Karin De Bondt, Elena Giannakopoulou

تشير التقديرات اليوم إلى أن 30% من الكهرباء تُهدر في البيئة المبنية. هذا أكبر بكثير من مجرد ترك الأضواء مضاءة؛ إنه نتيجة لأنظمة معقدة تعمل بكفاءة منخفضة، وهو ما يعادل مئات المليارات من الدولارات سنويًا من الهدر.

مع تغيير التكنولوجيا الجديدة لكيفية إنتاجنا واستهلاكنا للطاقة، يحتاج الموردون والمستهلكون على جانب الطلب إلى التعاون لزيادة الكفاءة والقدرة على الصمود مع تقليل الأثر البيئي.

صعود مصادر الطاقة المتجددة

يشهد نظام الطاقة تحولًا سريعًا وغير مسبوق. وفقًا لمركز الأبحاث المتخصص في الطاقة Ember، ولّدت الطاقة النظيفة في عام 2024 أكثر من 40% من كهرباء العالم، مدفوعة بنمو قياسي في مصادر الطاقة المتجددة، وخاصة الطاقة الشمسية.

لا تظهر الوتيرة السريعة لزيادة الطاقة المتجددة أي علامات على التباطؤ، مدفوعة بالقدرة التنافسية التكلفية للطاقة الشمسية الكهروضوئية والرياح، ومعززة بمخاوف أمن الطاقة، خاصة في مناطق مثل أوروبا. ومع ذلك، مع تغلغل أكبر للطاقة المتجددة، يصبح إنتاج الطاقة أكثر تقلبًا.

يبلغ إنتاج الطاقة الشمسية ذروته في منتصف النهار، وتصل طاقة الرياح إلى ذروتها ليلًا، وتتقلب الطاقة الكهرومائية مع فترات الجفاف، وهنا يأتي دور المرونة. بينما كان هذا الأمر يمكن إدارته عندما كانت الطاقة المتجددة تلعب دورًا ثانويًا فقط في توليد الطاقة، فإنه أصبح الآن قضية حاسمة عندما تشكل مصادر الطاقة المتجددة العمود الفقري للنظام.

على سبيل المثال، في اليونان، شكلت مصادر الطاقة المتجددة، بـ 28.7 تيراواط/ساعة TWh، 55% من إجمالي الكهرباء المولدة في عام 2024، وهي زيادة بأكثر من الضعف مقارنة بـ 11.5 تيراواط/ساعة وحصة 22% في عام 2019، وفقًا لبيانات مشغل النظام.

تشير المرونة في نظام الطاقة إلى قدرته على التكيف بسرعة مع الظروف الجديدة. وتأتي من التخزين “سواء في شكل بطاريات أو محطات ضخ وتخزين كهرومائية”، والتوليد المرن، والترابط، والشبكات الذكية، والاستجابة لجانب الطلب، وإدارة الطاقة، والبنية التحتية الرقمية.

بدون المرونة، يصل النظام إلى سقف؛ فبغض النظر عن مدى رخص الطاقة النظيفة، فإن قيمتها تتضاءل إذا لم يكن من الممكن الاستفادة منها بالكامل.

تعالج الأصول المرنة هذا القصور بشكل مباشر، وتحول التقلب إلى قيمة. القضية واضحة: المرونة تقلل من تخفيض الإنتاج، وتزيد من تغلغل الطاقة المتجددة، وتخفض التكاليف الإجمالية للنظام.

أصبحت التقنيات التي توفر المرونة ناضجة بشكل متزايد وفعالة للغاية من حيث التكلفة. شهدت بطاريات الليثيوم أيون انخفاضات حادة في التكلفة، حيث انخفضت أسعار حزم البطاريات بأكثر من 90% بقليل منذ عام 2010، وفقًا لـ BloombergNEF.

على الصعيد العالمي، تتزايد الاستثمارات في المرونة. ففي عام 2024، شهد تخزين الطاقة، على سبيل المثال، استثمارات بلغت حوالي 54 مليار دولار، بزيادة قدرها 35% عن عام 2023، وفقًا لـ BloombergNEF.

يشير تقرير صادر عن SolarPower Europe إلى أن نشر التقنيات المرنة جنبًا إلى جنب مع الطاقة الشمسية يمكن أن يؤدي إلى توفير سنوي صافٍ في تكلفة النظام بقيمة 32 مليار يورو بحلول عام 2030.

