”معلومات الوزراء” يسلط الضوء على شبكات الطاقة الذكية

أصدر مركز المعلومات ودعم اتخاذ القرار بمجلس الوزراء، تحليلاً جديداً تناول من خلاله شبكات الطاقة الذكية ومفهومها، ودورها كمستقبل واعد للطاقة المتجددة، وتعزيز أمن الطاقة (الكهرباء)، وكيفية مساهمتها في تحقيق صافي الانبعاثات الصفرية، كما تناول من خلال التحليل استثمارات الدول في الشبكات الذكية، والتحديات التي تواجه استخدام هذه الشبكات.

وأوضح مركز المعلومات أنه في ضوء الاتجاه العالمي لاستخدام الطاقة المتجددة -كطاقة بديلة للوقود الأحفوري، بما يتماشى مع اتفاقية "باريس"، وتعزيز الوصول إلى صافي الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050،- تواجه أنظمة الطاقة المتجددة بعض التحديات متمثلة في عدم توافر بعض مصادر الطاقة المتجددة في الأوقات جميعًا، مثل: الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، وعدم القدرة على تخزينها، وبناءً على ذلك، يجب أن تكون شبكات الطاقة الخاصة بمصادر الطاقة المتجددة أكثر قابلية على التكيف معها، وذلك لضمان أمن الطاقة العالمي الوصول إلى صافي الانبعاثات الصفرية.

وفي هذا السياق، من المرجح أن تؤدي الشبكات الذكية دورًا محوريًّا في أنظمة الطاقة، وإزالة الكربون من سلاسل القيمة الخاصة بها، وتعزيز مرونتها، وعلى الرغم من ذلك، فإن الاستثمارات الحالية في الشبكات الذكية أقل بكثير من المستوى المطلوب لتكون على المسار الصحيح لتحقيق صافي الانبعاثات الصفرية المطلوب.

أشار التحليل إلى أن الشبكات الذكية تُعرَّف بأنها شبكة كهرباء تستخدم التقنيات الرقمية، وغيرها من التقنيات المتقدمة لمراقبة وإدارة نقل الكهرباء من مصادر التوليد جميعها لتلبية متطلبات الكهرباء المتنوعة للمستخدمين النهائيين. وتُعد شبكة ذكية؛ لأنها تعتمد التقنيات الرقمية، مثل: أجهزة الاستشعار، والبرمجيات لمراقبة، وإدارة نقل الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة جميعها؛ إذ يمكن للشبكات الذكية التبديل بين مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة على حدٍ سواء، وذلك في إطار النظام الواحد نفسه، فيمكن استعادة التيار الكهربائي بعد انقطاعه في وقت سريع؛ مما يعزز كفاءة الإمدادات الكهربائية وموثوقيتها، ويقلل التكاليف، فضلًا عن خفض الانبعاثات الكربونية، بينما لا يمكن ذلك في الشبكات التقليدية التي هي أقل مرونة.

هذا؛ وتعتمد الشبكات الذكية التقنيات الحديثة، مثل: إنترنت الأشياء، والذكاء الاصطناعي، مما يسمح لها بـ"أتمتة" العمليات، وتحسين كفاءة التشغيل، فعلى سبيل المثال يمكن للذكاء الاصطناعي، وإنترنت الأشياء التوقع بحالة الطقس، فإذا كانت هناك أزمة ما في الطقس، ينتقل النظام ديناميكيًّا إلى توليد الطاقة من مصادر أخرى، مثل: الطاقة النووية؛ مما يضمن استمرار إمداد الطاقة، وتقليل انقطاع التيار الكهربائي.

بالإضافة إلى ذلك، يستطيع الذكاء الاصطناعي توقع الأماكن التي من المحتمل أن يحدث بها عاصفة، وأيضًا توقع المدة التي تستغرقها تلك العاصفة، فيشرع الذكاء الاصطناعي في إرسال إشارات إلى الشبكات لتعزيز إنتاج الكهرباء، وتنويع مصادر الطاقة المتولدة منه في حال حدوث تلف في أحد خطوط النقل.

وفي حال حدوث تلف في خط النقل؛ مما يتسبب بحدوث انقطاع التيار الكهربي، يمكن لنظام إنترنت الأشياء، وأجهزة الاستشعار الإبلاغ عن العطل، وتوليد الكهرباء من المصادر البديلة، وتشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أنه دون تحسين أمن إمدادات الكهرباء بفضل التقنيات الرقمية، يمكن أن تصل الخسائر إلى ما يقرب من 1.3 تريليون دولار أمريكي حتى عام 2030. وقد تصل هذه الخسائر في بعض الدول إلى فقدان نحو 6% من الناتج المحلي الإجمالي.

