الكهربة الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة: تمكين انتقال مستدام للطاقة

الكهرباء الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة: تمكين انتقال مستدام للطاقة

إن الطلب على الكهرباء أعلى من أي وقت مضى في عالم مؤتمت ومكهرب إلى حد كبير. يعد توفير إمدادات طاقة متعددة الاستخدامات ومناسبة للغرض وقابلة للتعديل أمرًا بالغ الأهمية للشركات والهياكل والبنى التحتية نظرًا للمتطلبات والصعوبات الفريدة لكل تطبيق. نظرًا لأن الطاقة هي أداة لتعزيز التوافر والربحية وهي ضرورية لتعزيز التحول الرقمي، فإن هذا يصبح أكثر أهمية في عصر الرقمنة. من المفاتيح الكهربائية ولوحات التوزيع وأنظمة التوزيع وأنظمة قضبان التوصيل إلى معدات الحماية وجودة الطاقة ومعدات التبديل والقياس وتقنيات التبديل والتحكم الصناعية ومعدات التركيبات الكهربائية، تغطي هذه الأجهزة مجموعة واسعة من التطبيقات.

الكهرباء الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة

فهم أساسي لعمليات انتقال الطاقة

ببساطة، يشير انتقال الطاقة إلى تحول كبير في نظام الطاقة. يتم إجراء تعديلات كبيرة على إمدادات الطاقة، والطريقة التي يتم بها إنتاجها وتحويلها وتسليمها واستهلاكها، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الأسواق والتشريعات. كما أن لها تداعيات وعواقب كبيرة على الجوانب الأخرى للاقتصاد والثقافة والبيئة التي تمتد إلى ما هو أبعد من نظام الطاقة نفسه.

القوى الدافعة لانتقال الطاقة الحالي

في القرن الحادي والعشرين، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن الإنتاج والاستخدام الواسع النطاق للوقود الأحفوري يساهم في مشاكل كبيرة، بما في ذلك تغير المناخ والأضرار البيئية والإيكولوجية. يمكن تصور وإنشاء انتقال طاقة جديد يعتمد على كفاءة الطاقة و الطاقة المتجددة نتيجة لتسارع الابتكار العالمي في أبحاث وتكنولوجيا الطاقة.

إن التحرك نحو الكهرباء الذكية يجلب العديد من الفوائد الهامة

• يمكن للكهرباء الذكية أن تزيد من مرونة وشبكات الطاقة مع زيادة الأمن وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري لنظام الطاقة الأكبر. كما أنه يوفر أيضًا زيادات كبيرة في كفاءة استخدام الطاقة في نفس الوقت. ستقلل الكهرباء الذكية فعليًا من إجمالي الطلب على الطاقة لنفس القدر من خدمات الطاقة وتزيد من الإنتاجية الاقتصادية لأن استخدام الكهرباء للاستخدامات النهائية مثل النقل وأنظمة تدفئة المباني أكثر كفاءة من استخدام الوقود الأحفوري. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يقلل من التلوث، مما يعزز جودة الهواء والصحة.
• كما يتم أيضًا إتاحة أوجه تآزر جديدة بين الكهرباء الذكية ومصادر الطاقة المتجددة نفسها.
• يتم إنشاء نظام مختلف تمامًا عن طريق الكهرباء الذكية. مع هذا النظام، ستكون هناك زيادة كبيرة في الطلب الكلي على الطاقة في المباني والصناعة والنقل، مما يفتح أسواقًا جديدة. سيكون الموردون الرئيسيون لهذه الأسواق الجديدة هم الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

لذلك، فإن الكهرباء الذكية باستخدام الطاقة المتجددة تنتج حلقة تغذية مرتدة إيجابية حيث تحفز الكهرباء تطبيقات وأسواق جديدة للطاقة المتجددة، مما يسرع بعد ذلك الانتقال إلى الكهرباء للاستخدامات النهائية، مما يفتح إمكانية قدر أكبر من المرونة ويحفز نموًا إضافيًا للطاقة المتجددة والتقدم التكنولوجي.

الكهرباء الذكية مع قطاعات مختلفة

المباني

تستهلك المباني حاليًا 30% من الاستهلاك النهائي العالمي. علاوة على ذلك، يتم توفير نصف طاقتها عن طريق الكتلة الحيوية أو الغاز الطبيعي أو النفط. يتم استخدام حوالي 70% من الطاقة المستخدمة في المباني من قبل المنازل والمساكن الأخرى، مع تخصيص 40% المتبقية للهياكل التجارية والحكومية. حاليًا، يأتي 51% من الطاقة المستخدمة في المباني التجارية والعامة من الكهرباء، مقارنة بـ 24% للمباني السكنية.

الصناعة

يتم استخدام حوالي 28% من 119 إيجا جول من الطاقة التي تم استهلاكها ككهرباء لتوفير الطاقة هو إجمالي الاستهلاك النهائي العالمي للقطاع الصناعي. يمثل قطاع السلع الصناعية الأربعة كثيفة الاستهلاك للطاقة (الأسمنت والحديد والصلب والأمونيا والإيثيلين) حوالي 60% من الطلب على الطاقة الصناعية. الوقود الأحفوري هو المصدر الوحيد للاستهلاك غير المتعلق بالطاقة؛ ومن بين هذه، يتم استخدام 70% كمادة وسيطة لتصنيع الإيثيلين (باستخدام النفط بشكل أساسي)، بينما يتم استخدام الـ 30% المتبقية لإنتاج الميثانول والأمونيا (باستخدام الغاز الطبيعي بشكل أساسي).

النقل

في الوقت الحالي، يتم توفير حوالي 1% فقط من حوالي 121 إيجا جول من الطاقة المطلوبة للنقل - بما في ذلك حركة الأشخاص والبضائع عن طريق البر والجو والبحر - عن طريق الكهرباء (IEA، 2020a). على الصعيد العالمي، يتم استخدام أكثر من ثلثي هذه الكهرباء لنقل السكك الحديدية، حيث تستخدم الترام ومترو الأنفاق الجزء الأكبر من الباقي.

الخلاصة

من أجل توضيح أوجه التآزر الجذابة بين الطاقة المتجددة والكهرباء عبر القطاعات، أوضحت هذه الورقة النطاقية أساسيات الكهرباء الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة في قطاعات النقل والمباني والصناعة. يصف البحث أيضًا استراتيجيات للاستفادة من أوجه التآزر هذه وخلق مستقبل يتمتع بأنظمة طاقة أفضل، وصحة أفضل، ومستوى معيشة أعلى، وخطر أقل من تغير المناخ الذي قد يكون كارثيًا. سيتطلب الأمر تخطيطًا دقيقًا وإرادة سياسية واستراتيجيات وخرائط طريق وطنية شاملة للطاقة لإجراء هذا التحول لأن تقديم مسارات فعالة للكهرباء مع مصادر الطاقة المتجددة قد يكون أمرًا صعبًا.

المؤلف: ساشيتاناند