اي مما يلي يصف انتقال الطاقه؟ كيف تساهم في انتقال الطاقة

Please log in or register to like posts.
اخبار
انتقال الى الطاقة المتجددة كيف

اي مما يلي يصف انتقال الطاقه هي النظم البيئية الناشئة للطاقة التي توفر إجابات عملية لمواجهة تحديات تحول الطاقة في القرن الحادي والعشرين. تصف الورقة التالية ما هي القضايا الرئيسية لانتقال الطاقة وكيف يمكن لفوائد الشبكات الصغيرة أن تجيب على هذه التحديات. تم استخراج هذه الورقة بإذن من شنايدر إلكتريك من سلسلة أوراق شنايدر إلكتريك البيضاء حول موضوع الشبكة الصغيرة.

تتيح Microgrids طريقة محسّنة للوصول إلى طاقة موثوقة وخضراء ومرنة من خلال نظام طاقة محلي مترابط ضمن حدود كهربائية محددة بوضوح ، والتي تتضمن الأحمال وموارد الطاقة اللامركزية وتخزين البطارية وقدرات التحكم. دعونا نرى بمزيد من التفصيل ما هي الشبكة المصغرة وما الفوائد التي تقدمها.

1.  ما هي الشبكة المصغرة؟

الشبكة المصغرة هي نظام طاقة محلي مترابط ضمن حدود كهربائية محددة بوضوح:

  • الصورة 1: (أ) شبكة صغيرة متصلة بإمكانيات الجزر (ب) شبكة صغيرة مقسمة إلى جزريتضمن الأحمال وموارد الطاقة اللامركزية ، بما في ذلك التخزين ،
  • مصادر طاقة متعددة أو كهربائية فقط ،
  • وضع متصل بالشبكة أو خارج الشبكة ،
  • كيان واحد مع سيطرته المستقلة في كلا الوضعين ،
  • تتراوح الطاقة من عدة كيلوواط إلى عدة ميغاواط ، ونطاق الجهد يصل إلى MV.

في أوائل القرن العشرين ، حققت مركزية إنتاج الكهرباء تقدمًا هائلاً ، مما أتاح وفورات كبيرة الحجم وتحسين كفاءة محطة الطاقة. 21 ال القرن يواجه التحديات الجديدة التي اللامركزية حلول مثل microgrids يمكن أن يساعد على معالجة. يتم وصف هذه التحديات الجديدة هنا في قسم “سياق انتقال الطاقة”.

2. سياق انتقال الطاقة

يشمل انتقال الطاقة العديد من التحديات الموضحة أدناه. الأول هو نمو الطلب العالمي على الطاقة.

2.1 . الزيادة المتوقعة في الطلب العالمي على الطاقة الكهربائية

وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA) ، من المتوقع أن يزداد الطلب العالمي على الطاقة الكهربائية بنسبة 40٪ تقريبًا بحلول عام 2030 (مقارنة بعام 2012 ) ، مع الأخذ في الاعتبار تقليل الاستهلاك الناتج عن جهود كفاءة الطاقة. بالطبع ، قد يختلف التطور قصير المدى باختلاف الظروف الاقتصادية والمناطق. ومع ذلك ، فإن الاتجاه العالمي مدفوع بعوامل مهمة مثل:

  • التركيبة السكانية: نمو 18٪ بحلول عام 2030، معظمهم في البلدان النامية، تصل في نهاية المطاف 7.1 مليار شخص  ،
  • وصول البلدان النامية إلى الطاقة ،
  • العدد المتزايد باستمرار من الأجهزة الكهربائية الجديدة ،
  • الانتقال المتوقع لبعض استخدامات الطاقة نحو الكهرباء (على سبيل المثال ، السيارات الكهربائية) ،
  • التوسع الحضري العالمي المتزايد الذي يتحول عند الحاجة إلى طاقة إضافية والتوسع الضروري للبنية التحتية للشبكة.

الطلب على الطاقة ينمو والمفارقة هي أن CO 2 انبعاثات يجب أن تنخفض.

