهورية الكونغو الديمقراطية والجبون ، أطلقت الشركة "نسخة مقاومة للتآكل المحسّنة": إن خزان المياه هو المجردة من الفولاذ المصنوع من 316 لتر يتم تثبيت ختم مقاوم للماء عند الاتصال بين أنبوب الحرارة وخزان المياه ، ويمتد عمر خدمة الجهاز من ست سنوات إلى أكثر من 10 سنوات. في كينشاسا ، عاصمة جمهورية الكونغو الديمقراطية ، قام مجتمع بتركيب عدد كبير من هذه الوحدات وشهد معدل فشل لمدة عامين فقط 2.3 ٪ ، أقل بكثير من 15 ٪ من الوحدات التقليدية. 

لمعالجة مشاكل انقطاع التيار الكهربائي في أجزاء من أفريقيا، أصبح الجمع بين "أنابيب التدفئة وتخزين الطاقة" توجهًا جديدًا. أطلقت شركة كينية "وحدة متكاملة لتخزين الطاقة الحرارية الشمسية" تجمع بين سخان مياه بأنبوب التدفئة ووحدة تخزين ببطارية ليثيوم بسعة 1.2 كيلوواط/ساعة. في الأيام المشمسة، تُسخّن هذه الوحدة وتخزن الحرارة باستخدام الطاقة الشمسية، بينما في الأيام الغائمة، تُوفّر بطارية التخزين تدفئة إضافية، مما يضمن توفير الماء الساخن على مدار الساعة. وقد انتشر هذا المنتج على نطاق واسع في المناطق الريفية في كينيا، حيث وصل إلى أكثر من 200 قرية، مما ساعد القرويين على الاستغناء عن الاعتماد على مياه الأمطار لتسخين الماء.

ثالثًا: اختراقٌ مُبتكر: "تغطيةٌ شاملةٌ للسلسلة" من المنزل إلى الصناعة 

إن تطبيق سخانات المياه بالطاقة الشمسية من خلال الأنابيب الحرارية يتوسع إلى ما هو أبعد من مجرد "إمدادات المياه الساخنة المنزلية" ليشمل مجموعة كاملة من السيناريوهات، بما في ذلك الخدمات التجارية والإنتاج الصناعي والرفاهية العامة، ليصبح "محركًا أخضر" يقود خفض التكاليف وتحسين الكفاءة في الصناعات ذات الصلة في أفريقيا. 

في القطاع التجاري، تُعدّ الفنادق في الوجهات السياحية رائدة في هذا التطبيق. سيُحدّث عشرون فندقًا شاطئيًا في جزيرة زنجبار، تنزانيا، أنظمة تسخين المياه المركزية بالطاقة الشمسية عبر الأنابيب الحرارية بشكل جماعي في عام ٢٠٢٣. سيحصل كل فندق على متوسط ​​إمداد يومي من الماء الساخن يتراوح بين ٥ و٨ أطنان، مما يُخفّض تكاليف الطاقة من ١٢ ألف دولار أمريكي شهريًا إلى أقل من ٣ آلاف دولار أمريكي، مع فترة استرداد لا تتجاوز ثمانية أشهر. تُظهر بيانات جمعية الفنادق أنه بعد تركيب نظام الأنابيب الحرارية، ارتفع رضا الزوار عن "استقرار إمدادات الماء الساخن" من ٦٥٪ إلى ٩٢٪. كما رفعت بعض الفنادق أسعار غرفها بنسبة ١٠٪ مع الحفاظ على معدلات إشغال عالية.

تُعدّ الابتكارات في مجال استغلال الحرارة المُهدرة في القطاع الصناعي مبهرة أيضًا. فقد قام مصنع نسيج في لاغوس، نيجيريا، بتوصيل 200 سخان مياه شمسي يعمل بأنابيب حرارية بأنابيب البخار في ورش الإنتاج التابعة له. يستخدم هذا النظام الطاقة الشمسية لتسخين مياه المعالجة مسبقًا (من 25 إلى 50 درجة مئوية)، ثم يُسخّنها إلى درجة 80 درجة مئوية المطلوبة عبر البخار. يُوفّر هذا النظام أكثر من 400,000 دولار أمريكي من تكاليف الغاز الطبيعي سنويًا، ويُخفّض انبعاثات الكربون بمقدار 1,200 طن. وقد تبنّت أكثر من 30 شركة في صناعات تجهيز الأغذية والطباعة والصباغة هذا النموذج "الطاقة الشمسية + الحرارة المُهدرة الصناعية" في دول مثل نيجيريا وغانا. 

