في سيناريو صافي الانبعاثات بحلول 2050 سيزيد عدد المباني السكنية في العالم المزودة بألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية أربعة أضعاف
يتزايد انتشار الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة بسرعة في عام 2022، مثلت الطاقة الكهروضوئية الموزعة – أو التركيبات الكهروضوئية الشمسية الصغيرة التي تولد الكهرباء للتطبيقات السكنية والتجارية والصناعية وخارج الشبكة- 48 ٪ من إضافات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العالمية، وكان نموها السنوي هو الأعلى في التاريخ.
من المتوقع أن يكون النمو السنوي للطاقة الكهروضوئية الموزعة أقوى خلال العامين المقبلين، وفقًا لآخر تحديث لسوق الطاقة المتجددة الصادر عن وكالة الطاقة الدولية.
في عام 2024 ، من المقرر أن تصل إلى 140 جيجاوات، بزيادة أكثر من 30 ٪ مقارنة بمستويات 2022.
تمتلك أستراليا أعلى حصة في العالم من الطاقة الشمسية على الأسطح لكل فرد، مع التركيبات في أكثر من 30 ٪ من منازل البلاد ، تجاوزت السعة 19 جيجاواط في عام 2022. المقدرة 3 جيجاوات من الطاقة الكهروضوئية على الأسطح المتوقع تركيبها هذا العام وحده ستوفر الكهرباء لأكثر من 650 ألف منزل إضافي، أو حوالي 6 ٪ من جميع الأستراليين مساكن، ومن المتوقع أن يتم تطوير 30 جيجاوات أخرى من الطاقة الشمسية على الأسطح بحلول عام 2030.
الهند والبرازيل
النشر يتحرك بسرعة في مناطق أخرى أيضًا، أضاف الاتحاد الأوروبي أكثر من 23 جيجاواط من الطاقة الشمسية على الأسطح في عام 2022، حوالي 16 جيجاواط من الطاقة الكهروضوئية الموزعة قيد التشغيل بالفعل في الهند، والتي تهدف إلى تحقيق 500 جيجاواط من السعة المركبة للكهرباء المولدة من التقنيات القائمة على الوقود غير الأحفوري بحلول عام 2030 في البرازيل، تجاوز نشر الطاقة الكهروضوئية الموزعة التوقعات، حيث تمت إضافة 7.8 جيجاوات العام الماضي وما يقرب من 17 جيجاوات من إجمالي السعة المركبة.
المستقبل
بالنظر إلى المستقبل، في سيناريو صافي الانبعاثات الصفرية لوكالة الطاقة الدولية بحلول عام 2050، زاد عدد المباني السكنية في جميع أنحاء العالم المزودة بألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية أربعة أضعاف، من 25 مليونًا في عام 2020 إلى 100 مليون بحلول عام 2030، ثم يتضاعف إلى 240 مليونًا بحلول عام 2050.
ركيزة من ركائز تحولات الطاقة النظيفة في جميع أنحاء العالم، مما يوفر فوائد للمستهلكين والمناخ.
هناك أيضًا مكاسب اقتصادية: الطاقة الشمسية الكهروضوئية على السطح ، تكنولوجيا توليد الطاقة التي تتطلب معظم العمالة لتركيبها، هي محرك لنمو الوظائف.
الزخم كبير. ما الذي يجب القيام به لضمان جاهزية الشبكات للنمو الهائل الموزع للطاقة الكهروضوئية؟
يعد توقع التحديات أمرًا أساسيًا للحفاظ على التوسع الكهروضوئي الموزع
يساهم اعتماد الطاقة الكهروضوئية الموزع المزدهر في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وفواتير المستهلكين ويمكن أن يدعم كفاءة نظام الطاقة، ومع ذلك ، فإنه يزيد أيضًا من تعقيد إدارة تدفقات الطاقة والحفاظ على استقرار نظام الطاقة ، لا سيما عندما يتعلق الأمر بكيفية توزيع الكهرباء.
نتيجة لذلك ، يحتاج مشغلو نظام النقل وشركات التوزيع إلى رؤية أماكن التثبيت وأدائها بمرور الوقت.
تتطلب الكهروضوئية الموزعة أيضًا أدوات تنبؤ أكثر تعقيدًا لحساب كمية الكهرباء التي يتم إنتاجها من خلال الألواح الكهروضوئية الموزعة والمستهلكة محليًا ، ولإدراج جميع التغييرات المهمة في تغطية الطقس والسحابة.
قدرت دراسة أمريكية أن سوء التنبؤ باعتماد الطاقة الكهروضوئية الموزعة يمكن أن يكلف المرافق 7 ملايين دولار أمريكي لكل تيراواط / ساعة يتم بيعها.