2.2 . CO 2 الانبعاثات والحد من الطاقة الأحفورية

CO 2 انبعاثات من حساب توليد الكهرباء عن 45٪ من الانبعاثات ذات الصلة الطاقة في العالم. تعتمد انبعاثات الكربون من توليد الكهرباء على كمية الكهرباء المنتجة ومزيج التوليد (أو أنواع المصادر المستخدمة) . ترتبط كمية الكهرباء ارتباطًا مباشرًا بالطلب على الطاقة ، والذي من المتوقع أن يزداد عالميًا. لذلك، مما يقلل من كمية CO 2 المنبعث من شأنه أن يتطلب تغييرا في مزيج الطاقة لصالح مصادر “أنظف”. علاوة على ذلك ، في المناطق المعزولة ، يعتمد السكان بشكل أساسي على مولدات الديزل وينفقون مبلغًا كبيرًا من المال لاستيراد الوقود ، مما يجعل التوليد المتجدد بديلاً فعالاً من حيث التكلفة.

علاوة على ذلك ، فإن موثوقية الكهرباء هي توقع رئيسي منا جميعًا.

2.3 . الحاجة إلى المرونة

في بعض البلدان المتقدمة ، تتقادم شبكة الكهرباء ولديها قدر ضئيل من المرونة في مواجهة الاضطرابات أو عدم الاستقرار ، لا سيما تلك الناجمة عن الطقس القاسي. زاد عدد حالات انقطاع التيار الكهربائي التي استمرت لأكثر من ساعة بشكل مطرد خلال العقد الماضي. هذا يمثل مشكلة خاصة في الولايات المتحدة حيث ، وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية ، يكلف انقطاع التيار الكهربائي الشركات الأمريكية أكثر من 100 مليار دولار سنويًا ، حيث تكلف الاضطرابات المرتبطة بالطقس أكبر تكلفة لكل حدث. من الأسباب الرئيسية لتزايد عدد حالات انقطاع التيار الكهربائي المرتبطة بظواهر الطقس تقادم البنية التحتية: في السنوات الخمس الماضية ، كان 68 إلى 73 في المائة من جميع حالات الانقطاع الرئيسية بسبب الطقس ومن المتوقع أن يزداد تأثيرها في المستقبل. حتى إذا كانت معظم الانقطاعات في إمدادات الطاقة ناتجة عن أحداث محلية ، فإن التأثيرات غالبًا ما تؤدي إلى مشكلات وطنية أو دولية.

الحاجة إلى المرونة هو توقع رئيسي ولكن الوصول إلى الطاقة هو حق أساسي من حقوق الإنسان.

2.4 . الحصول على الطاقة لـ 1.2 مليار شخص

يقدر أن 17٪ من سكان العالم – حوالي 1.2 مليار شخص لم يحصلوا على الكهرباء في عام 2013 بسبب نقص أو عدم كفاية البنية التحتية. بالإضافة إلى ذلك ، يمتلك الكثير من الناس إمدادات طاقة لا يمكن الاعتماد عليها أو ذات نوعية رديئة. يعيش معظم الذين يعيشون بدون كهرباء (95٪) في أفريقيا جنوب الصحراء والدول الآسيوية النامية ، ومعظمهم في المناطق الريفية. قد يكون الوصول إلى الطاقة الحديثة عاملاً حاسمًا في تحقيق العديد من أهداف الأمم المتحدة الإنمائية للألفية ، وتمكين الفقراء في البلدان النامية من المشاركة في الاستخدام المنتج للطاقة ، وبالتالي يؤدي إلى تحسين ظروفهم المعيشية  .

يمكن أن تساعد اللامركزية في مواجهة تحديات الطاقة هذه في القرن الحادي والعشرين من خلال إيجاد طريقة مُحسَّنة للوصول إلى طاقة موثوقة وخضراء ومرنة.

3.  مفهوم الشبكة المصغرة

3.1. Microgrids واتجاهات الطاقة

وتشمل التوقعات صناعة الطاقة زيادة في الطلب على الطاقة الكهربائية، وتحسين إمكانية الحصول على الطاقة على الصعيد العالمي، والحد من CO 2 الانبعاثات والطاقة من الوقود الأحفوري. هذه ، بالإضافة إلى الحاجة إلى زيادة المرونة ، تقود نظامًا بيئيًا جديدًا للطاقة: الشبكات الصغيرة. هذه أنظمة إمداد طاقة محلية ومستقلة ، تعتمد عادةً على مصادر طاقة متعددة.

لذلك ، يمكن أن تكون الشبكات الصغيرة واحدة من الركائز الأساسية لانتقال الطاقة.