كما يُعَدُّ تحقيق هدف صافي الانبعاثات الصفرية ليس بالمهمة اليسيرة؛ فهو يتطلب تحولًا جذريًّا في أنظمة الطاقة، فوفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA)، ويمثل قطاع الطاقة نحو 75٪ من انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية، ولإزالة الكربون من قطاع الطاقة، يحتاج العالم إلى زيادة حصة الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة (طاقة شمسية، وطاقة رياح) إلى ما يقرب من 80% من إجمالي الكهرباء المولدة عالميًّا بحلول 2050. وهنا يأتي دور الشبكات الذكية، فيمكن للشبكات الذكية أن تساعد على تحقيق صافي الانبعاثات الصفرية بعدة طرق، منها:

-يمكن للشبكات الذكية دمج المزيد من مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة، باستخدام أجهزة الاستشعار، وأدوات التحكم، وتحليل البيانات لتحقيق التوازن بين العرض والطلب. وهو ما يمكن أن يُقلل الحاجة إلى محطات احتياطية للوقود الأحفوري، ويزيد موثوقية ومرونة الشبكة.

-تساعد الشبكات الذكية على تعديل استهلاك المستهلكين من الكهرباء من خلال الاستجابة لإشارات الأسعار، أو الحوافز من المرافق، أو من مشغلي الشبكات. ويمكن أن يساعد ذلك على تقليل الطلب، وخفض فواتير الكهرباء، وتجنب تحديثات الشبكة المكلفة.

-تساعد الشبكات الذكية المستهلكين على توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية على الأسطح؛ مما يُعزز أمن الطاقة، ويُمكّن المستهلكين من أن يصبحوا منتجين ومستهلكين.

-ويمكن للشبكات الذكية أن تدعم السيارات الكهربائية، التي من المتوقع أن تؤدي دورًا رئيسًا في إزالة الكربون من قطاع النقل؛ حيث يمكن للشبكات الذكية أن توفر البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك، تُعَدُّ الشبكات الذكية ليست مُجدية فقط لتحقيق صافي انبعاثات الصِفر، بل وأيضًا لتحسين النمو الاقتصادي، والرفاهية الاجتماعية، والجودة البيئية، فوفقًا لدراسة أجرتها وكالة الطاقة الدولية، يمكن للشبكات الذكية أن توفر نحو 270 مليار دولار سنويًّا على مستوى العالم بحلول عام 2040، وخلق 15 مليون فرصة عمل بحلول عام 2030، وتجنب انبعاث نحو 1.5 جيجا طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًّا حتى عام 2030.

أما عن استثمارات الدول في الشبكات الذكية، فقد أشار التحليل إلى ارتفاع الاستثمارات في شبكات الكهرباء (الذكية) في عام 2022 بنحو 8%، وذلك نتيجة قيام الدول المتقدمة بتسريع استثماراتها لدعم وتعزيز إنتاج الكهرباء، وأيضًا دمج مصادر الطاقة المتجددة في أنظمة الطاقة لديها، فعلى سبيل المثال، قدَّم الاتحاد الأوروبي خطة استثمارات في نهاية عام 2022، لتعزيز شبكات الكهرباء و"رقمنتها" بنحو 633 مليار دولار أمريكي، كما أعلنت اليابان في عام 2022 عن إنشاء صندوق بقيمة 155 مليار دولار أمريكي، وذلك لتشجيع الاستثمار في تقنيات شبكات الطاقة، والمباني الموفرة للطاقة، وغيرها من تقنيات تقليل البصمة الكربونية، مع التركيز على الشبكات الذكية.

بالإضافة إلى، إطلاق "الهند" خطة بقيمة 36.8 مليار دولار أمريكي في عام 2022، لتعزيز وتحديث البنية التحتية للكهرباء وشبكات التوزيع، والعدَّادات الذكية للكهرباء (هو جهاز إلكتروني رقمي يتمتع بتقنيات قياس معدل استهلاك الطاقة، وأيضًا التحكم في الاستهلاك عن طريق تحديد الحد الأقصى له، مما يسمح بالاستخدام الأمثل للكهرباء). بينما أعلنت وزارة الطاقة الأمريكية في أواخر عام 2021، عن برنامج لتعزيز الشبكات الذكية لتعزيز شبكات الكهرباء بنحو 10.5 مليارات دولار أمريكي.

