الكهرباء الذكية باستخدام مصادر الطاقة المتجددة: تمكين انتقال مستدام للطاقة
تتزايد متطلبات الكهربة أكثر من أي وقت مضى في عالم مؤتمت ومكهرب إلى حد كبير. يعد توفير إمداد طاقة متعدد الاستخدامات ومناسب للغرض وقابل 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 المفاتيح وأنظمة التوزيع وأنظمة تجميع 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 باستخدام 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 وطريقة إنتاجها وتحويلها وتسليمها واستهلاكها، فضلاً عن مجموعة متنوعة من الأسواق والتشريعات. كما أن لها تداعيات وعواقب كبيرة على جوانب أخرى من الاقتصاد والثقافة والبيئة تتجاوز نظام الطاقة نفسه.
القوى الدافعة للانتقال الحالي للطاقة
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 والطاقة المتجددة نتيجة لتسارع الابتكار العالمي في أبحاث وتكنولوجيا الطاقة.
إن التحرك نحو الكهرباء الذكية يجلب العديد من الفوائد المهمة
- يمكن للكهرباء الذكية أن تزيد من مرونة ومرونة شبكات الطاقة مع زيادة الأمن وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري لنظام الطاقة الأكبر. كما أنه يوفر زيادات كبيرة في كفاءة استخدام الطاقة في نفس الوقت. ستعمل الكهرباء الذكية في الواقع على خفض إجمالي الطلب على الطاقة لنفس القدر من خدمات الطاقة وزيادة الإنتاجية الاقتصادية لأن استخدام الكهرباء للاستخدامات النهائية مثل النقل وأنظمة تدفئة المباني يكون أكثر كفاءة من استخدام الوقود الأحفوري. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يقلل من التلوث، مما يعزز جودة الهواء والصحة.
- كما يتم 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 ردود فعل 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 وتحفيز نمو إضافي 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 الـ 40% المتبقية للهياكل التجارية والحكومية. في الوقت الحالي، يأتي 51% من الطاقة المستخدمة في المباني التجارية والعامة من الكهرباء، مقارنة بـ 24% للمباني السكنية.
الصناعة
يتم استخدام حوالي 28% من 119 إيغا جول من الطاقة التي تم استهلاكها ككهرباء لتوفير الطاقة وهو إجمالي الاستهلاك النهائي العالمي للقطاع الصناعي. يمثل قطاعات الأسمنت والحديد والصلب والأمونيا والإيثيلين ذات الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة حوالي 60% من الطلب على الطاقة الصناعية. الوقود الأحفوري هو المصدر الوحيد للاستهلاك غير المتعلق بالطاقة؛ من بين هؤلاء، 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).
المواصلات
في الوقت الحالي، يتم توفير حوالي 1% فقط من حوالي 121 إيغا 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 في النقل بالسكك الحديدية، حيث تستخدم الترام والمترو غالبية الباقي.
الخلاصة
من أجل توضيح أوجه التآزر الجذابة بين الطاقة المتجددة والكهرباء عبر القطاعات، حددت هذه الورقة النطاقية أساسيات الكهرباء الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة في قطاعات النقل والبناء والصناعة. يصف البحث أيضًا استراتيجيات للاستفادة من أوجه التآزر هذه وخلق مستقبل بأنظمة طاقة أفضل وصحة أفضل ومستوى معيشة أعلى وخطر أقل لتغير المناخ الذي قد يكون كارثيًا. سيتطلب الأمر تخطيطًا دقيقًا وإرادة سياسية واستراتيجيات وخرائط طريق وطنية شاملة للطاقة لإجراء هذا التحول لأن توفير مسارات فعالة للكهرباء مع مصادر الطاقة المتجددة يمكن أن يكون أمرًا صعبًا.
المؤلف: Sachetanand