في قطاع الرعاية الاجتماعية، حقق مشروع "تسخين المياه بالطاقة الشمسية في المدارس"، وهو مشروع تعاوني بين الحكومة وقطاع الأعمال، نتائج باهرة. قامت الحكومة الإثيوبية، بالتعاون مع شركات صينية، بتركيب سخانات مياه شمسية تعمل بالأنابيب الحرارية في 500 مدرسة ريفية في جميع أنحاء البلاد، حيث زودت كل مدرسة بما يتراوح بين 20 و30 وحدة سعة 500 لتر. وقد ساهم هذا في حل مشكلة نقص المياه في فصل الشتاء للمعلمين والطلاب، بما في ذلك للغسيل واستخدام المقصف. وفي مدرسة إعدادية في أوروميا، صرّح مديرها: "بعد تركيب هذه المعدات، انخفضت حالات الإصابة بنزلات البرد بين الطلاب بسبب استخدام الماء البارد بنسبة 60%، وانخفضت نفقات الوقود الشهرية للمقصف من 800 دولار إلى 150 دولارًا".

رابعًا: تآزر السياسات والنظام البيئي: بناء نظام ترويج "خاص بأفريقيا" 

لا ينفصل التطور السريع لسخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية في أفريقيا عن منظومة "التوجيه السياسي + التعاون المحلي + الدعم المالي". وقد هيأت الدول الأفريقية بيئة خصبة للسوق من خلال نهج ثلاثي الأبعاد: "إنفاذ التشريعات + حوافز الدعم + التعاون الدولي". 

على مستوى السياسات، أدرجت العديد من الدول الطاقة الشمسية الحرارية في استراتيجياتها الوطنية للطاقة. تنص "خطة المغرب للطاقة المتجددة 2030" على إلزام المباني السكنية والفندقية الجديدة بتركيب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية، مع منح إعفاءات ضريبية تتراوح بين 15% و20% للمشاريع التي تستوفي المعايير. تُلزم تونس المباني العامة، مثل المكاتب الحكومية والمستشفيات، باستخدام أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية بنسبة 100%، حيث تتم عملية الشراء من خلال عملية مناقصة مركزية تُجريها الوكالة الوطنية للطاقة. بحلول عام 2024، تم شراء 20,000 وحدة أنابيب حرارية لتجديد المرافق العامة. وقد ساهمت الابتكارات المالية في خفض الحد الأدنى للاستثمار الأولي بشكل فعال. أطلقت كينيا برنامج تقسيط الطاقة الشمسية، مما يسمح للمستخدمين بتركيب سخانات مياه تعمل بالأنابيب الحرارية بدفعة أولى بنسبة 30%. ويُخصم الرصيد المتبقي من فواتير الكهرباء على 12-24 قسطًا، مما ينتج عنه دفعات شهرية تتراوح بين 15 و20 دولارًا فقط. أطلقت جنوب أفريقيا، بالتعاون مع مؤسسات مالية دولية، برنامج قروض الطاقة الخضراء، مُقدّمةً للشركات التي تُركّب أنظمة تسخين المياه المركزية عبر الأنابيب الحرارية قرضًا بفائدة منخفضة تبلغ 4.5% (مقارنةً بمعدل فائدة سنوي يتراوح بين 8% و10% للقروض التجارية التقليدية). وقد ساهمت هذه السياسات بشكل كبير في زيادة إمكانية الحصول على سخانات المياه عبر الأنابيب الحرارية، مما رفع معدل شرائها بنسبة 25% بين الأسر ذات الدخل المنخفض والمتوسط. 

