لماذا تعتبر محطات الطاقة الافتراضية هي مستقبل الطاقة الشمسية؟

مصادر الطاقة المتجددة متقلبة، فعندما لا تشرق الشمس ولا تهب الرياح في الشتاء، لا يكون هناك إنتاج كاف من الطاقة لتلبية الطلب.

ولكن هذه ليست مشكلة حقيقية عندما تتمكن محطات الطاقة العاملة بالغاز من سد الفجوات.

ولكن كلما زاد عدد مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة، كلما تفاقمت مشكلة انقطاعها، وسوف يتعين علينا التخلص تدريجيا من الوقود الأحفوري من أجل حماية المناخ.

تنشأ المشكلة عندما تغذي الألواح الشمسية الشبكة بكمية كبيرة من الكهرباء، بحيث تصبح الكهرباء عديمة القيمة في السوق، بل وتهبط الأسعار إلى السالب، ثم تنتج الطاقة الشمسية كهرباء لا يحتاج إليها أحد.

الشيء المحبط بشأن التحول في مجال الطاقة، هو أنه خلال مثل هذه الأوقات، لدينا كمية كبيرة جدًا من الكهرباء الرخيصة التي لا يتم استخدامها.

التحول من “مستهلكي” الطاقة إلى “المرنين“

لا تزال مصادر الطاقة المتجددة اليوم تعمل في بيئة تقليدية، حيث يقوم أصحاب المنازل ــ الذين يطلق عليهم في كثير من الأحيان “المستهلكون المنتجون”، لأنهم ينتجون ويستهلكون الطاقة ــ بتغذية الشبكة بالكهرباء من ألواحهم الشمسية عندما تشرق الشمس أو عندما تكون بطارياتهم مشحونة بالكامل.

يمكن وصف أنظمة الطاقة الشمسية هذه بأنها “غبية” إلى حد ما، تمامًا كما كان الهاتف المحمول القديم قادرًا على تلقي المكالمات، ولكنه لم يكن قادرًا على فعل أي شيء آخر قبل عصر الهواتف الذكية اليوم.

وبدلاً من ذلك، لابد أن يكون مستقبل الطاقة الشمسية ذكياً ومتصلاً، وسوف يفسح المنتجون المستهلكون المجال للمرنين الذين يندمجون في الشبكة والذين يستطيعون الاستجابة لإشارات السوق.

وكما يمكن تحديث السيارة ذاتية القيادة عن بعد وإضافة المزيد والمزيد من الميزات إليها بينما يظل هيكل السيارة كما هو، فإن نظام الطاقة الشمسية المنزلي سوف يبدو متشابهاً من حيث الأجهزة، ولكن برمجياته سوف تكون أقوى بكثير.

“الترابط القطاعي” مفتاحمستقبل الطاقة الشمسية

“العصا السحرية” لتحقيق هذا الهدف تتمثل في ما يسمى “ربط القطاعات”ــ دمج مجالات الكهرباء والحرارة والوقود المنفصلة في السابق.

وفي المستقبل، سوف تستخدم الكهرباء أيضا لتوليد الحرارة عن طريق مضخات الحرارة، فضلا عن شحن المركبات الكهربائية في المنازل.

تعتبر السيارة الكهربائية عبارة عن بطارية كبيرة علىعجلات.

تبلغ سعة بطارية السيارة متوسطة الحجم، مثل بطارية سيارة فولكس فاجن ID3 في التكوين المتوسط المدى، 62 كيلووات ساعة – وهو ما يعادل كمية الكهرباء التي تستهلكها أسرة في منزل عائلي واحد في 6-7 أيام (حوالي 8-10 كيلووات ساعة في اليوم ).

بحلول عام 2030، تهدف ألمانيا وحدها إلى امتلاك 15 مليون سيارة كهربائية على الطريق، وعادة ما تظل السيارات الخاصة غير مستخدمة لمدة 23 ساعة في اليوم .

