كيف يدعم الذكاء الاصطناعي زيادة كفاءة الطاقة وتحقيق الاستدامة؟ (تقرير)

يُنظر إلى الذكاء الاصطناعي بأنه أداة جديدة ومهمة أمام قطاع الكهرباء للاعتماد عليها في تحديد توقعات دقيقة للطلب والعرض، ما يؤدي إلى تحسين الإنتاج والتوزيع، ويحقق الكفاءة والاستدامة للقطاع.

ويؤكد تقرير حديث -اطّلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة- أن أنظمة الكهرباء في الوقت الراهن تحتاج بشكل متزايد إلى أحدث التقنيات لدعم تدفقات الكهرباء التي أصبحت أكثر تعقيدًا مع الطلب المتزايد بالتوازي مع تكثيف جهود إزالة الكربون.

وأوضح التقرير الصادر عن وكالة الطاقة الدولية أن زيادة أعداد الأجهزة المتصلة بالشبكة الكهربائية، ومنها محطات شحن السيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة الشمسية السكنية، تجعل هناك صعوبة في توقّع الطلب على الكهرباء.

الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة

لا شك أن التقدم السريع في قدرات تطبيقات الذكاء الاصطناعي، يجعلها تبرز بصفتها أدوات مهمة وحاسمة في التخطيط والتشغيل الدقيق لأنظمة الكهرباء مع استمرار تطورها.

وتحاكي هذه التقنية جوانب الذكاء البشري من خلال تحليل البيانات والمدخلات والوصول إلى مخرجات بصورة أسرع وأكبر مما يستطيع العقل البشري القيام به، وفي الوقت نفسه البرمجة الذاتية وتعديل التعليمات الخاصة به.

وبناءً على ما سبق، اتجه قطاع الطاقة إلى تنفيذ خطوات مبكرة لتسخير قدرات الذكاء الاصطناعي بهدف تعزيز الكفاءة وتسريع الابتكار.

وعلى سبيل المثال، تستطيع العدّادات الذكية إرسال بيانات أكثر بآلاف المرات إلى المرافق مقارنة بالعدادات التناظرية، لتوفر بذلك بيانات ضخمة ودقيقة إلى المشغّلين عن تدفقات الكهرباء.

ويوضح تقرير وكالة الطاقة الدولية أن الذكاء الاصطناعي يخدم بالفعل قطاع الطاقة في الوقت الراهن عبر أكثر من 50 طريقة، أبرزها تحسين التنبؤ بالعرض والطلب، مع توقعات أن تصل قيمة هذه السوق إلى 13 مليار دولار.

ويحتاج الجيل الجديد من أنظمة الكهرباء إلى فهم أكبر حول متى تكون الطاقة المتجددة متاحة ووقت الحاجة إليها، فالأمر يعدّ معقدًا لأن الشمس لا تشرق دائمًا والرياح لا تهب في كل الأوقات.

وبذلك يبرز دور الذكاء الاصطناعي في التنبؤ بإنتاج طاقة الرياح اعتمادًا على بيانات الطقس والمعلومات المتعلقة بموقع التوربينات، إذ يؤدي التباين في إنتاج الطاقة المتجددة إلى زيادة تكاليف التشغيل، وفق التقرير الذي اطّلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة.

ولمواجهة تلك المشكلة، طورت شركة غوغل وشركتها التابعة ديب مايند (DeepMind)، في عام 2019، تقنيات تعمل بالذكاء الاصطناعي لزيادة دقة توقعات أسطولها المتجدد البالغة قدرته 700 ميغاواط.

ونجحت تلك التقنيات في تطوير نموذج للتنبؤ بإنتاج الطاقة الشمسية والرياح بدقة أكبر حتى 36 ساعة مقبلة، وهو الأمر الذي يمكّن الشركة من بيع إنتاجها من الكهرباء المتجددة مقدمًا، وليس في الوقت الفعلي للإنتاج.

وتؤكد غوغل أن تلك الخوارزميات أسهمت في زيادة القيمة المالية لطاقة الرياح الخاصة بها بنسبة 20%، وهو ما دفع شركة إنجي الفرنسية إلى تجربتها.

كما تتيح تلك الخوارزميات معرفة وقت ذروة الاستهلاك والعمل على جدولة الأحمال لكي تتناسب معها ولا تحتاج إلى شراء كهرباء إضافية، وفق ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

وطورت -أيضًا- شركة ايه بي بي السويسرية (ABB)، تطبيق مدعوم بالذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالطلب، ما يسمح لمديري المباني التجارية بمعرفة كمية الكهرباء التي يحتاجونها وتجنّب دفع رسوم مرتفعة.

التنبؤ بالصيانة

يعدّ التنبؤ بمواعيد الصيانة أحد التطبيقات الرئيسة في مجال الذكاء الاصطناعي، التي تقوم بمراقبة أداء أصول الطاقة وتحليلها باستمرار لتحديد الأخطاء المحتملة في وقت مبكر.