يُعالج التعاون المحلي تحدي "الميل الأخير". تُنشئ شركات صينية وأوروبية قواعد إنتاج ومراكز خدمة في أفريقيا. أنشأت إحدى الشركات الصينية مصنعًا لسخانات المياه بالأنابيب الحرارية في الإسكندرية، مصر، بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ 100,000 وحدة. يصل معدل الشراء المحلي للشركة إلى 60% (على سبيل المثال، تُنتج الشركة مكونات مثل الأقواس وخزانات المياه محليًا). هذا لا يُقلل تكاليف النقل فحسب، بل يُوفر أيضًا 1,200 فرصة عمل محلية. كما أنشأت الشركة 20 مركزًا لخدمة ما بعد البيع في دول مثل جنوب أفريقيا ونيجيريا، مُجهزة بفرق إصلاح محترفة، وتَعِد بتقديم "استجابة على مدار الساعة وخدمة في الموقع على مدار 48 ساعة"، مُعالجةً بذلك مخاوف العملاء بشأن صعوبات خدمة ما بعد البيع.

خامسًا: تحديات الاختراق: المسار التقدمي من

من "ترويج المنتج" إلى "تحسين النظام البيئي"

على الرغم من التطور السريع، لا تزال سخانات المياه الشمسية التي تعمل بالأنابيب الحرارية في أفريقيا تواجه ثلاثة تحديات رئيسية: تحسين التكلفة، ونقص الكفاءات، وغياب المعايير. تتطلب هذه التحديات نهجًا منسقًا يجمع بين "التكرار التكنولوجي، وبناء القدرات، وتوحيد معايير الصناعة".

لا يزال ضبط التكاليف أمرًا بالغ الأهمية. حاليًا، تُعدّ سخانات المياه ذات الأنابيب الحرارية أغلى بنسبة 20%-30% من منتجات الأنابيب المفرغة التقليدية، ويعود ذلك أساسًا إلى الاعتماد على المكونات الأساسية المستوردة (مثل الأنابيب الحرارية عالية الكفاءة وطلاءات الامتصاص الانتقائية). يكمن الحل في "خفض التكاليف التكنولوجية" و"تأثيرات الحجم": فقد خفّض المصنع المصري تكاليف إنتاج الأنابيب الحرارية بنسبة 15% من خلال تحسين عمليات الإنتاج. ومع تجاوز المبيعات السنوية في السوق الأفريقية 500,000 وحدة، أدى تأثير الحجم إلى خفض السعر الإجمالي بنسبة 22% مقارنةً بعام 2019، ومن المتوقع أن تُصبح "منافسة" لمنتجات الأنابيب المفرغة خلال السنوات الثلاث المقبلة. 

إن النقص في المواهب المهنية يعيق جودة الخدمة. وتواجه أفريقيا نقصا يزيد عن 100 ألف موظف فني في مجال الطاقة الجديدة. في بعض المناطق، يفتقر القائمون على التركيب إلى التدريب المهني، مما يؤدي إلى زيادة معدلات فشل المعدات. ولمعالجة هذه المشكلة، تتعاون الشركات مع الكليات المهنية المحلية لإطلاق "برنامج التدريب على تكنولوجيا الطاقة الشمسية". أنشأت إحدى الشركات في كينيا قاعدة تدريب مشتركة مع كلية الفنون التطبيقية في نيروبي، حيث تقوم بتدريب 500 من عمال التركيب والصيانة المحترفين سنويًا. عند الانتهاء، يستطيع الخريجون الانضمام إلى شبكة خدمات الشركة، ومعالجة نقص المواهب وتحسين جودة التوظيف. 

من شرفات جنوب أفريقيا إلى أسطح الفنادق في تنزانيا، ومن أرضيات المصانع النيجيرية إلى كافيتريات المدارس الإثيوبية، تتكامل سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية بشكل كبير مع التحول الطاقي في أفريقيا بفضل قدرتها على التكيف، وتنوع سيناريوهاتها، وتكاليفها المعقولة. في المستقبل، ومع استمرار تعميق توطين التكنولوجيا، وتحسين أنظمة الدعم المالي، ووضع معايير صناعية، لن تصبح سخانات المياه الشمسية ذات الأنابيب الحرارية سمة أساسية في المنازل الأفريقية فحسب، بل ستلعب أيضًا دورًا أكبر في القطاعين التجاري والصناعي، مما يوفر طريقًا عمليًا لأفريقيا لتحقيق "استقلال الطاقة الخضراء".