الطاقة المتجددة وتقنيات الشبكة الذكية

الاقتصادية - السعودية
تدعونا الحاجة إلى زيادة توليد الكهرباء من مصادر متجددة بشكل كبير لتحقيق هدف الطاقة المستدامة للجميع SE4ALL عبر مضاعفة حصة الطاقة المتجددة RE في مزيج الطاقة العالمي بحلول عام 2030. ولحسن الحظ تتزايد الأدلة في كثير من الدول على أن دمج مستويات عالية من الطاقة المتجددة في شبكة الكهرباء هو أمر له جدوى فنية واقتصادية، وخصوصا في ظل تقارب التكافؤ الاقتصادي بين تقنيات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وتقنيات الشبكة التقليدية.
ويواجه قطاع الكهرباء العالمي تحديا كبيرا يتمثل في ثلاث نقاط: تلبية الطلب المتزايد، والحد من الانبعاثات، وتطوير مصادر للطاقة خالية من الكربون. وتساعد الشبكة الذكية على مواجهة هذا التحدي، حيث يتم إعداد الشبكات الذكية لتحدث ثورة في طرق إنتاج وتوزيع واستهلاك الكهرباء، ولتقدم فوائد كبيرة من حيث التكلفة، وجودة المعيشة، والبصمة البيئية. ويمكن تعريف الشبكة الذكية بأنها شبكة لنقل وتوزيع الطاقة ذات تقنيات تحكم وتقنيات معلوماتية مدمجة، وقدرات اتصال تمكنها من توفير المعلومات في الوقت الحقيقي لجميع أصحاب المصلحة في متسلسلة القيمة الكهربائية من محطة التوليد إلى المنزل.
ولتعظيم الفائدة يجب زيادة "ذكاء" الشبكة الذكية بداية من المستخدم النهائي وصعودا نحو مصادر التوليد، بما يسمح للمولدات المستقلة وللمرافق التي تخدم الحمل الكهربائي بتعظيم استغلال إمكاناتها للوفاء التام بالطلب. ومن شأن العدادات الذكية وبوابات الطاقة توفير إمكانية التسعير المتغير بتغير الوقت في اليوم الواحد من خلال تمكين المستهلكين من ربط أجهزتهم الذكية المهمة - مثل سخانات المياه، والسيارات الهجين، والألواح الشمسية ... إلخ - بوحدات التخزين المحلية، وبدء التشغيل أو إعادة الشحن تلقائيا عندما تشير الشبكة الذكية إلى ذلك. كما سيتمكن المستهلكون من ضبط إعدادات أجهزتهم الخاصة عن بعد بناء على معلومات التسعير التي يستقبلونها على أجهزة الحاسب الآلي، والهواتف الذكية وغيرها، مما يسهم في الحد من استهلاك الطاقة وقت الذروة.
ومن المرجح أن تتضمن شبكات الكهرباء المستقبلية تطبيقات برمجية جديدة لتقييم المخاطر المرتبطة بالتوليد المتقطع للطاقة بشكل أفضل، وللسماح للشبكات بالمعالجة الذاتية للظروف الطارئة، ومقاومة الاعتداءات الإلكترونية والمادية. ومن شأن هذه القدرات أن تضمن تشغيل إمكانات الشبكة في حدود كفاءتها المادية مما يقلل من الحاجة لاستثمارات رأسمالية في النظم والمعدات الزائدة عن الحاجة. ومن شأن التطبيقات البرمجية على مستوى التوزيع أن تحسن من الاتصال في الشبكة، مع تجنب التكاليف التي تتكبدها الشركات والمستهلكون من جراء تقلبات الطاقة وانقطاع التيار. وسوف توفر القدرة على تقديم البيانات في الوقت الحقيقي عبر نظام التوزيع المزيد من الشفافية، كما ستزيد من السيولة في سوق الجملة الخاص بالطاقة، وتستحدث آليات جديدة للتخزين والوفاء بالطلب للحد من الحاجة لتوليد طاقة إضافية. والنتيجة المتوقعة هي: إيجاد شبكة كهربائية أكثر أمنا، وأكثر موثوقية، وأكثر كفاءة.
ومع ذلك فإن الزيادة والتوسع المستمر في حصة مصادر الطاقة المتجددة في كل من الشبكات المركزية واللامركزية يتطلب نهجا جديدا فعالا لإدارة الشبكة، والاستفادة الكاملة من "الشبكات الذكية" و"تقنيات الشبكة الذكية". وتتضمن أنظمة الشبكة الحالية بالفعل بعض عناصر الوظائف الذكية، ولكنها تستخدم في الأغلب لتحقيق التوازن بين العرض والطلب. بينما تقوم الشبكات الذكية بدمج تقنيات المعلومات والاتصالات في جميع أوجه توليد وتوصيل واستهلاك الكهرباء من أجل تقليل الأثر البيئي، وتعزيز الأسواق، وتحسين الموثوقية والخدمة، وخفض التكاليف، وتحسين الكفاءة.
ويمكن تطبيق هذه التقنيات على كل المستويات، من تقنيات التوليد إلى الأجهزة الاستهلاكية. ونتيجة لذلك يمكن للشبكات الذكية أن تؤدي دورا حاسما في عملية الانتقال إلى مستقبل مستدام للطاقة عبر عدة طرق: تسهيل الدمج السلس للحصص العالية من الطاقة المتجددة المتغيرة، ودعم الإنتاج اللامركزي للطاقة، وإيجاد نماذج تجارية جديدة من خلال تعزيز تدفق المعلومات، ومشاركة المستهلكين وتحسين مراقبة النظام، وتوفير المرونة على جانب الطلب.