Benjamin Denis, Justine Roche

تواجه أنظمة الطاقة في جميع أنحاء العالم تحديات متزايدة. بين تصاعد التوترات الجيوسياسية، وتجدد الحرب الهجينة، والأحداث المناخية المتطرفة، تتغير أولويات الاستثمار في قطاع الكهرباء بسرعة.

في حين أن تصميم أنظمة الطاقة، في العقود الأخيرة، كان يسترشد بشكل متزايد بضرورات القدرة على تحمل التكاليف والاستدامة، فقد عادت قضية أمن الطاقة إلى دائرة الضوء، ومؤخرًا عندما ضرب انقطاع كبير للتيار الكهربائي شبه الجزيرة الأيبيرية.

استجابة لهذا التحول، يوفر مفهوم القدرة على الصمود إطارًا موحدًا للتكيف مع مجموعة واسعة من الاضطرابات مع موازنة جميع الضرورات الثلاث لـ “مثلث الطاقة”، المساواة والأمن والاستدامة، فيما يعرف بـ “معضلة الطاقة الثلاثية”.

الطاقة ضرورية لتشغيل الحياة اليومية

الكهرباء ضرورة في المجتمعات المعاصرة. فهي تشغل المستشفيات والأمن وسلاسل التوريد الأساسية مثل الغذاء والماء، وهي عامل تمكين رئيسي لاقتصاداتنا وقطاعات حيوية مثل النقل والمالية. نحن بحاجة إلى التأكد من أنها متاحة على مدار الساعة.

ومع ذلك، قد يصبح خطر الطاقة نقطة ضعف حرجة في أمن المجتمعات الحديثة. مع كهربة عمليات متعددة، المركبات والرقمنة والتدفئة والتبريد، يعتمد المزيد والمزيد من الأنشطة على التشغيل السلس لشبكات الكهرباء.

على سبيل المثال، تسبب انقطاع التيار الكهربائي الذي ضرب أسبانيا والبرتغال، ولكن أيضًا أجزاء من فرنسا وأندورا، في 28 أبريل، في اضطراب واسع النطاق حيث توقف النقل العام، وأغلقت الشركات والخدمات العامة الرئيسية، وتوقفت أجهزة الصراف الآلي عن العمل.

مع تصاعد التوترات الدولية وتقلبات أسعار الطاقة، هناك رائحة من أيام أزمة النفط في السبعينيات. الفرق اليوم هو أن العالم لديه إمكانية الوصول إلى حلول مبتكرة جديدة لتعزيز القدرة على الصمود في مجال الطاقة.

القدرة على الصمود في نظام الطاقة كمفهوم موحد

تشير القدرة على الصمود في أنظمة الطاقة إلى قدرتها على مقاومة الظروف المناخية القاسية مثل موجات الحر والعواصف؛ والصدمات الخارجية مثل التقلبات المفرطة في أسعار السوق، والتغيرات في التعريفات الجمركية التي تعطل التجارة الدولية، والحظر، والأزمات المالية، والأوبئة؛ والعنف بما في ذلك الحروب والإرهاب والهجمات الإلكترونية.

يجب أن تأخذ القدرة على التكيف والاستجابة لأنظمة الطاقة هذه المخاطر في الاعتبار في عالم غالبًا ما يقال إنه في حالة “أزمة متعددة”، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا أن أنظمة الطاقة لديها آليات العدوى الجوهرية الخاصة بها، مع تحديد حالات الفشل المتتالية عبر الأنظمة المترابطة غالبًا باعتبارها السبب الرئيسي لحالات انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع.

لمعالجة هذه التحديات، إليك أربع طرق لتعزيز القدرة على الصمود في نظام الطاقة.

1. توزيع قدرة توليد الطاقة

تعتبر أنظمة الطاقة المركزية القائمة على عدد محدود من محطات الطاقة الحرارية الكبيرة أكثر عرضة للانقطاعات المؤثرة. تمثل نقطة الفشل الواحدة خطرًا أكبر على هذه الأنظمة، وتتحمل تكاليف أعلى للتكرار. إن انخفاض تكاليف التقنيات مثل الطاقة الشمسية “-21٪ في عام 2024” والبطاريات “-40٪ في عام 2024″، وقدرة الأنظمة الفرعية على العمل كشبكات صغيرة، قد أدخلت خيارات تكنولوجية جديدة لمرونة الطاقة.

بعد اختبار تكوينات مختلفة لنظام الطاقة، مع مواقع محتملة مختلفة لمحطات توليد الطاقة وخطوط النقل، مع مراعاة سرعة الرياح ومسار إعصاري آيك وهارفي، توضح دراسة أجراها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات كيف أن أخذ القدرة على الصمود في الاعتبار عند التخطيط لتوليد ونقل الطاقة، والاستثمار في موارد طاقة أصغر موزعة على الأراضي، يمكن أن يقلل بشكل كبير من تقليل الأحمال.

2. الاستفادة من تكامل مصادر الطاقة لتنويع المخاطر

يمكن استخدام مزيج من تقنيات الطاقة المتجددة لموازنة الشبكة في معظم الحالات. تعتمد الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية على دورات طبيعية مختلفة وبالتالي تخضع لتغيرات في الإنتاج على جداول زمنية مختلفة. تجلب الطاقة الحرارية الأرضية والطاقة الحيوية والتخزين تآزرًا إضافيًا.