3.2 . ظهور نظام طاقة جديد

تعتبر اللامركزية أحد التطورات الرئيسية التي يمكن أن تساعد في مواجهة تحديات الطاقة في القرن الحادي والعشرين. في أوائل القرن العشرين ، حققت مركزية إنتاج الكهرباء تقدمًا كبيرًا ، مما أتاح وفورات الحجم وتحسين كفاءة المصنع. كما أدت مركزية القرن العشرين إلى زيادة الاستخدام العام للطاقة الكهربائية. اليوم ، ومع ذلك ، فقد تطور الوضع بشكل كبير وتحتاج المرافق إلى توفير طاقة أكثر وأنظف لعدد أكبر من الناس ، مع مرونة عالية.

كما حدثت تغيرات فنية واقتصادية كبيرة – فقد تغير سوق الطاقة بشكل كبير في السنوات العشر الماضية وحدها. تم إحراز تقدم كبير في تحقيق اللامركزية في موارد الطاقة ، مثل الطاقة الشمسية وأنظمة تخزين البطاريات. IoT (إنترنت الأشياء) قيد التشغيل ، مما يؤدي إلى التعاون الجديد وقدرات التحسين. تمكّن هذه العوامل من ظهور أنظمة بيئية جديدة للطاقة مثل الشبكات الصغيرة ، والتي توفر وسيلة لمواجهة تحديات الطاقة لدينا.

بينما تركز هذه الورقة بشكل أساسي على الشبكات الصغيرة لأنظمة الطاقة الكهربائية ، يمكن للشبكات الصغيرة أن تشمل أيضًا أنظمة الطاقة الأولية الأخرى – مثل زيت الوقود والغاز الطبيعي والماء الساخن والبخار ، إذا سمحت بذلك الظروف واللوائح المحلية.

4. فوائد Microgrid

تساهم Microgrids في انتقال الطاقة من خلال توفير إجابات عملية ويمكن الوصول إليها لتحسين موثوقية الطاقة والمرونة وإمكانية الوصول إلى الطاقة واستقلال الطاقة وسلامة الطاقة الخضراء وتحسين تكلفة الطاقة ومرونة الطاقة والقدرة على المشاركة في استجابة الطلب أو برامج موازنة الشبكة.

4.1 . موثوقية الطاقة

يمكن تحقيق مرونة الطاقة من خلال قدرة الشبكة المصغرة على عزل نفسها من الشبكة الرئيسية وتحقيق الاكتفاء الذاتي.

عندما تواجه الشبكة الرئيسية اضطرابًا أو عدم استقرار ، يتم فصل الشبكة الصغيرة بسرعة وتستمر في توفير الطاقة من مصادر الطاقة المحلية. باستخدام نظام الإدارة المحلي لشبكة microgrid ، يمكن إدارة وتعديل أولويات التحميل واستراتيجيات التحكم على النحو الأمثل. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يكون خطر عدم الاستقرار متوقعًا (على سبيل المثال ، عندما يتم التنبؤ بالطقس القاسي) ، يمكن إعداد الشبكة المصغرة من خلال تبني استراتيجية احترازية عن قصد (مثل تقليل الأحمال غير الحرجة وشحن سعة تخزين البطارية) لزيادة المرونة المستقبلية لـ النظام. إذا واجه أحد موارد الطاقة الموزعة (DER) مشكلة أو خضع للصيانة ، فإن الشبكة المصغرة تتيح إمكانية النسخ الاحتياطي باستخدام إعادة التكوين المستقلة والديناميكية.

4.2 . تحسين تكلفة الطاقة ومرونة الطاقة

يمكن تحقيق تحسين تكلفة الطاقة من خلال قدرة نظام التحكم في الشبكة الصغيرة على استخدام أفضل مزيج من الموارد مثل تخزين الطاقة أو برامج الاستجابة للطلب أو خدمات موازنة الشبكة.

لتمكين الاستهلاك الذاتي للطاقة الخضراء ، يمكن استخدام المصادر المحلية المتجددة لتحل محل كل أو جزء من الطاقة المستهلكة من الشبكة الرئيسية أو مولدات الوقود الأحفوري المحلية – مما يساعد على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المرتبطة بالطاقة. يمكن أن تساعد إضافة تخزين الطاقة المحلي في زيادة استخدام هذا المورد إلى الحد الأقصى عن طريق تخزين الطاقة المتجددة أثناء النهار (الطاقة الشمسية) ، واستهلاك الطاقة المخزنة في الليل عندما لا تعمل الطاقة الشمسية.