إذا لم تتم إدارة النشر بشكل مناس ، يمكن أن تحدث مشكلات فنية ، بما في ذلك الاضطرابات في الشبكات، مثل انتهاكات حدود الجهد على مستوى التوزيع.
أو ، إذا تجاوز الإنتاج الكهروضوئي الموزع الطلب، فقد تتدفق الكهرباء الزائدة إلى أعلى (من الجهد المنخفض إلى المتوسط أو العالي) ، مما يؤدي إلى إتلاف المحطات الفرعية وأصول الشبكة الأخرى.
يمكن أن يؤدي عدم وجود إدارة مناسبة لنشر الطاقة الكهروضوئية الموزعة والتكامل إلى خلق تحديات اقتصادية ، سواء لشركات التوزيع أو لمستهلكي الكهرباء.
تحصل شركات التوزيع على تعويض عن تكلفة الصيانة والتشغيل والاستثمار في الشبكات من خلال تعريفات ورسوم الشبكة ، والتي يدفعها المستهلكون المتصلون بالشبكة.
إذا لم يتم نقل هذه الرسوم بشكل كافٍ إلى المستهلكين باستخدام PV الموزعة ، فهناك خطر التمييز ، لأن المستهلكين الذين ليس لديهم PV موزعة قد يحتاجون إلى تعويض هذه التكاليف من خلال تعريفات شبكة أعلى ورسوم من نهايتها.
الرقمنة ستفتح الفرص للمستهلكين
يتطلب النشر والتكامل الكهروضوئي الموزع الفعال على نطاق واسع شبكات رقمية وأدوات رقمية حديثة.
ستخفف هذه الابتكارات من تحديات إدارة زيادة السعة الكهروضوئية الموزعة مع تعزيز كفاءة النظام.
يتم بالفعل دعم الرقمنة من خلال ضرورة تقليل الخسائر الفنية والتجارية، وتحسين العمليات التجارية، وخفض التكاليف، قد لا تكون الأدوات اللازمة لمعالجة هذه المشكلات مناسبة تمامًا لتسهيل دمج الطاقة الكهروضوئية الموزعة في مزيج التوريد.
تعتبر المناهج الخاصة بالطاقة الكهروضوئية ضرورية ، مثل مطابقة التوليد الزائد للطاقة الشمسية الكهروضوئية أثناء النهار مع المركبات الكهربائية من خلال الشحن الذكي أو إقران الخلايا الكهروضوئية الموزعة بتخزين البطارية.
يمكن أن تتجنب هذه الحلول تقليص توليد الطاقة الكهروضوئية وتقليل أحمال الذروة وتحسين الإنفاق لتعزيز شبكات الكهرباء.
تشمل الأدوات المتاحة أيضًا سجلات PV الموزعة الممكّنة رقميًا ، والتي يمكن للمستخدمين الوصول إليها من خلال البوابات والتطبيقات عبر الإنترنت.
توفر هذه السجلات المعلومات اللازمة لنشر الكهروضوئية الموزعة بشكل أفضل وإدارة نظام الطاقة الأوسع.
تقوم المحولات الذكية بتحويل التيار المباشر من الألواح الكهروضوئية إلى شبكات الكهرباء التي تحتاج إلى تيار متناوب ويمكنها ضبط الإخراج تلقائيًا للحفاظ على استقرار الشبكة.
يمكن أن تدعم هذه المحولات التحكم في الجهد والتردد ، وتقليل فقد الطاقة ، وتمكين الإدارة الحبيبية للموارد ، وتمكين تحديد أكثر فعالية للأعطال واستعادة الخدمة اللاحقة.
قدرت دراسة في كاليفورنيا أن العواكس الذكية يمكن أن تخلق ما يصل إلى 1.4 مليار دولار أمريكي في المدخرات السنوية من خلال زيادة الموثوقية وجودة الطاقة وكفاءة النظام.
قدرت دراسة أخرى في أستراليا أن اقتران العواكس الذكية بتخزين البطارية بالحجم الأمثل يمكن أن يقلل من انقطاع الطاقة بنسبة 47٪ .
يمكن أن تساعد الأدوات الرقمية لتحليل البيانات من العدادات الذكية ثنائية الاتجاه (التي تقيس تدفقات الكهرباء من الشبكة إلى المستهلكين ومن الألواح الكهروضوئية الموزعة إلى الشبكة) في الكشف عن موقع التركيبات الكهروضوئية الموزعة وتوفير رؤية لأنماط توليد واستهلاك العملاء.
يمكن أن يدعم ذلك بشكل أفضل تخصيص تعريفات ورسوم الشبكة ويساعد شركات التوزيع ومشغلي أنظمة النقل على تحسين التنبؤ وكفاءة النظام. تسمح هذه الأدوات أيضًا لمالكي الطاقة الكهروضوئية الموزعة بالاستجابة للحوافز في الوقت الفعلي ، وتقديم الخدمات للشبكة والانخراط في تداول نظير إلى نظير.
