ترجمة: حسونة الطيب
أصبح توفر الكهرباء واستخداماتها المختلفة، عاملاً رئيساً في تعريف الحياة الحديثة، لمعظم الذين يعيشون في أميركا الشمالية وغرب أوروبا على الأقل. ونظراً لأهميتها الكبيرة، تولت الحكومات إنشاء البنى التحتية اللازمة لتوليدها وتوزيعها واستهلاكها. وتشكل الكهرباء قدراً يسيراً من الطاقة التي يستهلكها العالم يومياً. وفي أميركا، يتم استخدام 21% من الطاقة النهائية من الكهرباء، النسبة التي لا تزيد عن 18% بالنسبة للعالم ككل. ويتألف إمداد الكهرباء في أميركا من، 38% من الفحم و31% من الغاز الطبيعي و19% من الطاقة النووية 7% من الكهرومائية، بينما 5% من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى.
ومعظم تقنيات الطاقة الشمسية والرياح، تساعد على توليد الكهرباء، بجانب المائية والحرارية الجوفية وبعض الكتلة، فإن استبدال الوقود الأحفوري بمصادر الطاقة المتجددة، يحدث بوتيرة أسرع في قطاع الكهرباء.
وتحقق كل من الشمسية والرياح نمواً سريعاً، حيث نمت الشمسية على الصعيد العالمي بنحو 28,7% خلال العام الماضي وبما يزيد على الأربعة أضعاف على مدى السنوات الأربع الماضية. وفي حالة استمرار النمو بهذه الوتيرة، من المرجح سيطرة الطاقة الشمسية على الحصة الأكبر من توليد الكهرباء في العالم بحلول 2024.
وتشهد سعة طاقة الرياح، نمواً أقل نسبياً، لتتضاعف كل خمس سنوات، بيد أنها تملك قاعدة أكبر في الوقت الحالي. وورد في أخر تقرير سنوي كامل لأنواع توليد الكهرباء حول العالم صدر عن الإدارة الأميركية لمعلومات الطاقة لعام 2012، أنه بينما بلغت سعة توليد طاقة الرياح 522 تيرا واط/ساعة، لم تتجاوز الشمسية سوى 94 تيرا واط من مجموع التوليد العالمي المقدر بنحو 22600 تيرا واط/ساعة.
وتسجل الطاقة الشمسية والرياح، نمواً أسرع من الفحم في أميركا، حيث بلغت السعة التي أضافها الفحم 4,6 تيرا واط/ساعة، في حين ارتفعت سعة الشمسية والرياح بنحو 23 تيرا واط/ساعة.
ويعزى انتعاش طاقة الرياح والشمسية، لأسباب عدة أهمها انخفاض التكلفة، بالمقارنة مع الفحم والغاز الطبيعي. وانخفضت أسعار ألواح الطاقة الكهروضوئية بنسبة 99% في غضون الخمس والعشرين سنة الماضية. ويفسر هذا الانخفاض بسببين، تطور التقنيات وزيادة معدل التصنيع.
وفي العموم، أصبحت التقنيات أكثر كفاءة ومنافسة من حيث الأسعار، في وقت تم فيه إدخال بعض التحسينات وزادت فيه معدلات إنتاج الأجهزة. كما ارتفعت كفاءة تقنيات الوقود الأحفوري من تعدين وحفر وتفتيت وتكرير، رغم استغلالها لاستخراج الاحتياطات الضئيلة. وفي الوقت الذي تعتمد فيه مصادر الطاقة المتجددة على حالة الطقس، تعتمد مصادر الوقود الأحفوري على التوقعات، ما يعني إمكانية التحكم فيها أكثر من المتجددة. لكن رغم ذلك، تخضع مصادر الوقود الأحفوري لعمليات توقف مثل، الصيانة أو نتيجة لوقوع الحوادث طبيعية كانت أو صناعية، بجانب إمكانية موسمية توليد الكهرباء من المياه وفقاً لمناسيبها.
