قد يؤثر تغير المناخ على الاستقرار المستقبلي لأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة – وهو أمر يجب مراعاته عند التخطيط لانتقال الطاقة المتجددة.
تظهر النمذجة التي أجراها باحثون من جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني، أن حجم وتواتر ومدة أحداث توليد الطاقة الشمسية المدمرة، والتي تسمى المنحدرات، ستتغير بشكل كبير خلال القرن المقبل.
يمكن أن تساعد النتائج، التي نُشرت في مجلة Scientific Reports ، في تطوير البنية التحتية للطاقة الشمسية في المستقبل.
أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة – التي تسمى أحيانًا الخلايا الكهروضوئية واسعة النطاق (PV) – هي تكنولوجيا الطاقة المتجددة الأسرع نموًا في أستراليا.
نظرًا لأن الطاقة الشمسية تعتمد على التحويل المباشر لضوء الشمس إلى كهرباء، فهناك تباين متأصل في توليد الطاقة بسبب عوامل مثل الغطاء السحابي والوقت من اليوم والدورات الموسمية والموقع.
يمكن أن يؤدي التباين المفاجئ إلى عدم التطابق بين العرض والطلب على الكهرباء، والتي، إذا لم تتم إدارتها، يمكن أن تتسبب في انقطاع التيار الكهربائي أو تعطل كامل للشبكة .
“يتأثر توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية بالعوامل المناخية، مما يجعلها عرضة لتغير المناخ”، كما يقول شوكلا بودار، المؤلف الرئيسي للدراسة والحاصل على درجة الدكتوراه في كلية الخلايا الكهروضوئية وهندسة الطاقة المتجددة، مضيفا “على سبيل المثال ، قد تتسبب التغييرات التي تطرأ على طريقة مرور السحب فوق الألواح الشمسية في حدوث انخفاضات مفاجئة ( منحدرات ) أو زيادات (ارتفاعات) يمكن أن تتسبب في تقلبات الجهد وانقطاع التيار الكهربائي.”
يقول البروفيسور المشارك Merlinde Kay ، المؤلف المشارك للدراسة والمحاضر في كلية الهندسة الكهروضوئية والطاقة المتجددة: “يمكن أن يؤثر استخدام المزيد من مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة مثل الطاقة الشمسية على استقرار شبكة الكهرباء لأنها يمكن أن توفر الطاقة بشكل متقطع مع مرور السحب”، “لذا ، فإن هذا العمل ضروري لمشغلي الشبكة، المسؤولين عن إدارة وصيانة شبكة كهرباء موثوقة، لفهم كيف ستتغير أحداث المنحدرات مع تغير المناخ حتى يتمكنوا من التخطيط لهذا التبني وفقًا لذلك.”
إدارة سلالم الطاقة الشمسية
بالنسبة للبحث، استخدم الفريق التوقعات المناخية الإقليمية لنمذجة المنحدرات الشمسية حتى عام 2100 في إطار سيناريو متوسط وعالي الانبعاثات، ووجدوا أنه من المرجح أن تصبح أحداث المنحدرات أطول وأكثر تواترًا على الرغم من أن حجمها من المرجح أن يتقلص. التغييرات أكثر أهمية في ظل الانبعاثات العالية – وهو السيناريو الذي تتجه أستراليا نحوه حاليًا.
يقول بودار: “بشكل عام ، هذا يعني أننا يجب أن نتوقع أن تصبح المنحدرات الشمسية أكثر شيوعًا خلال القرن المقبل مع تغير المناخ ، على الرغم من أن هذا يختلف بين المواقع والانبعاثات المستقبلية”، “بالنسبة لمشغلي الشبكة، فهذا يعني أنهم بحاجة إلى أن يكونوا مستعدين بالتقنيات والاستراتيجيات المناسبة لإدارة المزيد من مشكلات التقطع المنتظم.”
من الممكن إدارة التقلبات التي تسببها المنحدرات الشمسية من خلال تكنولوجيا التخزين الشامل، وتنويع مزيج الطاقة المتجددة في الشبكة.
يقول كاي: “خلال أحداث التكثيف، يمكن للبطاريات الكبيرة تخزين الطاقة الشمسية الزائدة للمساعدة في تقليل الضغط على الشبكة”، “في حدث التدرج، يمكن إعادة الطاقة المخزنة إلى الشبكة للمساعدة في تعويض الخسارة في الطاقة الشمسية والحفاظ على استقرار الشبكة.
وأضاف ” أن الجمع بين هذا وبين تقنيات الطاقة المتجددة مثل الرياح، التي يمكن أن تعمل في الليل، أمر ضروري أيضًا ، وتعمل بالفعل بشكل جيد في أماكن أخرى”.
يعد بناء مزارع الطاقة الشمسية في المواقع المثلى استراتيجية أخرى للتخفيف من منحدرات الطاقة، يأمل الباحثون أن تساعد نتائج دراستهم في إرشاد التطورات المستقبلية لمزارع الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم، وهو أمر سوف يتطلعون إلى تحديده بشكل أكبر في الأبحاث المستقبلية.
يقول بودار: “يمكن تطبيق إطار العمل الذي قمنا بتطويره هنا لدراسة أحداث المنحدرات المستقبلية باستخدام النمذجة المناخية في أماكن مختلفة حول العالم لضمان عمليات الشبكة المثلى في المستقبل مع تغير المناخ”.
