مع توسع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية، يقول العلماء، إن دمج بيانات المناخ والتنبؤات المناخية أمر أساسي لجعل الأنظمة المتجددة أقوى.
يتسارع السباق نحو الطاقة المتجددة، ورغم كل التحديات التي تلوح في الأفق لأزمة المناخ، تلوح بوادر التقدم جلية: فالألواح الشمسية بدأت تغطي الصحاري، وتوربينات الرياح تنتشر على السواحل، وسدود الطاقة الكهرومائية تستغل الأنهار القوية لتوليد الكهرباء دون تلوث الكربون الذي جعل الوقود الأحفوري أكبر مسبب للاحتباس الحراري.
تُظهر بيانات جديدة من الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) أن القدرة الإنتاجية العالمية من الطاقة المتجددة نمت بمعدل قياسي بلغ 585 جيجاواط في عام 2024، وهو ما يمثل أكثر من 90% من إجمالي الطاقة الجديدة المضافة عالميًا، وهو أسرع معدل نمو سنوي منذ عقدين.
ومع ذلك، ومع اكتساب الدفع نحو مصادر الطاقة المتجددة زخما متزايدا ــ بفضل انخفاض التكاليف والحاجة الملحة للتخلص التدريجي من النفط والغاز والفحم ــ يحذر الخبراء من أن تغير المناخ، الناجم إلى حد كبير عن عقود من احتراق الوقود الأحفوري، أصبح الآن يشكل بشكل متزايد ــ وفي بعض الحالات يهدد ــ الطريقة التي يتم بها إنتاج الطاقة النظيفة.
تقلباتٍ أعاقت توليد الطاقة المتجددة
ازداد هذا الاتجاه وضوحًا في عام ٢٠٢٣، حيث اتسم بتقلباتٍ أعاقت توليد الطاقة المتجددة عالميًا.
ارتفعت درجات الحرارة بمقدار 1.45 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية، وأدى التحول من ظاهرة النينيا إلى النينيو إلى تغيير أنماط هطول الأمطار والرياح والإشعاع الشمسي.
قدّم حامد بستاني، خبير المناخ والطاقة في المنظمة العالمية للأرصاد الجوية ، مثالاً صارخاً على هذا التأثير، وقال في مقابلة مع أخبار الأمم المتحدة: “في السودان وناميبيا، انخفض إنتاج الطاقة الكهرومائية بأكثر من 50% بسبب انخفاض غير معتاد في هطول الأمطار”.
وفي السودان، بلغ إجمالي هطول الأمطار 100 مليمتر فقط (أقل من أربع بوصات) في عام 2023 ــ وهو أقل من نصف المتوسط الوطني على المدى الطويل.
أوضح باستاني قائلاً: “في هذا البلد، تُشكّل الطاقة الكهرومائية حوالي 60% من إجمالي إنتاج الكهرباء، وقد يكون لهذه التخفيضات آثارٌ كبيرة”، مشيرًا إلى أن نظام الطاقة يدعم عددًا كبيرًا من السكان يتزايد بسرعة، ويبلغ عددهم حوالي 48 مليون نسمة.
لم تقتصر هذه التحولات على الطاقة الكهرومائية، بل أظهرت طاقة الرياح أيضًا علامات إجهاد في ظل الظروف المناخية المتغيرة.
لم تشهد الصين، التي تُمثل 40% من إجمالي طاقة الرياح البرية العالمية، سوى زيادة طفيفة في الإنتاج تراوحت بين 4% و8% في عام 2023، حيث أدت شذوذات الرياح إلى تعطيل توليد الطاقة.
وفي الهند، انخفض الإنتاج في ظل ضعف رياح الرياح الموسمية، بينما شهدت بعض المناطق في أفريقيا خسائر أكبر، حيث انخفض إنتاج الرياح بنسبة تتراوح بين 20% و30%.
زيادة أداء الألواح الشمسية مدفوعة بالمناخ
في غضون ذلك، شهدت أمريكا الجنوبية انعطافًا في الميزان، فقد عززت السماء الصافية وارتفاع الإشعاع الشمسي أداء الألواح الشمسية، لا سيما في دول مثل البرازيل وكولومبيا وبوليفيا.
