الطقس يرفع فاتورة الكهرباء النظيفة.. دراسة تكشف تحديات نظام المطابقة 24/7
مطابقة استهلاك الكهرباء بالطاقة النظيفة كل ساعة تحقق خفضًا للانبعاثات لكن بثمن مرتفع
كشفت دراسة حديثة أجراها باحثون من كلية NYU Tandon للهندسة ومعهد MIT أن مطابقة استهلاك الكهرباء مع إنتاج الكهرباء النظيفة على مدار الساعة (24/7 Clean Power Matching)، رغم قدرتها على خفض الانبعاثات الكربونية، تفرض تكاليف أعلى بكثير مما أشارت إليه التقديرات السابقة، نتيجة التقلبات السنوية في إنتاج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بفعل تغيرات الطقس.
وتأتي الدراسة في وقت يتزايد فيه الطلب العالمي على الكهرباء مدفوعًا بالتوسع في تطبيقات الذكاء الاصطناعي، ومراكز البيانات، والتقنيات الرقمية الجديدة، بالتزامن مع تعهدات متزايدة من الشركات بالاعتماد على كهرباء خالية من الكربون للحد من بصمتها البيئية.
وأوضح الباحثون، أن تقييم الأثر الحقيقي للكهرباء النظيفة ليس بالأمر السهل، لأن إنتاج الكهرباء من مصادر متجددة مثل الشمس والرياح يتغير من ساعة إلى أخرى ومن عام إلى آخر تبعًا للظروف المناخية، وهو ما يجعل الالتزام بالمطابقة الكاملة بين الاستهلاك والإنتاج أكثر تعقيدًا وتكلفة.
واعتمدت الدراسة، المنشورة في دورية Environmental Science & Technology، على نماذج متقدمة لمحاكاة تشغيل شبكات الكهرباء، شملت بيانات الطقس خلال تسع سنوات مختلفة، بدلاً من الاعتماد على بيانات عام واحد فقط كما فعلت معظم الدراسات السابقة.
تقلبات الرياح والشمس تزيد تكلفة تشغيل الكهرباء النظيفة
وركز الباحثون على إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام الكهرباء، باعتباره أحد الحلول الواعدة لإزالة الكربون من الصناعات الثقيلة، مع الإشارة إلى أن النتائج تنطبق أيضًا على مراكز البيانات وغيرها من المنشآت كثيفة الاستهلاك للكهرباء.
وأظهرت النتائج، أن تكلفة الالتزام بالمطابقة الكهربائية كل ساعة تزيد على المطابقة السنوية، إذ تراوح الفارق بين 0.68 و1.18 دولار لكل كيلوجرام من الهيدروجين المنتج، بينما يبلغ متوسط تكلفة إنتاج الهيدروجين التقليدي من الوقود الأحفوري نحو دولار واحد فقط لكل كيلوجرام.
كما بيّنت الدراسة أن تصميم المشروعات اعتمادًا على بيانات طقس لسنة واحدة قد يؤدي إلى نقص في إمدادات الكهرباء النظيفة خلال ساعات عديدة عند تغير الظروف المناخية في السنوات اللاحقة.
محطات رياح وطاقة شمسية بقدرات أكبر
وللتغلب على هذه المشكلة، يحتاج المطورون إلى إنشاء محطات رياح وطاقة شمسية بقدرات أكبر من الاحتياجات الفعلية، إلى جانب استخدام محللات كهربائية أكبر لتشغيل إنتاج الهيدروجين بمرونة، وإنشاء مرافق واسعة لتخزين الهيدروجين، وهو ما يرفع التكلفة الإضافية إلى نحو 1.29 دولار لكل كيلوجرام مقارنة بنظام المطابقة السنوية.
وأشار الباحثون إلى أن هناك بدائل أقل تكلفة يمكن أن تحقق معظم الفوائد البيئية، مثل الاكتفاء بمطابقة 80% إلى 90% من استهلاك الكهرباء مع مصادر نظيفة، وهو ما يقلل التكاليف مع الحفاظ على معظم خفض الانبعاثات.
كما أوضحت الدراسة أن المناطق التي تطبق بالفعل سياسات قوية لدعم الطاقة المتجددة قد لا تحتاج إلى تطبيق المطابقة اللحظية الكاملة، إذ يمكن للمطابقة السنوية أن تحقق نتائج بيئية متقاربة بتكلفة أقل بكثير.
وقال الباحث الرئيسي للدراسة، دهاريك إس. مالابراجادا، إن تصميم مشروعات يفترض أن تعمل لعقود اعتمادًا على بيانات طقس لعام واحد فقط يمنح صورة متفائلة أكثر من الواقع بشأن التكاليف والأداء، مؤكدًا أن مراعاة التغيرات المناخية بين السنوات أصبحت ضرورية عند تخطيط استثمارات الطاقة النظيفة مستقبلًا.
