دور الطاقة المتجددة في تعزيز استقرار شبكات الكهرباء مرهون بعدة متطلبات (تقرير)
نوار صبح
- تشغيل الشبكة سيكون أسهل إلى حدّ ما بفضل أنظمة التيار المستمر
- تمّ منذ مدة طويلة استيعاب عيوب التيار المتناوب وإدارتها بصفتها ضرورة حتمية
- المملكة المتحدة كانت في طليعة تطوير الطاقة المتجددة لعدّة سنوات
- شبكات الكهرباء الحديثة لم يكن بوسعها أن توجد من دون التيار المتناوب
تعزز الطاقة المتجددة (طاقة الرياح والطاقة الشمسية)، نسبيًا، استقرار شبكة الكهرباء، وتمثّل حلًا مهمًا لزيادة مرونة الإمدادات للمنازل والشركات.
وتؤدي مصادر الكهرباء الموثوقة دورًا حيويًا في توفير الخدمات الأساسية للتجمعات السكانية وتسهيل النشاط الاقتصادي، رغم التحديات الجديدة التي تظهر بين الحين والآخر.
في المقابل، تؤثّر البنية التحتية المتقادمة وزيادة عدد الأحداث الجوية القاسية ومشكلات الأمن السيبراني بالشبكات الكهربائية في أنحاء العالم، وهو ما يشكّل تحديًا أمام التوسع في استعمال الطاقة المتجددة.
لذلك، يبحث مورّدو الكهرباء والحكومات والشركات وأصحاب المنازل عن طرق للتخفيف من مخاطر إمدادات الكهرباء، ويتفقون على الحاجة إلى المرونة للتعامل مع التحديات الراهنة.
دور مصادر الطاقة المتجددة في استقرار الشبكة
تُعَدّ مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الكتلة الحيوية، عناصر تنافسية من حيث التكلفة وأكثر نظافة من الوقود الأحفوري.
وتوفر الطاقة المتجددة الاستقرار والموثوقية على المدى الطويل، لأنها تعتمد على العناصر الطبيعية مثل أشعة الشمس بدلًا من الموارد المحدودة مثل الفحم أو الغاز الطبيعي.
من ناحية ثانية، يمكن تركيب الألواح الشمسية أو التوربينات بالقرب من المستعمِلين النهائيين، ما يحدّ من كمية الطاقة المفقودة خلال النقل، ويقلل من احتمالات حدوث أضرار بالبنية التحتية تؤثّر في إمدادات الكهرباء.
أساسيات استقرار الشبكة الكهربائية
تتكون الشبكة الكهربائية من مجموعة محطات لتوليد الكهرباء، ومن مرافق التوزيع التي تقسم الكهرباء إلى فولتات أقل وخطوط الطاقة التي تحمل الكهرباء إلى المستهلكين النهائيين، حسبما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.
ويتطلب استقرار الشبكة تحقيق التوازن بين إمدادات الكهرباء والاستهلاك، حسبما نشره موقع شركة بي في كيس (pvcase) المعنية بتقنيات الطاقة الشمسية.
وتنقل الشبكة المستقرة كمية الكهرباء نفسها التي يستهلكها مستعمِلوها، وتوفرها دون انقطاعات كبيرة.
ويحدث توازن العرض والطلب عندما تلبي الكهرباء المنتجة والمنقولة احتياجات المستعملين النهائيين، ويتضمن المفهوم تسعيرًا مستقرًا يساعد في الحفاظ على المساواة في العرض والطلب.
ويُعدّ التحكم في التردد والجهد ضروريًا لضمان تدفّق ثابت للكهرباء عبر الشبكة، حسبما نشرته مجموعة "نت زيرو ووتش" (Net Zero Watch)، المعنية بشؤون الاحتباس الحراري وتغير المناخ.
وتحتاج الشبكة إلى قدرة ضبط التردد والجهد للتعامل مع التغيرات في العرض أو الطلب، وقد يؤدي الفشل في إجراء التعديلات إلى انقطاع التيار الكهربائي على مستوى النظام.
انبعاثات شبكات الكهرباء
تتنوع الصعوبات التي تنطوي عليها عملية إزالة انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري من شبكات الكهرباء، ويعرقل انتشار توربينات الرياح والألواح الكهروضوئية الشمسية تحقيق هذا الهدف.
ويُعدّ تقطُّع مصادر الطاقة المتجددة أمرًا شائعًا، ويُنظر إليه على أنه العقبة الأساسية أمام التبنّي والاعتماد على نطاق واسع، رغم أنه ليس المشكلة الوحيدة التي تواجه تشغيل الشبكة.
وبعد مدة وجيزة نسبيًا من تطويرها لأول مرة، وحّدت شبكات الكهرباء استعمال تقنية التيار المتناوب (AC)، على الرغم من أن تشغيل الشبكة سيكون أسهل إلى حدّ ما، بفضل أنظمة التيار المستمر (DC).
ولم يكن تبنّي التيار المتناوب نتيجة لرغبة الفيزيائيين والمهندسين في تحقيق الإثارة التقنية: ذلك أن شبكات الكهرباء الحديثة لم يكن بوسعها أن توجد من دون التيار المتناوب، وتمّ منذ مدة طويلة استيعاب عيوب التيار المتناوب وإدارتها بصفتها ضرورة حتمية.
ويرى المحللون أنه مهما كانت عيوب التيار المتناوب، سوف تظل الشبكة التي تستعمله قائمة، أمّا خطوط نقل التيار المستمر الحديثة فهي مكمّلة وليست بديلة.
من جهة أخرى، فإن تشغيل شبكة التيار المتناوب يتطلب -إلى جانب المتطلبات الأساسية لتحقيق التوازن بين العرض والطلب على الطاقة- التحكم الدقيق والمتّسق في التردد والجهد.
ولقد تطورت الشبكات على أساس توفره مولدات متزامنة كبيرة تعمل بمصدر سلس وقابل للتحكم للطاقة الميكانيكية (الماء أو البخار أو غاز الاحتراق).
مزيج توليد الكهرباء في بريطانيا
بدءًا من أوائل عام 2024، تسهم مصادر الطاقة المتجددة بنسبة كبيرة من مزيج توليد الكهرباء في المملكة المتحدة.
ووفقًا للإحصاءات الأخيرة، تمثّل مصادر الطاقة المتجددة أكثر من 45% من إجمالي الكهرباء المنتجة في المملكة المتحدة، حسبما نشره موقع "مينت سيليكشن" (mintselection).
ويمثّل هذا الرقم شهادة على التزام البلاد بالحدّ من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، وتعزيز بدائل الطاقة النظيفة.
كانت المملكة المتحدة في طليعة تطوير الطاقة المتجددة لعدّة سنوات، حيث قطعت خطوات كبيرة نحو تقليل بصمتها الكربونية والانتقال إلى نظام طاقة أكثر استدامة.
وبدءًا من عام 2024، تشهد البلاد نموًا كبيرًا في إنتاجها من الطاقة المتجددة، مدفوعًا بالمبادرات الحكومية والاستثمارات من القطاع الخاص.
اقرأ أيضًا..
- توليد الطاقة الشمسية والرياح في الاتحاد الأوروبي يتجاوز الوقود الأحفوري لأول مرة
- حصري - تفاصيل اتفاق مصر مع إيني لاستئناف تطوير حقل ظهر
- أكثر الدول العربية توليدًا للكهرباء في 2023.. السعودية تتصدر والجزائر تتراجع (إنفوغرافيك)