لكل مصدر من مصادر الطاقة مزاياه الخاصة من حيث القدرة على الصمود ويحمل مجموعته الخاصة من المخاطر. يمكن أن تعاني طاقة الرياح من أضرار ناجمة عن الظواهر الجوية المتطرفة مثل الأعاصير والطاقة الشمسية من العواصف الثلجية، في حين أن محطات الطاقة الحرارية، بما في ذلك الكتلة الحيوية، يمكن أن تعاني من الغارات الجوية والتسليح، أو من اضطرابات سلسلة توريد الوقود، ولكنها عادة ما تقاوم العواصف بشكل أفضل، على سبيل المثال.

يوضح هذا التنوع في ملفات تعريف المخاطر كيف أن تنويع مزيج الكهرباء والاستفادة من مصادر الطاقة المتجددة، خاصة في أوقات الاضطرابات الطبيعية والسياسية، يقلل من احتمالية فقدان حصة كبيرة من أسطول توليد الطاقة في وقت واحد.

3. استخدام مصادر الطاقة المتجددة للحد من التعرض للصدمات الخارجية

تقدم مصادر الطاقة المتجددة استجابة فعالة من حيث التكلفة لتوطين توليد الطاقة.

في عام 2022، تجنبت ألمانيا أزمة طاقة أثارها الغزو الروسي لأوكرانيا وما تلاه من تخفيض في إمدادات الغاز من خلال الاستفادة من حصتها المتزايدة من الطاقة الخضراء، مما ساهم في الحفاظ على إمدادات الطاقة والحد من تقلبات الأسعار في سياق ارتفاع تكلفة الوقود الأحفوري وتسريع تنويع الموردين.

أظهرت أزمة الطاقة هذه أيضًا أنه في سوق متكاملة حيث يتم تحديد الأسعار الهامشية من قبل محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري، فإن حصة أكبر من مصادر الطاقة المتجددة لا تحمي المستهلكين بشكل مباشر من ارتفاع أسعار الطاقة، كما هو الحال في أوروبا غالبًا ما تتماشى الأسعار مع تكلفة توليد محطات الطاقة التي تعمل بالغاز.

ومع ذلك، ساهمت حصة أكبر من مصادر الطاقة المتجددة في إعادة توطين الإيرادات، وحماية الأسواق غير المتكاملة مثل سوق التجزئة في أيسلندا، حيث تعتمد ما يقرب من 100٪ من التدفئة والكهرباء على مصادر الطاقة المتجددة.

تساهم مصادر الطاقة المتجددة أيضًا في عزل توليد الطاقة عن اضطرابات سلسلة التوريد. تحتاج مشاريع محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية في البداية إلى شراء توربينات أو ألواح. ولكن بمجرد تركيبها، فإنها تكون محمية من مخاطر اضطراب سلسلة التوريد لبقية عمرها التشغيلي. تتمتع الطاقة الكهرومائية بملف تعريف مماثل مع عمر أطول. وعلى العكس من ذلك، عادة ما يكون لدى محطات الطاقة التي تعمل بالكتلة الحيوية والفحم والنفط والغاز احتياطيات وقود لبضعة أشهر، في حين أن محطات الطاقة النووية يمكن أن يكون لديها مخزونات لعدة سنوات.

الأسواق الناشئة معرضة بشكل مفرط للصدمات الخارجية وتأثيرات تغير المناخ. من الأهمية بمكان بالنسبة لهم دمج القدرة على الصمود في التخطيط لأنظمة الطاقة سريعة التطور لديهم، والاستفادة من الطاقة النظيفة. إنهم يواجهون تحديًا استثماريًا حادًا بشكل خاص لتحسين القدرة على الصمود من خلال الطاقة النظيفة: إنهم بحاجة إلى مضاعفة الاستثمار السنوي بمقدار 10 مرات، من 260 مليار دولار إلى 2.6 تريليون دولار سنويًا في ثلاثينيات القرن الحالي، للوصول إلى أهدافهم.

تستلزم هذه الزيادة الهائلة الاستفادة من الأموال من جميع المصادر، واتخاذ مبادرات مثل برنامج تمويل واستثمار الطاقة النظيفة “CEFIM” التابع لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية “OECD”، والذي يساعدهم على إطلاق التمويل والاستثمار الخاصين للطاقة النظيفة.

4. الاستثمار في الطاقة النظيفة هو المفتاح لتعزيز القدرة على الصمود في نظام الطاقة

الأمر المؤكد، مع ذلك، هو أن الاستثمار في الطاقة النظيفة سيعزز القدرة على الصمود على المدى القريب ويساهم في التخفيف من آثار تغير المناخ، وبالتالي تقليل التكاليف المستقبلية.

يتطلب أمن الطاقة تنويع مصادر الطاقة النظيفة بالإضافة إلى إدارة الطلب على الطاقة. ولكن بينما يركز العالم على الحاجة إلى أمن الطاقة، فإننا نجازف بتقليل أهمية الأبعاد الأخرى، المساواة والاستدامة، لمثلث الطاقة.

أصبحت الطاقة النظيفة، وهي الآن حل ناضج وفعال من حيث التكلفة في معظم الأسواق، عاملاً تمكينيًا حاسمًا للقدرة على الصمود بفضل قدرتها على توطين التوليد وتقليل الاعتماد على الطاقة وتوزيع القدرة.

حان الوقت للاعتراف بذلك وتحديث الأساس المنطقي لمصادر الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة. دعونا نسخر قوة الطاقة النظيفة، ليس فقط للتخفيف من آثار تغير المناخ، ولكن لحماية أنظمة الطاقة والاقتصادات لدينا وبناء مستقبل أفضل وأكثر مرونة.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: World Economic Forum