ثانيًا ، من الممكن استخدام الشبكات الصغيرة كأصل طاقة مرن وموزع. على سبيل المثال ، يمكن أن تشارك الشبكة المصغرة في الاستجابة للطلب أو موازنة الشبكة عن طريق تحسين جداول التوليد المحلي وتخزين الطاقة وإدارة الأحمال للامتثال لطلب تقليص أو خدمات إضافية – مع مراعاة قيود العملاء ومعدلات تعريفة المرافق.

4.3 . استقلالية الطاقة والطاقة الخضراء

يمكّن التحكم Microgrid من دمج الطاقة المتجددة ذات الأسعار المعقولة وتعزيز السلامة وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وخفض تكاليف الوقود

في كثير من الحالات ، يتم تلبية احتياجات الدولة من الطاقة عن طريق استيراد البترول لتلبية الطلب. وقود الديزل المستخدمة لتوليد الكهرباء يخلق CO كبير 2 الانبعاثات والاعتماد الكبير على واردات الوقود التي تؤثر الاقتصادات المحلية. على سبيل المثال ، في جزر تونغا ، يأتي حوالي 97٪ من إجمالي التوليد حاليًا من مجموعات مولدات الديزل. يمثل ذلك حوالي 12 ميغا لتر (3.2 مليون جالون) من الوقود في عام 2012. فقط 3٪ المتبقية من التوليد تأتي من الطاقة الشمسية. يمكن لتقنية Microgrid أن تحسن بشكل كبير مثل هذه المواقف من خلال توفير إمكانات إدارة الطاقة والطاقة الذكية التي تتيح اختراقًا أعلى لمصادر الطاقة المتجددة ، والتي كانت حتى وقت قريب محدودة بسبب مشاكل الاستقرار والتغير. – انظر المشروع التجريبي REIDS «تطوير تكامل الطاقة المتجددة في سنغافورة» .

4.4 . إمكانية الوصول إلى الطاقة

الحصول على الطاقة هو حق من حقوق الإنسان. تتيح Microgrids الوصول إلى الطاقة بتكلفة معقولة ، عندما تكون في منطقة نائية أو بعيدة عن الشبكة الرئيسية ، من خلال الاكتفاء الذاتي للشبكة الصغيرة.

يمكن للشبكات الصغيرة تسريع نشر الشبكات الذكية بشكل كبير في المناطق النائية وزيادة الوصول إلى الطاقة في البلدان النامية. يعد تنفيذ الشبكة الذكية أمرًا معقدًا ويتطلب تكيفًا كبيرًا للبنية التحتية للشبكة ، الأمر الذي سيستغرق وقتًا. تعد الشبكات الصغيرة بديلاً على المدى القريب لإثبات إمكانات أنظمة الطاقة الذكية الموزعة الآن. في البلدان النامية التي تفتقر إلى شبكة للطاقة ، يمكن أن تكون لامركزية المصادر المتجددة المحلية مستوحاة من التوسع في الهواتف المحمولة ، والتي يمكن أن تتغلب على عقبة الاستثمار في البنية التحتية للاتصالات. وبالمثل ، على المدى القصير ، يمكن للشبكات الصغيرة الأساسية توفير حلول عملية لإنتاج الطاقة وتوصيلها.

5.  الخلاصة

تعتبر اللامركزية في مجال الطاقة تطوراً رئيسياً يمكن أن يساعد في مواجهة تحديات الطاقة في القرن الحادي والعشرين. تستمر التغييرات الفنية والاقتصادية الرئيسية في الحدوث. هناك تقدم كبير فيما يتعلق بموارد الطاقة اللامركزية ، مثل الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات. إنترنت الأشياء تعمل أيضًا – تقود التعاون الجديد وقدرات التحسين. Microgrids هي إحدى الإجابات على حالة تحول الطاقة هذه وتشمل فوائدها موثوقية الطاقة وإمكانية الوصول إلى الطاقة والاستقلال من خلال التوليد المتجدد وتحسين تكلفة الطاقة.

يصعب التنبؤ بمستقبل Microgrids في هذه المرحلة ، ولكن يبدو من الممكن أننا نتحرك في عصر ستكون فيه الشبكات الصغيرة هي القاعدة وليس الاستثناء. تظهر الدراسات المستقبلية أن هذا المستقبل ممكن تقنيًا ويمكن أن يكون وسيلة لإدخال اعتماد واسع النطاق للتوليد المتقطع مثل الطاقة الشمسية أو الرياح . يمكن أن تكون الشبكات الصغيرة إحدى الركائز الأساسية لانتقال الطاقة .