ونتيجة لذلك، شهدت المنطقة زيادة بنسبة تتراوح بين أربعة وستة في المائة في توليد الطاقة الشمسية – وهي زيادة مدفوعة بالمناخ والتي ترجمت إلى ما يقرب من ثلاثة تيراواط في الساعة من الكهرباء الإضافية، وهو ما يكفي لتشغيل أكثر من مليوني منزل لمدة عام بمعدلات استهلاك متوسطة.
توضح روبرتا بوسكولو، مديرة مكتب المنظمة العالمية للأرصاد الجوية في نيويورك، والتي كانت سابقًا مسؤولة عن أعمال المناخ والطاقة في الوكالة: “هذا مثال جيد على كيف يُمكن لتقلبات المناخ أن تُتيح فرصًا في بعض الأحيان”.
وتضيف: “في أوروبا أيضًا، نشهد زيادة في أيام الإشعاع الشمسي المرتفع، مما يعني أن الطاقة الشمسية تزداد كفاءةً بمرور الوقت”.
بوسكولو وباستاني من بين المساهمين في دراسة حديثة أجرتها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، والوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) والتي تبحث في كيفية تأثير الظروف المناخية في عام 2023، والتي تشكلها ظاهرة النينيو، والاحتباس الحراري والظواهر المتطرفة الإقليمية، على توليد الطاقة المتجددة والطلب على الطاقة في جميع أنحاء العالم.
الأنظمة المبنية على الاستقرار
بوسكولو، التي أمضت سنواتٍ في العمل على تقاطع علوم المناخ وسياسات الطاقة، تُسارع إلى الإشارة إلى هشاشة البنية التحتية للطاقة المتجددة.
فالسدود ومزارع الطاقة الشمسية وطواحين الهواء جميعها مصممةٌ بناءً على أنماط مناخية سابقة، مما يجعلها عرضة لتغير المناخ.
لنأخذ الطاقة الكهرومائية كمثال. تعتمد السدود على تدفقات موسمية متوقعة، غالبًا ما تغذيها مياه ذوبان الثلوج أو جريان الأنهار الجليدية.
وقالت: “ستكون هناك زيادة قصيرة المدى في الطاقة الكهرومائية مع ذوبان الأنهار الجليدية، لكن بمجرد ذوبان تلك الأنهار الجليدية، سيختفي الماء أيضًا، وهذا أمر لا رجعة فيه – على الأقل وفقًا للمقاييس الزمنية البشرية”.
يتكشف هذا النمط بالفعل في مناطق مثل جبال الأنديز والهيمالايا، إذا اختفت مياه ذوبان الجليد، فستحتاج الدول إلى تغيير أساليب توليد الطاقة، وإلا ستواجه عجزًا طويل الأمد في الطاقة.
على سبيل المثال، أشار تقرير صدر مؤخرا عن برنامج الأمم المتحدة للبيئة إلى أن ارتفاع مستويات سطح البحر والعواصف القوية تشكل مخاطر متزايدة على مرافق إنتاج الطاقة، بما في ذلك مزارع الطاقة الشمسية الواقعة بالقرب من السواحل.
وعلى نحو مماثل، قد تؤدي حرائق الغابات المتزايدة الشدة والمتكررة إلى تدمير خطوط الكهرباء وانقطاع التيار الكهربائي عن مناطق بأكملها، في حين قد تؤدي الحرارة الشديدة إلى تقليل كفاءة الألواح الشمسية وإجهاد البنية الأساسية للشبكة الكهربائية ــ تماماً كما يصل الطلب على التبريد إلى ذروته.
محطات الطاقة النووية وخطر التغير المناخي
قالت بوسكولو: “لقد رأينا محطات طاقة نووية لا تعمل بسبب نقص المياه.. للتبريد”. مع تزايد وتيرة موجات الحر وانخفاض منسوب الأنهار، قد لا تكون بعض المنشآت النووية القديمة صالحة للاستخدام في مواقعها الحالية.
هذا أمرٌ آخر ينبغي النظر إليه بنظرة مختلفة في المستقبل، فعندما نُصمّم ونبني ونُخطط للبنية التحتية لتوليد الطاقة، علينا أن نُفكّر في مناخ المستقبل، لا في مناخ الماضي.