وتقف التقلبات، عقبة في طريق تبني تقنيات الطاقة المتجددة من شمسية ورياح، ما دفع القائمون على القطاع، التفكير في إيجاد حلول لهذه المشكلة. وتوصلت بعض البلدان لطرق تكفل لها دمج طاقة الرياح والشمسية في شبكاتها العامة. وتتوفر العديد من الاستراتيجيات التي تتصدى لمعضلة عدم استقرار الطقس، رغم أنها لا تخلو من بعض القيود والتكاليف.
ويعتبر التخزين، واحد من بين هذه الاستراتيجيات، حيث يتم تخزين الكهرباء عند توفرها لاستخدامها في الأوقات المناسبة. ويتسم التخزين بعقبات مختلفة منها، السعة التي يمكن تخزينها وإطلاقها في الشبكة وقت الحاجة، بالإضافة للمشاكل الاقتصادية والبيئية التي تنجم عن عمليات التخزين. كما أن توفر مادة الليثيوم التي تدخل في صناعة البطاريات، من العوامل الهامة أيضاً.
ويشكل تخزين المياه التي يتم ضخها فيما بعد لتوليد الكهرباء، 2% من سعة الشبكة العامة في أميركا، علماً بأنها أرخص مصادر التوليد. ومن معوقات هذا النوع من التوليد، أن عملياته تتطلب كميات ضخمة من المياه، بجانب أن محطاتها ثابتة وغير متحركة.
ويقدر المخزون العالمي الحالي من الطاقة الحرارية، بنحو 8 إلى 10 جيجا واط، لكنه يمثل نسبة ضئيلة من القدر المطلوب فيما يخص مستقبل الطاقة المتجددة. ورغم تعدد خيارات تخزين الطاقة، إلا أن كل خيار منها يخضع لبعض القيود والتكاليف، بصرف النظر عن قطع مراحل كبيرة على صعيد التطور التقني.
وفي ظل التطور التقني الكبير، من المهم تغيير شبكات القرن العشرين المركزية التي تعتمد على الفحم والغاز والطاقة النووية، بأخرى ذكية تعمل بالطاقة المتجددة. ومن أهم مميزات الشبكة الذكية الجديدة، أنها تحتوي على أجهزة اتصال متكاملة وأجهزة قياس واستشعار.
وفي ورقة قدمتها شركة سيمينز الألمانية والتي تفترض تحول شبكات الكهرباء الأوروبية للطاقة المتجددة بنسبة 100%، وجدت أنه وعبر التخزين، يمكن للطاقة المتجددة أن توفر نحو 60% من كهرباء القارة دون الحاجة لشبكات دعم إضافية.
نقلاً عن موقع: ريسيليانس دوت أورج
شبكات الكهرباء الذكية
أبوظبي (الاتحاد)
توصلت دراسة أخرى أجراها معهد بحوث الكهرباء في 2011 في أميركا، إلى أن إنشاء شبكة ذكية يتطلب استثمار ما بين 338 إلى 476 مليار دولار في غضون العشرين سنة المقبلة، لكنه يوفر أرباحاً تتراوح بين 1,3 إلى 2 تريليون دولار على مدى نفس الفترة. كما وجدت دراسة أخرى أعدتها وزارة الطاقة الأميركية، أن المزيد من التطوير في شبكات الكهرباء الأميركية ربما يسهم في توفير ما بين 46 إلى 117 مليار دولار في تلك الفترة.
وفي حالة تخطيط العالم للتحول بشكل كامل للكهرباء المولدة من الطاقة المتجددة والعمل للحد من ظاهرة التغير المناخي بنسبة كبيرة، يتطلب ذلك العمل بسرعة وتوفير أموال ضخمة والقضاء على معوقات الطاقة والبيئة والتغلب على شح الموارد الطبيعية مثل، المعادن النادرة المستخدمة في بطاريات الليثيوم وتوربينات الرياح.
عدد اليوم
