أصدرت برامج الأنظمة الكهروضوئية والأنظمة الريحية التابعة للوكالة الدولية للطاقة (IEA) تحديثات شاملة حول إرشادات دراسات تأثير الأنظمة التي تعتمد على نسب عالية من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. تهدف هذه الإرشادات إلى مساعدة المتخصصين وصنّاع القرار في تصميم أنظمة طاقة فعّالة ومستدامة.
إطار عمل جديد لتصميم دراسات الدمج
جاء الإصدار الثالث من التقرير بعنوان “الممارسات الموصى بها لدراسات دمج الرياح والطاقة الشمسية”، والذي يعد تحديثًا للإصدارات السابقة من عامي 2013 و2018. يركّز التقرير على خبرات عملية ومنهجيات تصميم وتنفيذ دراسات الدمج في أنظمة الطاقة.
يشير التقرير إلى أن دراسات الدمج، كونها تعتمد على سيناريوهات مستقبلية، تعد عنصرًا أساسيًا في مرحلة التخطيط لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة. كما أنها تلعب دورًا رئيسيًا في ضمان أنظمة طاقة مستقرة وموثوقة وذات جدوى اقتصادية.
المتطلبات الأساسية لدراسات الدمج
حدد التقرير عدة متطلبات رئيسية لدراسات دمج الرياح والطاقة الشمسية، من بينها:
- تحديد الأهداف: مثل دعم القرارات السياسية أو فهم احتياجات التوازن بين الإنتاج والاستهلاك.
- البيانات الأساسية: تشمل بيانات أنظمة الطاقة والطاقة الشمسية والرياح.
- الافتراضات المؤثرة: مثل أسعار الوقود، الضرائب، بدلات الكربون، وحدود الانبعاثات.
تشمل الدراسة مهام رئيسية، مثل محاكاة تكاليف الإنتاج، تحليل كفاية الموارد، وضمان استقرار الطاقة. كما يجب التحقق من دقة البيانات الاصطناعية، مثل بيانات الطقس، وتحليل نتائج الدراسة.
الجوانب الأساسية لدراسات الدمج
- التأثيرات التشغيلية والمرونة:
- تعمل طاقة الرياح والطاقة الشمسية على زيادة عدم اليقين في أنظمة الطاقة بسبب التغيرات الطبيعية وصعوبة التنبؤ الدقيق.
- ضرورة التركيز على متطلبات التوازن قصير المدى (ثوانٍ إلى ساعة واحدة)، حيث تؤثر الأخطاء التنبؤية على تخصيص واستخدام احتياطيات التشغيل.
- أهمية مرونة النظام لمعالجة تقلبات الإنتاج وتشغيل وحدات التخزين والطاقة التقليدية بكفاءة.
- كفاية الموارد:
- التحدي الأكبر يكمن في تلبية الطلب خلال الفترات التي يكون فيها إنتاج الرياح والطاقة الشمسية منخفضًا.
- يتم تقييم كفاية النظام باستخدام أدوات مثل “قدرة الحمل الفعّالة ” (ELCC)، والتي تحلل مدى قدرة الطاقة المتجددة على تلبية الطلب في أوقات الذروة.
- الديناميكيات واستقرار الشبكة:
- مع زيادة الاعتماد على موارد تعتمد على المحولات الإلكترونية، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، تظهر تحديات في استقرار التردد والجهد.
- تتطلب النظم ذات النسب العالية من الطاقة المتجددة عمليات محاكاة ديناميكية متقدمة لتقييم الاستجابة أثناء الطوارئ.
خطوات تنفيذ الدراسة:
- إعداد السيناريوهات:
- إنشاء سيناريوهات مستقبلية تشمل البيانات الأساسية، مثل بيانات الأحمال والشبكات، وأداء وحدات الطاقة الشمسية والرياح.
- تحليل الكفاية:
- تحديد كفاية الموارد وتقييم تأثيراتها على الشبكة والتوزيع.
- التأثيرات التشغيلية:
- إجراء محاكاة لتكاليف الإنتاج لدراسة تأثير الرياح والطاقة الشمسية على استجابة الشبكة.
- الديناميكيات:
- دراسة تأثير الطاقة المتجددة على الاستقرار الديناميكي للشبكة، بما في ذلك استقرار التردد والجهد.
توصيات التقرير:
- التركيز على التكامل بين القطاعات المختلفة، مثل التدفئة والنقل، لتحسين المرونة.
- تطوير نماذج لدراسة مرونة الأحمال واستخدام التقنيات المتقدمة، مثل الذكاء الاصطناعي، لتحليل بيانات الطاقة.
- تحسين أساليب المحاكاة واستخدام أدوات متعددة لدمج مختلف الأبعاد الزمنية والمكانية.
التحديات الأساسية والحلول المقترحة
حدد التقرير تحديين رئيسيين عند الاعتماد الكبير على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح:
- التعامل مع تباين النظام: الناتج عن تقلبات الموارد.
- مشاكل استقرار الشبكة: بسبب الطبيعة غير التزامنية للطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
كما شدد التقرير على ضرورة مراجعة الأساليب والنماذج التقليدية لضمان ملاءمتها للأنظمة التي تهيمن عليها الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
دور السياسات وتصميم الأسواق
أوضحت الوكالة أن تصميم الأسواق يلعب دورًا حيويًا في تحفيز المرونة التشغيلية وضمان كفاية الموارد، مع استرداد تكاليف الاستثمار في أنظمة تعتمد بشكل كبير على الرياح والطاقة الشمسية. وأشار التقرير إلى أن هذه الأنظمة ستتطلب تغييرات في مشاركة المستهلكين، بما في ذلك الاستفادة من قدرات الطاقة المتجددة لدعم أنظمة الطاقة.
تطلعات مستقبلية
أكد التقرير أن هذه النسخة ستكون الأخيرة التي تركز على دمج الطاقة الشمسية والرياح. في المستقبل، ستتوجه الدراسات نحو تصميم أنظمة طاقة عامة تراعي النسب العالية جدًا من الطاقة الشمسية والرياح.
للاطلاع على التقرير كاملاً من هنا
