زيادة كفاءة توليد ونقل الطاقة تقلل من تلوث الهواء 40%.. 10ملايين حالة وفاة مبكرة عالميًا سنويا بسبب الوقود الأحفوري وانبعاثات الجسيمات الدقيقة
تحسين كفاءة النقل والتطوير بين 5% و33% يقلل متوسط الانبعاثات العالمية بنسبة40%
يمكن أن يقلل الاستثمار في أنظمة النقل والتوزيع الكهربائي بشكل كبير من تلوث الهواء.
على الصعيد العالمي، يمكن أن تُعزى 10.2 مليون حالة وفاة سنوية مبكرة إلى توليد الطاقة من الوقود الأحفوري وانبعاثات PM 2.5 المصاحبة (جسيمات دقيقة قابلة للاستنشاق يقل حجمها عن 2.5 من المليون من المتر)، وهو جزء كبير من الذي يأتي من قطاع الكهرباء.
عندما تكون هناك أوجه قصور في النظام الكهربائي، يجب إنتاج المزيد من الطاقة للتعويض، مما يؤدي إلى انبعاثات زائدة مما يسمى “التوليد التعويضي”، هناك فرص تم استكشافها جيدًا لتقليل الانبعاثات من طريقة استهلاك الكهرباء وتوليدها؛ ومع ذلك ، توجد أبحاث قليلة نسبيًا حول إمكانية الحد من تلوث الهواء الناتج عن توصيل الكهرباء من المولد إلى المستهلك.
قام الباحثون بقياس تلوث الهواء الناتج عن عدم الكفاءة في شبكات النقل والتوزيع ، وفحصوا فرص الحد من الانبعاثات من خلال التنظيم على المستويات المتعددة الجنسيات والمحلية، وقارنوا تكلفة هذه التخفيضات المحتملة للانبعاثات بتكلفة الاستثمار في طاقة متجددة.
نشر الباحثون أعمالهم في مجلة الطاقة الأمريكية، قادتها لورين جانيك، طالبة جامعية في الهندسة المدنية والبيئية (CEE) ، وديستيني نوك، الأستاذة المساعدة في أوروبا الوسطى والشرقية والهندسة والسياسة العامة.
مقارنة الكهرباء المولدة في 142 دولة
من خلال مقارنة الكهرباء المولدة في بلد معين بالكهرباء التي يتم توصيلها للمستخدمين النهائيين، حددتا جانيك ونوك، النسبة المئوية للانبعاثات الناتجة عن التوليد التعويضي في 142 دولة، ووجدوا تباينًا كبيرًا في هذه الأمور، بدءًا من انخفاض 2٪ من إجمالي التوليد المفقود في سنغافورة، إلى 60٪ من إجمالي التوليد في هايتي، والوصول إلى 5٪ في الولايات المتحدة.
وهذا له تأثير قوي بشكل خاص على تلوث الهواء في البلدان، تعتمد على مصادر طاقة كثيفة الكربون، على نطاق عالمي، يلزم توفير حوالي 2100 تيراواط ساعة من التوليد التعويضي بسبب خسائر النقل والتطوير.
فعالية تخفيضات الانبعاثات ضمن السيناريوهات المختلفة
في تحليل العديد من السيناريوهات، وجد الفريق أن تحسين كفاءة النقل والتطوير بنسبة تتراوح بين 5% و 33% سيقلل متوسط الانبعاثات العالمية بنسبة تصل إلى 40%، تختلف فعالية تخفيضات الانبعاثات ضمن السيناريوهات المختلفة حسب نوع الملوث، ونوع التوليد السائد، خاصة الفحم أو النفط، يرتبط أيضًا بفرص خفض الانبعاثات بسبب التوليد التعويضي.
يوجد في الولايات المتحدة العديد من الهيئات التنظيمية دون الوطنية، وأبرزها شركة الموثوقية الكهربائية لأمريكا الشمالية (NERC) ، التي تعمل تحت إشراف فيدرالي لتطوير وإنفاذ قواعد الموثوقية لأنظمة نقل الطاقة الكهربائية السائب، تقدم المناطق المختلفة داخل NERC ملفات تعريف طاقة مختلفة، مما يعني فرصًا مختلفة لتقليل خسائر T & D.