وتعمل برامج الذكاء الاصطناعي على تحديد الوقت المناسب للصيانة عن طريق مواجهة المشكلات الناتجة عن تطبيق جدول زمني منتظم، والتي تؤدي أحيانًا لعدم الكفاءة حال تنفيذ الصيانة في وقت مبكر جدًا أو وقت متأخر.

وعلى سبيل المثال، طورت شركة المرافق الأوروبية أي.أون (E.ON) خوارزميات للتنبؤ بموعد استبدال خطوط الجهد المتوسط في الشبكة، باستعمال بيانات تحدد أيّ اختلافات أو تناقضات في توليد الكهرباء.

وتؤكد أبحاث "أي.أون" أن التنبؤ بالصيانة يساعد على تقليل انقطاع التيار الكهربائي في الشبكة بنسبة تصل إلى 30%، وفق المعلومات التي رصدتها وحدة أبحاث الطاقة.

وفي عام 2019، ركّبت شركة إنيل (Enel) الإيطالية أجهزة استشعار على خطوط الكهرباء لمراقبتها وتحديد المشكلات المحتملة، وهو ما مكّن الشركة من تقليل حالات انقطاع التيار الكهربائي بنسبة 15%.

ومع اتجاه العديد من الشركات للصيانة التنبؤية، توقّع تقرير وكالة الطاقة الدولية ارتفاع الاستعمالات المحتملة للذكاء الاصطناعي في مجال الكهرباء خلال السنوات المقبلة، لتحديد العرض والطلب بشكل أفضل والمواعيد المناسبة لصيانة الأصول.

وترى وكالة الطاقة أنه دون هذه التقنية لن يستطيع مشغّلو الأنظمة والمرافق العامة في قطاع الكهرباء تحقيق الاستفادة الفعالة من البيانات التي أصبحت متاحة بفضل التقنيات الرقمية، والتي يقوم الذكاء الاصطناعي بمعالجتها وتحليلها.

مخاطر الذكاء الاصطناعي

رغم فوائد الذكاء الاصطناعي في مجال الطاقة، يحذّر تقرير وكالة الطاقة الدولية من المخاطر المرتبطة به وضرورة العمل على معالجتها قبل توسيع نطاق هذه التقنية في القطاع.

ومن بين تلك المخاطر، تهديدات الأمن السيبراني والخصوصية، وتأثير الأخطاء في البيانات والمرتبطة كذلك بعدم كفاية البيانات، بحسب وكالة الطاقة.

من بينها كذلك توفير عمالة بمهارات مناسبة تستطيع الاستفادة من إمكانات تلك التقنية، التي تشهد أسرع نمو في الطلب على التوظيف.

وتوضح بيانات وكالة الطاقة الدولية أنها أجرت دراسة على العديد من الشركات الكبرى في المملكة المتحدة والولايات المتحدة، أفاد 61% منها أنها تفتقر للموظفين من ذوي الخبرة الكافية في الذكاء الاصطناعي.

وفي يونيو/حزيران 2022، كان هناك 22 ألف متخصص فقط في الذكاء الاصطناعي على مستوى العالم بجميع الصناعات، وهو ما يشير إلى عجز في التوظيف.

ومن التحديات -أيضًا- حاجة الذكاء الاصطناعي إلى استعمال كهرباء أكثر من أشكال الحوسبة الأخرى، وهو ما يتناقض مع سعى العالم نحو بناء نظام طاقة أكثر كفاءة، إذ يستهلك نموذج تدريب واحد على هذه التقنية كمية كهرباء تعادل استهلاك 100 منزل أميركي في عام.

وفي عام 2022، أشارت شركة غوغل إلى أن التعلم الآلي -أحد فروع الذكاء الاصطناعي- يمثّل نحو 15% من إجمالي استهلاك الكهرباء على مدى السنوات الـ3 السابقة.

وبصفة عامة، تؤكد وكالة الطاقة الدولية أنه لتحقيق دور فعال للذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة حتى تكون أكثر كفاءة وخالية من الكربون، هناك ضرورة لقيام الحكومات بتطوير آليات لمشاركة البيانات والحوكمة مع مشاركة التجارب الدروس المستفادة.

موضوعات متعلقة..

• الذكاء الاصطناعي واحتجاز الكربون.. فرص لمكافحة التغيرات المناخية وتعزيز النمو
• الذكاء الاصطناعي يُعزز الكهرباء المولدة بالطاقة الشمسية.. ما علاقة الطائرات المسيرة؟
• علماء يستعملون الذكاء الاصطناعي في التنبؤ بأحمال شبكات الكهرباء بدقة عالية

اقرأ أيضًا..

• فشل بيع اكتشاف نفط وغاز في بحر الشمال.. ما علاقة مصر؟
• السعودية وروسيا تمددان الخفض الطوعي لإنتاج النفط وتصديره حتى نهاية 2023
• أكثر الدول حرقًا للغاز الطبيعي عالميًا.. 4 بلدان عربية بالقائمة (إنفوغرافيك)