Wolfgang Gründinger

مصادر الطاقة المتجددة غير مستقرة. عندما لا تشرق الشمس ولا تهب الرياح في الشتاء، لا يتوفر إنتاج كافٍ من الطاقة لتلبية الطلب.

هذه ليست مشكلة عندما يمكن لمحطات الطاقة الغازية سد الفجوات. لكن كلما زادت مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة، زادت مشاكل عدم الاستمرارية، وستضطر الوقود الأحفوري تدريجيًا إلى التراجع من أجل حماية المناخ.

تظهر المشكلة عندما تغذي الألواح الشمسية الشبكة بكميات كبيرة من الكهرباء لدرجة أن الكهرباء تصبح عديمة القيمة في السوق، مع انخفاض الأسعار إلى مستويات سلبية. ثم تنتج الطاقة الشمسية كهرباء لا يحتاج إليها أحد.

الأمر المحبط في انتقال الطاقة هو أنه خلال مثل هذه الأوقات، لدينا كهرباء رخيصة جدًا لا تُستخدم.

الانتقال من “مستهلكين منتجين” إلى “مستهلكين مرنين”

لا تزال مصادر الطاقة المتجددة اليوم تعمل في إطار تقليدي. ويقوم أصحاب المنازل، الذين يُطلق عليهم غالبًا “المستهلكين المنتجين”، لأنهم ينتجون ويستهلكون الطاقة، بتغذية الكهرباء الناتجة من الألواح الشمسية إلى الشبكة عندما تشرق الشمس أو عندما تكون بطاريتهم مشحونة بالكامل.

يمكن أن تُسمى هذه الأنظمة للطاقة الشمسية “غبية” بشكل ما، تمامًا كما كان الهاتف المحمول القديم قادرًا على إجراء المكالمات، ولكنه لم يكن قادرًا على القيام بأي شيء آخر قبل عصر الهواتف الذكية اليوم.

بدلًا من ذلك، يجب أن تكون مستقبل الطاقة الشمسية ذكية ومتصلة. بحيث يعطي المستهلكون المنتجون المجال للمستهلكين المرنين الذين يتم دمجهم في الشبكة ويمكنهم الاستجابة لإشارات السوق.

تمامًا كما يمكن تحديث السيارة الذاتية القيادة عن بُعد وإضافة المزيد من الميزات بينما يبقى هيكل السيارة كما هو، ستبدو أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية كما هي من حيث الأجهزة، لكن برمجتها ستكون أقوى بكثير.

“ربط القطاعات” هو المفتاح لمستقبل الطاقة الشمسية

العصا السحرية لجعل هذا يحدث هي ما يُسمى بـ”ربط القطاعات”، أي دمج المجالات المنفصلة سابقًا من الكهرباء والحرارة والوقود. في المستقبل، سيتم استخدام الكهرباء أيضًا لتوليد الحرارة عبر مضخات الحرارة، وكذلك لشحن المركبات الكهربائية في المنازل.

فعليًا، تعتبر المركبة الكهربائية بطارية كبيرة على عجلات. وتحتوي بطارية سيارة متوسطة الحجم، مثل بطارية فولكس فاجن ID3 في المتوسط على سعة تبلغ 62 كيلووات ساعة، وهو ما يعادل كمية الكهرباء التي تستهلكها عائلة في منزل مستقل خلال 6-7 أيام، أي “حوالي 8-10 كيلوواط ساعة يوميًا”.

بحلول عام 2030، تهدف ألمانيا وحدها إلى إيجاد 15 مليون سيارة كهربائية على الطرق، وعادةً ما تبقى السيارات الخاصة غير مستخدمة لمدة 23 ساعة في اليوم.

هذا يوفر إمكانيات هائلة لاستخدام السيارات الكهربائية كمخزن متنقل، متصلة بشكل ذكي ومراقبة عبر إدارة الطاقة الذكية. ويتم حاليًا تطوير الشحن ثنائي الاتجاه، مما يتيح تدفق الطاقة بين الشبكة والمركبات الكهربائية، وسيكون قابلًا للاستخدام قريبًا.

تعتبر مضخات الحرارة أيضًا شكلًا من أشكال التخزين المؤقت؛ حيث تقوم بتسخين الماء لتوفير التدفئة والماء الساخن.

تكون تأثيرات فرق درجة الحرارة بمقدار 1-2ºC في درجة حرارة الإمداد ضئيلة فوق حدود دنيا. إذا قمت بضبط تشغيل مضخات الحرارة لتقليل الاستخدام خلال فترات الطاقة المكلفة وزيادة الاستخدام عندما تكون الطاقة رخيصة، يمكنها المساعدة في استقرار تقلبات إمدادات الطاقة المتجددة.

إنشاء شبكة بطاريات لامركزية منزلية

مئات الآلاف من البطاريات المنزلية والمركبات الكهربائية ومضخات الحرارة جاهزة للاتصال في شبكة بطاريات واسعة ولامركزية، تقدم سعة تعادل عدة محطات للطاقة النووية، ولكن بمرونة لا تضاهى.

تستهدف شركة Enpal الألمانية للطاقة المتجددة سعة تتجاوز واحد جيجاوات بحلول عام 2026، مدعومة بعدد متزايد من المشاريع المماثلة.

تدير هذه الشبكة المتصلة من البطاريات، التي تُسمى “محطة الطاقة الافتراضية” (VPP)، بشكل ذكي وتجمع بين توليد الكهرباء وتخزينها واستهلاكها من الأسر المشاركة، بينما تتاجر أيضًا بشكل مربح في سوق الكهرباء.

على سبيل المثال، تقوم بشحن التخزين أو المركبة الكهربائية عندما تكون الكهرباء رخيصة جدًا أو عندما تنتج الألواح الشمسية المنزلية طاقة فائضة. ويتم بيع الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة عندما تكون أسعار السوق مرتفعة بسبب قلة ضوء الشمس أو الرياح.

تمكّن هذه المنصة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي أصحاب المنازل من توفير تكاليف كبيرة وتوليد دخل إضافي. كما أن الاندماج الذكي في سوق الطاقة يمهد الطريق للانتقال بعيدًا عن دعم الطاقة الشمسية.

يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية تحسين عمليات الطاقة

من خلال تحسين العمليات في السوق المستمر خلال اليوم، تؤدي محطات الطاقة الافتراضية دورًا حاسمًا في تخفيف الضغط واستخدام شبكات الكهرباء بشكل أفضل.

وتعمل على لامركزية تخزين الكهرباء الفائضة عندما تكون الشبكة مثقلة، وتقوم بضخ الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة حسب الحاجة. وهذا يقلل من الأحمال القصوى، ويضمن توزيعًا أكثر توازنًا لتوليد الكهرباء والطلب، ويستقر شبكات الكهرباء.

لقد عرفنا منذ زمن طويل أن نظام الطاقة المتجددة بالكامل قابل للتحقيق. وتظهر الأبحاث بشكل متزايد أن أنظمة الطاقة المتجددة بنسبة 100% قابلة للتطبيق وفعّالة من حيث التكلفة.

ولدينا ما يكفي من طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحيوية والطاقة المائية والتخزين، لكن لا يحدث أي من هذا تلقائيًا. وإذا أردنا التخلص من طاقة الوقود الأحفوري، نحتاج أيضًا إلى الانتقال إلى الطاقة المتجددة.

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