التكيف مع المستقبل .. البيانات والذكاء الاصطناعي
تؤكد بوسكولو، أن هناك أمراً واحداً، قائلة “كوكبنا يتجه نحو مستقبل ستكون فيه الكهرباء، وخاصة من المصادر المتجددة، محورية، ستكون وسائل نقلنا كهربائية، وطهينا كهربائيًا، وتدفئتنا كهربائية، لذا، إن لم يكن لدينا نظام كهرباء موثوق، فسينهار كل شيء، سنحتاج إلى هذا الذكاء المناخي عندما نفكر في كيفية تغيير أنظمة الطاقة لدينا، وضمان موثوقيتها ومرونتها في المستقبل.
من أجل التكيف، أكد الخبيران على الحاجة إلى تبني ما يسميانه الذكاء المناخي ــ دمج توقعات المناخ والبيانات والعلوم في كل مستوى من مستويات تخطيط الطاقة.
أوضح باستاني قائلاً: “في الماضي، كان مخططو الطاقة يعتمدون على المتوسطات التاريخية. لكن الماضي لم يعد دليلاً موثوقاً، نحتاج إلى معرفة حالة الرياح في الموسم المقبل، وحالة هطول الأمطار في العام المقبل- وليس فقط ما كان عليه قبل عقد من الزمن”.
في تشيلي، على سبيل المثال، ارتفع إنتاج الطاقة الكهرومائية بنسبة تصل إلى 80% في نوفمبر 2023، نتيجةً لهطول أمطار غزيرة غير عادية.
وعود وتحديات التخطيط الذكي مناخيًا في دول الجنوب
ورغم أن هذه الزيادة ناجمة عن تغير المناخ، يقول الخبراء، إن التنبؤات الموسمية المتقدمة يمكن أن تساعد مشغلي السدود على توقع مثل هذه الأحداث مستقبلًا بشكل أفضل وإدارة الخزانات لتخزين المياه بكفاءة أكبر.
وبالمثل، يمكن لعمال مزارع الرياح استخدام التوقعات لجدولة الصيانة خلال فترات انخفاض الرياح، مما يقلل من فترات التوقف ويتجنب الخسائر.
كما يمكن لمشغلي شبكات الطاقة التخطيط لارتفاعات الطاقة خلال موجات الحر أو الجفاف.
قال باستاني: “لدينا الآن توقعات تتراوح بين بضع ثوانٍ إلى عدة أشهر، ولكل منها تطبيق محدد – بدءًا من موازنة الشبكة الكهربائية الفورية ووصولًا إلى قرارات الاستثمار طويلة الأجل”.
يُقدّم الذكاء الاصطناعي يد العون: تستطيع نماذج التعلم الآلي المُدرّبة على بيانات المناخ والطاقة الآن التنبؤ بتقلبات الموارد بدقة ووضوح أعلى.
يُمكن لهذه الأدوات أن تُساعد في تحسين توقيت نشر بطاريات التخزين أو نقل الطاقة بين المناطق، مما يجعل النظام أكثر مرونةً واستجابةً.
وأوضح باستاني: “هذه النماذج يمكن أن تساعد المشغلين على توقع التقلبات في الرياح أو هطول الأمطار أو الإشعاع الشمسي بشكل أفضل”، على سبيل المثال، أوضح مشروعان صغيران حديثان للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية في مجال الطاقة كيفية تطبيق الذكاء الاصطناعي في تخطيط الطاقة المتجددة على أرض الواقع.
ففي كوستاريكا، تعاونت الوكالة مع هيئات الطاقة الوطنية لتطوير وتنفيذ نموذج قائم على الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بسرعة الرياح على المدى القصير.
وقد دُمجت هذه الأداة الآن في منصة التنبؤ بالطاقة الداخلية لمعهد كوستاريكا للكهرباء، مما يُسهم في تحسين العمليات في مزارع رياح مختارة.
في تشيلي، ركّز مشروع آخر على تقنية الطاقة الشمسية العائمة، مستخدمًا الذكاء الاصطناعي لتقدير معدلات التبخر في الخزانات. أظهرت النتائج، المُدمجة الآن في منصة Solar Energy Explorer الرسمية في تشيلي، أن الألواح الشمسية العائمة قادرة على خفض تبخر المياه بنسبة تصل إلى 85% في الصيف، بمتوسط وطني يبلغ 77% .
تتجلى وعود وتحديات التخطيط المتجدد الذكي مناخيًا في أوضح صورها في دول الجنوب العالمي، فعلى سبيل المثال، تتمتع أفريقيا ببعضٍ من أفضل إمكانات الطاقة الشمسية في العالم، ومع ذلك، لا تُمثل سوى 2% من إجمالي الطاقة المتجددة المُركّبة في العالم.