الابتكار.. مسرّع لجانب الطلب

المرونة على جانب العرض حاسمة، ولكن جانب الطلب يحمل إمكانات غير مستغلة. تعمل العدادات الذكية، وبرامج الاستجابة للطلب، وتقنيات كفاءة الطاقة على تمكين الشركات والمستهلكين من المساهمة بنشاط في استقرار الشبكة وتحسينها.

تتضمن المرونة على جانب الطلب تعديل استهلاك الطاقة بناءً على نقاط الحمل المثلى، والتوافر، والأسعار. يمكن تحقيق ذلك من خلال تقنيات واستراتيجيات مختلفة..

تصميم النظم والابتكار: المباني هي مستهلكون كبار للطاقة. يمكن للأنظمة الحرارية المتقدمة في المباني التي تدمج التدفئة والتبريد والتحكم أن تحسن الكفاءة والمرونة بشكل كبير. تستخدم الأنظمة الكهربائية بالكامل طاقة أقل بثلاثة إلى أربعة أضعاف من الطرق التقليدية، وتقلل التكاليف وتعزز العائدات. يمكن لأنظمة التخزين مثل تخزين الثلج أن تخفض الفواتير أيضًا عن طريق تحويل استخدام الطاقة إلى ساعات خارج أوقات الذروة.

استخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين الكفاءة: يمكن للأدوات الرقمية والذكاء الاصطناعي أن تعزز أنظمة التدفئة والتبريد، مما يجعلها أكثر ذكاءً ومرونة وكفاءة. من خلال استخدام البيانات من المباني وتوقعات الطقس، يعمل الذكاء الاصطناعي على تحسين استخدام الطاقة، وخفض التكاليف، وتقليل الطلب على الكهرباء عبر مبانٍ متعددة. يمكن لأنظمة إدارة الطاقة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي في المباني التجارية أن تقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 20%.

يُعدّ كل من الكهربة والذكاء الاصطناعي جزءًا من المعادلة، حيث يساعدان في تخفيف الضغط على الشبكة في أوقات الذروة. تساعد أنظمة الإدارة الحرارية في إزالة الكربون من المباني الكبيرة بما يكفي ليكون لها رمز بريدي خاص بها، ويمكنها العمل في المباني الأصغر لتوفير الطاقة والتكلفة.

سيعمل البحث في الشبكات العصبية المُطّلعة على الفيزياء “physics-informed neural networks”، والتحكم الآلي، والبنية التحتية للبيانات على تسريع تحسين الطاقة والتأثير المستدام. هذه الابتكارات منطقية اقتصاديًا وهناك سبب للتفاؤل.

جعل الطاقة ميسورة التكلفة وأكثر مرونة

كل ميغاواط/ساعة من الطاقة، وخاصة الكهرباء النظيفة، هي أثمن من أن تُهدر، فإهدارها هو فرصة ضائعة للكفاءة والنمو والعمل المناخي. لا تساعد المرونة في كل من إمدادات الطاقة والطلب عليها المستهلكين على تقليل الطاقة والتكاليف فحسب، بل تدعم أيضًا أمن الشبكة واستدامتها.

لتحقيق الفوائد الكاملة للمرونة، يجب أن تحفز الأطر التنظيمية على تسييلها. إن التسعير الديناميكي للكهرباء يجسد بشكل أفضل تقلبات النظام ويكافئ الاستجابة السريعة لمصادر المرونة.

يُعد تحديث الشبكة والرقمنة أمرًا بالغ الأهمية لدمج الموارد الموزعة، بينما يجب أن تعطي عمليات التخطيط الأولوية للكفاءة على مستوى النظام. سيكشف هذا عن القيمة الحقيقية للمرونة، ويقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري، ويحسن مرونة أنظمة الطاقة الحديثة مع توفير كهرباء ميسورة التكلفة للمستهلكين.

مع التقدم المثير في الابتكار والبحث، وتوافر التكنولوجيا والموهبة والالتزام لحل هذه التحديات معًا، يمكننا إنشاء نظام بيئي للطاقة أكثر مرونة وكفاءة وقدرة على الصمود.

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