وهذا يمثل إمكانات هائلة لاستخدام السيارات الكهربائية كمخزن متنقل، يتم ربطه بشبكة ذكية والتحكم فيه من خلال إدارة الطاقة الذكية.

كما يجري حاليًا تنفيذ عملية الشحن ثنائي الاتجاه، مما يتيح تدفق الطاقة بين الشبكة والسيارات الكهربائية، وسوف تصبح قابلة للاستخدام قريبًا.

تُعد المضخات الحرارية أيضًا شكلًا من أشكال التخزين المؤقت: فهي تسخن الماء لتوفير التدفئة والماء الساخن.

تأثير الفارق في درجات الحرارة بين 1-2 درجة مئوية في درجة حرارة الإمداد لا يُذكَر فوق الحد الأدنى.

وإذا قمت بتعديل تشغيل المضخات الحرارية لتقليل الاستخدام خلال فترات ارتفاع أسعار الطاقة وتعظيم الاستخدام عندما تكون الطاقة غير مكلفة، فيمكنها المساعدة في استقرار التقلبات في إمدادات الطاقة المتجددة.

إنشاء شبكة بطاريات محليةلامركزية

من المقرر أن يتم ربط مئات الآلاف من البطاريات المنزلية والمركبات الكهربائية ومضخات الحرارة في شبكة بطاريات واسعة النطاق لامركزية- مما يوفر سعة مماثلة للعديد من محطات الطاقة النووية، ولكن بمرونة لا مثيل لها.

وتستهدف شركة الطاقة المتجددة الألمانية “إنبال” تحقيق قدرة تتجاوز جيجاواط واحد بحلول عام 2026، بدعم من عدد متزايد من المشاريع المماثلة.

تعمل هذه البطارية الشبكية، والتي تسمى “محطة الطاقة الافتراضية” (VPP)، على إدارة وتجميع توليد الكهرباء وتخزينها واستهلاكها من الأسر المشاركة بشكل ذكي، بينما تتداول أيضًا بشكل مربح في سوق الكهرباء.

على سبيل المثال، يتم شحن المركبات الكهربائية أو المخزنة عندما تكون الكهرباء رخيصة جدًا أو عندما تولد الألواح الشمسية المنزلية طاقة فائضة.

يتم بيع الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة عندما تكون أسعار السوق مرتفعة بسبب انخفاض ضوء الشمس أو الرياح.

تتيح هذه المنصة القائمة على الذكاء الاصطناعي لأصحاب المنازل توفير تكاليف كبيرة وتوليد دخل إضافي.

كما يمهد التكامل الذكي في سوق الطاقة الطريق للتحول بعيدًا عن دعم الطاقة الشمسية.

يمكن لمحطات الطاقةالافتراضية تحسين عملياتالطاقة

من خلال تحسين العمليات في السوق المستمر داخل اليوم، تلعب محطات الطاقة الافتراضية دورًا حاسمًا في تخفيف العبء عن شبكات الكهرباء والاستفادة منها بشكل أفضل.

وتعمل هذه الأنظمة على توزيع فائض الكهرباء في الشبكة بشكل لامركزي عندما تكون الشبكة مثقلة بالكهرباء، ثم تعيد ضخها إلى الشبكة عند الحاجة.

وهذا من شأنه، أن يقلل من الأحمال القصوى، ويضمن توزيعًا أكثر توازناً لتوليد الكهرباء والطلب عليها، ويثبت استقرار شبكات الكهرباء.

لقد عرفنا منذ فترة طويلة أن نظام الطاقة المتجددة بالكامل أمر ممكن.

وتُظهِر الأبحاث بشكل متزايد أن أنظمة الطاقة المتجددة بنسبة 100% قابلة للتنفيذ وفعالة من حيث التكلفة .

إننا نمتلك ما يكفي من طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحيوية والطاقة الكهرومائية وتخزين الطاقة ــ ولكن كل هذا لا يحدث من تلقاء نفسه.

وبينما نتخلص تدريجيا من طاقة الوقود الأحفوري، يتعين علينا أيضا أن ننتقل تدريجيا إلى الطاقة المتجددة.