الطاقة الشمسية والتخزين: الخيار الأرخص لتوليد الكهرباء مقارنة بالفحم والغاز وفقًا لدراسة جديدة
أفاد معهد Fraunhofer ISE للطاقة الشمسية في ألمانيا – في دراسة جديدة – أن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ؛ حتى عند دمجها مع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS)، أصبحت تولد الكهرباء بتكلفة أقل من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم أو الغاز. تناولت الدراسة تكلفة توليد الكهرباء من مصادر متعددة، بما في ذلك الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة النووية.
النقاط الرئيسية للدراسة:
- أوضحت الدراسة أن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أكثر فعالية من حيث التكلفة من محطات الفحم والغاز، حتى عند دمجها مع أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات.
- توقعت الدراسة أنه بحلول عام 2045، سيظل هناك حاجة إلى محطات طاقة مرنة يمكن التحكم فيها كدعم احتياطي، رغم وجود نسبة كبيرة من الطاقة المتجددة وأنظمة تخزين الطاقة.
تفاصيل الدراسة
تضمنت الدراسة تحليلًا لتكاليف توليد الكهرباء من أنظمة متعددة، بما في ذلك الأنظمة الشمسية، وطواحين الرياح البرية، ومحطات الطاقة الحيوية. أشارت الدراسة إلى أن تكلفة توليد الكهرباء من الأنظمة الشمسية مع البطاريات تتراوح بين 6.0 سنت يورو/كيلوواط ساعة و22.5 سنت يورو/كيلوواط ساعة. ويرجع التباين الكبير في التكاليف إلى ثلاث عوامل رئيسية:
- الاختلافات الكبيرة في تكلفة أنظمة البطاريات التي تتراوح بين 400 يورو/كيلوواط ساعة و1000 يورو/كيلوواط ساعة.
- الاختلافات في تكلفة الأنظمة الشمسية الكهروضوئية.
- مستويات الإشعاع الشمسي المختلفة في مواقع المحطات.
بشكل عام، توصل الباحثون إلى أن الأنظمة الشمسية المركبة على الأرض وطواحين الرياح البرية هي التقنيات الأكثر فعالية من حيث التكلفة في ألمانيا، حيث تتراوح تكاليفها بين 4.1 سنت يورو/كيلوواط ساعة و9.2 سنت يورو/كيلوواط ساعة.
صرح الدكتور كريستوف كوست، رئيس قسم تحليل أنظمة الطاقة في معهد Fraunhofer ISE ومؤلف الدراسة الرئيسي، قائلاً: “هذه الحسابات تظهر أن المشاريع الكبيرة الجاري تنفيذها في ألمانيا، التي تجمع بين الأنظمة الشمسية وطواحين الرياح وأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات، تمثل استثمارات جيدة.” وأوضح أن هذا المزيج يسمح باستخدام أفضل لقدرات الشبكة.
تطورات التكلفة المستقبلية
تشير توقعات الدراسة إلى أن تكلفة توليد الكهرباء من الأنظمة الشمسية المركبة على الأسطح الصغيرة في عام 2045 ستتراوح بين 4.9 سنت يورو/كيلوواط ساعة و10.4 سنت يورو/كيلوواط ساعة، بينما ستتراوح تكلفة الأنظمة الشمسية المركبة على الأرض بين 3.1 سنت يورو/كيلوواط ساعة و5.0 سنت يورو/كيلوواط ساعة.
وفي حال انخفاض أسعار تخزين البطاريات إلى ما بين 180 يورو/كيلوواط ساعة و700 يورو/كيلوواط ساعة، يمكن للأنظمة الشمسية الصغيرة المدمجة مع البطاريات تحقيق تكاليف توليد تتراوح بين 7.0 سنت يورو/كيلوواط ساعة و19.0 سنت يورو/كيلوواط ساعة، حسبما أضافت الدكتورة فيرينا فلوري، المؤلفة المشاركة للدراسة.
أما فيما يخص طواحين الرياح البرية، فتتوقع الدراسة أن تتمكن التوربينات الجديدة من إنتاج الكهرباء بتكلفة تتراوح بين 3.7 سنت يورو/كيلوواط ساعة و7.9 سنت يورو/كيلوواط ساعة، وذلك بفضل زيادة ساعات الحمل الكامل وحجم التوربينات الأكبر.
دعم الطاقة المرنة
على الرغم من التطور الكبير في أنظمة التخزين والطاقة المتجددة، ترى الدراسة أن محطات الطاقة المرنة التي يمكن التحكم فيها ستظل ضرورية كدعم احتياطي في نظام الطاقة المستقبلي المحايد للكربون بحلول 2045. من المتوقع أن تأتي هذه المحطات من مصادر مثل الطاقة الحيوية والغاز الحيوي، مع تكاليف إنتاج تتراوح بين 20.2 سنت يورو/كيلوواط ساعة و32.5 سنت يورو/كيلوواط ساعة للطاقة الحيوية، وبين 11.5 سنت يورو/كيلوواط ساعة و23.5 سنت يورو/كيلوواط ساعة للغاز الحيوي.
أظهرت الدراسة أن أنظمة الطاقة الشمسية وطواحين الرياح، خصوصًا تلك المدعومة بأنظمة تخزين الطاقة، تعد استثمارات ذكية لمستقبل الطاقة في ألمانيا. ورغم أن الطاقة المرنة ستظل جزءًا أساسيًا من مزيج الطاقة بحلول 2045، فإن الأنظمة الشمسية المتكاملة مع تخزين الطاقة تُظهر بوضوح أنها الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة، حتى بالمقارنة مع محطات الطاقة التقليدية التي تعمل بالفحم والغاز.
