الكهربة الذكية باستخدام مصادر الطاقة المتجددة: تمكين انتقال مستدام للطاقة

الكهربة الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة: تمكين انتقال مستدام للطاقة

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

الكهربة الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة

فهم أساسي لانتقالات 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 جوانب أخرى من الاقتصاد 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 قضايا رئيسية، بما في ذلك تغير المناخ والأضرار البيئية والإيكولوجية. يمكن تصور وإنشاء انتقال طاقة جديد يعتمد على كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة كنتيجة لتسارع الابتكار العالمي في أبحاث وتكنولوجيا الطاقة.

إن التحرك نحو الكهربة الذكية يجلب العديد من الفوائد الهامة

• يمكن للكهربة الذكية أن تزيد من مرونة وقدرة شبكات الطاقة على التكيف مع الظروف المتغيرة مع زيادة الأمان وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري لنظام الطاقة الأكبر. كما يوفر أيضًا زيادات كبيرة في كفاءة استخدام الطاقة في نفس الوقت. ستؤدي الكهربة الذكية في الواقع إلى خفض إجمالي الطلب على الطاقة لنفس القدر من خدمات الطاقة وزيادة 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 يحسن جودة الهواء والصحة.
• كما يتم أيضًا تمكين أوجه التآزر الجديدة بين الكهربة الذكية ومصادر الطاقة المتجددة نفسها.
• يتم إنشاء نظام مختلف تمامًا عن طريق الكهربة الذكية. مع هذا النظام، ستكون هناك زيادة كبيرة في الطلب الإجمالي على الطاقة في المباني والصناعة والنقل، مما يفتح أسواقًا جديدة. سيكون الموردون الرئيسيون لهذه الأسواق الجديدة هم الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

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

الكهربة الذكية مع قطاعات مختلفة

المباني

تستهلك المباني حاليًا 30٪ من الاستهلاك النهائي العالمي. علاوة على ذلك، يتم توفير نصف طاقتها من الكتلة الحيوية أو الغاز الطبيعي أو النفط. يتم استخدام حوالي 70٪ من الطاقة المستخدمة في المباني من قبل المنازل والمساكن الأخرى، مع ذهاب الـ 40٪ المتبقية إلى الهياكل 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 الـ 119 إكسجاجول من الطاقة التي تم استهلاكها ككهرباء لتوفير الطاقة وهو إجمالي الاستهلاك النهائي العالمي للقطاع الصناعي. يمثل قطاعات 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؛ من بينها، يتم استخدام 70٪ كمادة وسيطة لتصنيع الإيثيلين (باستخدام النفط في المقام الأول)، بينما يتم استخدام الـ 30٪ المتبقية لإنتاج الميثانول والأمونيا (باستخدام الغاز الطبيعي بشكل أساسي).

النقل

حاليًا، يتم توفير حوالي 1٪ فقط من حوالي 121 إكسجاجول 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 والكهربة عبر القطاعات، حددت هذه الورقة النطاقية أساسيات الكهربة الذكية مع مصادر الطاقة المتجددة في قطاعات النقل والمباني والصناعة. يصف البحث أيضًا استراتيجيات للاستفادة من أوجه التآزر هذه وإنشاء مستقبل يتميز 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 للكهربة مع مصادر الطاقة المتجددة يمكن أن يكون أمرًا صعبًا.

المؤلف: ساشيتاناند