أظهر مشروع تجريبي في أستراليا أن الجيل المتوقع باستخدام الطرق التقليدية كان 200 ميغاواطأعلى من الجيل القريب المتوقع في الوقت الفعلي باستخدام بيانات العدادات الذكية الدقيقة.
عند اقترانه بالرسائل في الوقت الفعلي ، أدى ذلك إلى تقليل فواتير الطاقة بنسبة 35٪ .
العديد من الخيارات لتسريع الرقمنة
يمتلك صانعو السياسات والمنظمون مجموعة من الوسائل للاستفادة من الرقمنة من أجل تحسين إدارة النمو في الطاقة الكهروضوئية الموزعة وإطلاق العنان لإمكاناتها الكاملة لدعم انتقال الطاقة النظيفة.
يمكن أن تشمل التدابير تفويضات لإنشاء سجلات على مستوى المرافق أو على مستوى الولاية أو وطنية للأنظمة الكهروضوئية الموزعة ، كما هو موضح في أستراليا والمملكة المتحدة وكاليفورنيا في الولايات المتحدة.
يمكن أيضًا أن يكون اعتماد محولات ذكية مطلوبًا ، كما هو الحال في أستراليا وإيطاليا والولايات المتحدة في كاليفورنيا وهاواي ونيو مكسيكو ، حيث تناقش البرازيل والهند تدابير مماثلة
أخيرًا، يمكن أن تدعم الولايات نشر العدادات الذكية للتركيبات الكهروضوئية الموزعة وإنشاء منصات لإدارة البيانات ومشاركتها وتحليلها .
يمكن لواضعي السياسات تشجيع روابط مؤسسية أقوى وتخطيط أكثر تنسيقًا بين مشغلي أنظمة النقل وشركات التوزيع – وهو المفتاح لدمج حصص أعلى من الطاقة الكهروضوئية الموزعة.
ومن شأن ذلك أيضًا تسهيل اعتماد التخطيط المتكامل لقطاع الطاقة الذي يستخدم نطاقًا أوسع من مجموعات البيانات في الوقت الفعلي والتحليلات المتقدمة.
يمكن لواضعي السياسات والمنظمين استخدام الأدوات الرقمية لتطوير الحوافز المالية ، مثل إشارات أسعار التجزئة التي تعطي الأولوية لتعظيم الاستهلاك الذاتي الفردي أو الجماعي، خاصة في أوقات الذروة.
يمكنهم أيضًا السماح للطاقة الكهروضوئية الموزعة بتقديم خدمات إضافية لأنظمة الطاقة، مما يساعد شبكة الكهرباء في الحفاظ على التوازن بين التوليد والطلب.
من خلال توفير مثل هذه الخدمات ، يمكن تعويض مالكي أو مجمعي الطاقة الكهروضوئية الموزعين – الكيانات التي تدير مجموعة من الموارد الموزعة المتعددة لتقديم خدمات مثل المرونة في أنظمة الطاقة – مقابل هذه الخدمات.
يمكن لصانعي السياسات أيضًا تعزيز نماذج الأعمال المبتكرة التي تمكّن مجتمعات الطاقة والتداول من نظير إلى نظير للطاقة الكهروضوئية الموزعة بين المستهلكين والمستهلكين (المستهلكين الذين يقومون أيضًا بتوليد الكهرباء).
يتوسع الانتشار الكهروضوئي الموزع بسرعة ، مما يسرع من انتقال الطاقة النظيفة مع الدعوة إلى زيادة التركيز على كيفية إدارة هذا النمو.
ستضمن الرقمنة ، وهي جزء لا يتجزأ من صنع سياسة الطاقة ، إدارة المخاطر الناشئة من النشر السريع للطاقة الكهروضوئية ، وإطلاق العنان للفوائد بالكامل.
تعمل وكالة الطاقة الدولية ، في إطار مبادرة شبكات الكهرباء الرقمية التي يحركها الطلب (3DEN) ، مع البلدان في جميع أنحاء العالم لتعزيز الوعي وتعزيز المعرفة وبناء القدرات ، مما يؤدي إلى سياسات جديدة ومحسّنة لدعم نشر واستخدام التقنيات الرقمية انتقال الطاقة النظيفة.
يمكن العثور على مزيد من التفاصيل في التقرير الرئيسي للمبادرة ، فتح فرص الشبكة الذكية في الأسواق الناشئة والاقتصادات النامية ، والذي تم الكشف عنه في حدث خاص حول الرقمنة من أجل الكفاءة والمرونة وإزالة الكربون في يونيو.