لماذا هذه الفجوة؟ تُشير بوسكولو إلى نقص البيانات والاستثمار.
في أجزاء كثيرة من الجنوب العالمي، لا تتوفر بيانات رصدية كافية لوضع توقعات دقيقة أو تمويل مشاريع الطاقة، يحتاج المستثمرون إلى رؤية توقعات طويلة الأجل موثوقة، بدون ذلك، تكون المخاطر عالية جدًا.
تعمل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية على تحسين رصد الطقس والطاقة في المناطق المحرومة، إلا أن التقدم المحرز متفاوت، وتدعو الوكالة إلى زيادة التمويل لشبكات البيانات المحلية، وتخطيط الطاقة عبر الحدود، وخدمات المناخ المصممة خصيصًا لتلبية الاحتياجات الإقليمية.
وأضافت بوسكولو: “لا يقتصر الأمر على التخفيف من آثار تغير المناخ فحسب، بل يُمثل فرصةً للتنمية، فالطاقة المتجددة قادرة على توفير الكهرباء للمجتمعات، ودفع عجلة النمو الصناعي، وخلق فرص عمل، إذا ما صُممت الأنظمة على النحو الأمثل”.
ويرى باستاني، أن هناك حاجة إلى تبادل البيانات العالمية بين شركات الطاقة وعلماء المناخ، فهناك إمكانات هائلة غير مستغلة في البيانات التي يجمعها القطاع الخاص… فدمج الملاحظات التاريخية واللحظية من محطات الطاقة – الشمسية، وطاقة الرياح، والطاقة الكهرومائية، وحتى النووية – يمكن أن يُحسّن نماذج الطقس والمناخ بشكل كبير،وهذا وضع مربح للجميع.
تنويع محفظة الطاقة للتكيف
يُعدّ تنويع مصادر الطاقة إجراءً رئيسيًا آخر لضمان الطاقة النظيفة في المستقبل القريب.
ويوضح باستاني، أن الاعتماد المفرط على مصدر متجدد واحد فقط قد يُعرّض الدول لتغيرات مناخية موسمية أو طويلة الأمد.
في أوروبا، على سبيل المثال، يتزايد قلق مخططي الطاقة بشأن ما يُسمى بـ “dunkelflaute” (أو “الطقس الغائم بلا رياح” – وهي فترة من الطقس الغائم بلا رياح في الشتاء تُضعف توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على حد سواء).
وقد دفعت هذه الظاهرة، المرتبطة بأنظمة الضغط العالي المعروفة باسم “الظلام المضاد للأعاصير”، إلى دعوات لزيادة تخزين الطاقة وتوفير الطاقة الاحتياطية.
قال باستاني: “إن التنوع في مصادر الطاقة، بما في ذلك الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية وتخزين البطاريات، وحتى المصادر منخفضة الكربون (مثل الطاقة الحرارية الأرضية)، أمرٌ ضروري، لا سيما مع تزايد وتيرة الطقس المتطرف”.
نحو المستقبل
مع تسارع العالم نحو مستقبل يعتمد على الطاقة المتجددة، باتت معالجة تحديات تغير المناخ أمرًا حتميًا.
وتُبرز التقلبات التي شهدناها في عام ٢٠٢٣ الحاجة إلى تخطيط وبنية تحتية ذكية مناخيًا قادرة على تحمل التغيرات غير المتوقعة في أنماط الطقس.
ولكي تحقق الطاقة المتجددة وعدها حقا، يتعين على العالم أن يستثمر ليس فقط في توسيع القدرات ، ولكن أيضا في بناء نظام مرن وقادر على التكيف ومستنير بأفضل ما هو متاح من علوم المناخ.
يؤكد خبيرا المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، حامد بستاني وروبرتا بوسكولو، على أهمية دمج الذكاء المناخي في أنظمة الطاقة لضمان موثوقيتها ومرونتها، ومن خلال الاستفادة من التنبؤات المتقدمة والذكاء الاصطناعي، يمكننا توقع هذه التغيرات والتكيف معها بشكل أفضل، مما يُحسّن إنتاج الطاقة المتجددة ويحمي مستقبلنا.
إن مستقبل الطاقة لا يقتصر على زيادة توربينات الرياح والألواح الشمسية فحسب، بل يشمل أيضاً ضمان قدرتها على تحمل القوى التي من المفترض أن تخففها.