كما تعتزم "الصين" تحديث وتوسيع شبكات الكهرباء لديها باستثمارات تبلغ 442 مليار دولار أمريكي خلال الفترة 2021-2025. وفي هذا الصدد، أعلنت مجموعة البنك الدولي، بالتعاون مع وكالة ضمان الاستثمار المتعددة الأطراف (Multilateral Investment Guarantee Agency)، ومؤسسة التمويل الدولية (International Finance Corporation)، ووكالات تنمية أخرى، في نهاية عام 2022، عن مبادرة لتشجيع الاستثمار الخاص في أنظمة الطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء في "إفريقيا".

وعلى الرغم من تلك الاستثمارات، فإن الاستثمارات العالمية الحالية في الشبكات أقل بكثير من المستوى المطلوب ليكون على المسار الصحيح لصافي الانبعاثات الصفرية، وسوف تحتاج الاستثمارات السنوية في الشبكات إلى أن تزيد على أكثر من الضعف من نحو 330 مليار دولار سنويًّا إلى 750 مليار دولار حتى عام 2030، مع تخصيص نحو 75% من الاستثمارات لتطوير شبكات التوزيع الذكية ورقمنتها، فقد تبين أن تنفيذ الشبكة الذكية يخلق قيمة مضافة عبر مجموعة من المجالات. وتشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أن رقمنة الشبكات يمكن أن يقلل تقليص أنظمة الطاقة المتجددة المتغيرة بأكثر من 25% بحلول عام 2030؛ مما يزيد كفاءة النظام، ويقلل التكاليف على العملاء، فضًلا عن إطالة عمر الشبكات، وخلق العديد من الوظائف، كذلك يدعم إزالة الكربون بشكل كبير من خلال تعزيز التنبؤ بالعرض والطلب، وتوفير رؤية أفضل ومرونة للطلب على الكهرباء وأيضًا التخطيط المتكامل لتوفير الاحتياجات المطلوبة من الكهرباء، ولكن قد تواجه بعض الدول بعض التحديات في التوسع في ذلك الأمر.

وقد استعرض التحليل أهم التحديات التي تواجه استخدام الشبكات الذكية:

-التكلفة الباهظة للشبكات الذكية: والتي تُعَدُّ أحد أهم العوائق التي تواجه الشبكات الذكية؛ فوفقًا لمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية، فإن مرافق الشبكات الذكية ستحتاج إلى استثمارات تتراوح من (17 إلى 24) مليار دولار سنويًّا خلال 20 عامًا، علاوةً على ذلك، قَدَّرت الوكالة الدولية للطاقة حجمَ الاستثمارات اللازمة في شبكات الكهرباء الذكية في المتوسط بنحو 600 مليار دولار أمريكي سنويًّا حتى عام 2030، للسير على الطريق الصحيح لتحقيق صافي انبعاثات صفرية.

-أمَّا بالنسبة إلى الشركات، فقد تواجه العديد من التحديات في تنفيذ تقنيات الشبكات الذكية. ويتمثل أبرزها في الأمان: فالشبكات الذكية هي شبكات معقدة من الأجهزة المتصلة، ويمكن أن يشكل تأمينها تحديًا كبيرًا للشركات، فهي تولِّد كميات هائلة من البيانات، بما في ذلك المعلومات الحساسة المتعلقة بالمستهلك. لذلك، فإن التدابير الأمنية ضرورية لها، ويجب أن يتم تأمين الشبكة ضد الهجمات السيبرانية.

وأفاد التحليل في ختامه أن تعزيز الاستثمار في الشبكات الذكية يتطلب تكلفة باهظة على بعض الحكومات والمستهلكين، وبناءً على ذلك قد تُمثل الإعفاءات الضريبية على الاستثمارات في الشبكات الذكية وسيلةً فعالة للغاية لخفض التكاليف.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمؤسسات المالية والدولية أن تساعد الاقتصادات الناشئة والنامية على تهيئة بيئة فعالة لنشر التكنولوجيا الرقمية، وتوفير الخدمات المالية اللازمة لبناء القدرات؛ مما يعزز الاستثمار في الشبكات الذكية، والاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة، وأيضًا تحقيق صافي انبعاثات الصفرية.