سقف 5% على الخسائر
بشكل عام ، يمكن لسيناريو الطموح الكبير للتنظيم (سقف 5% على الخسائر) أن يخفض التوليد التعويضي في المتوسط بنحو 60%، حوالي 3% من إجمالي توليد الطاقة في الولايات المتحدة، يؤثر المصدر الذي تولد منه الدول طاقتها مرة أخرى في قدرتها على خفض الانبعاثات من خلال زيادة كفاءة T & D.
لعب سياسة الدولة أيضًا دورًا رئيسيًا ، حيث تتمتع ولايات مثل داكوتا الشمالية (التي تعتمد بشكل كبير على الفحم) وتكساس (التي تعتمد على الغاز الطبيعي) بفرص على مستوى الولاية يمكن أن تقلل بشكل كبير من الانبعاثات الناتجة عن التوليد التعويضي.
قالت نوك: “من المهم أن ندرك أنه في حين أن تحسين خسائر النقل والتطوير لن يعوض تمامًا عن الاعتماد على الوقود الأحفوري، إلا أنه يمكن أن يقلل الانبعاثات الحالية أثناء انتقالنا، ويقلل المبلغ الإجمالي للتوليد المتجدد الذي سنحتاج إلى بنائه”.
خسائر النقل والتطوير
وفيما يتعلق بخسائر النقل والتطوير نفسها، فقد ميزوا بين الخسائر الفنية الناتجة عن عدم كفاءة البنية التحتية، والخسائر غير الفنية الناتجة عن السرقة أو الخطأ، أشارتا الباحثتان إلى أنه يمكن القضاء على الخسائر الفنية عن طريق استبدال البنية التحتية القديمة T & D بخطوط أحدث عالية الجهد.
وبالمثل، من الأفضل تقليل الخسائر غير الفنية عن طريق الحد من سرقة الكهرباء، ونشر العدادات الذكية، وفرض قدر أكبر من المساءلة في دفع الفواتير.
في مقارنة التكلفة لكل طن من ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) الذي تم تخفيفه ، وجدوا أن العدادات الذكية في الولايات المتحدة لديها متوسط تكلفة تخفيف يبلغ 1100 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون ، مقارنة بـ 700 دولار للطن لتوربينات الرياح ، و 1.280 دولارًا للطن للطن، محطات الطاقة الشمسية، لا يزال يتعين إجراء تقديرات التكلفة للنشر الشامل للعدادات الذكية ، وتعتمد الطاقة المتجددة على الظروف الجوية.
تقدر جانيك ونيوك أنه في سيناريو الطموح المعتدل للولايات المتحدة بحد أقصى 33٪ من خسائر T & D الحالية ، فإن توربينات الرياح ستكون أكثر فعالية من حيث التكلفة ؛ ومع ذلك ، في سيناريو الطموح المرتفع بنسبة 5% ، تصبح العدادات الذكية أكثر فعالية من حيث التكلفة، قد يكون للعدادات الذكية أيضًا تأثير أكبر في مناطق أخرى من العالم حيث تكون الخسائر غير الفنية أعلى، بالإضافة إلى الفوترة الآلية.
العدادات الذكية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية
وخلص الفريق إلى “نلاحظ أن البلدان تستخدم مجموعة من الأساليب (العدادات الذكية، وطاقة الرياح، ونشر الطاقة الشمسية) كجزء من استراتيجياتها لإزالة الكربون”،”قد تكون العدادات الذكية أرخص في بعض الحالات، ويجب أن تستند التركيبة الصحيحة من العدادات الذكية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية إلى التحليل المكاني، في حين أن الطاقة المتجددة لها فوائد أخرى تتجاوز الحد من انبعاثات الكربون ، حتى في المستقبل المرتفع المتجدد، فإن العدادات الذكية ستكون مفيدة لأنها ستقلل من الطلب على الكهرباء ، مما يؤدي إلى احتياجات استثمارية أقل في طاقة التوليد “.
