خوارزمية جديدة تختار مواقع مشروعات الطاقة داخل المدن وفق احتياجات السكان

طوّر باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية خوارزمية جديدة تساعد على تحديد المواقع المناسبة لإنشاء مشروعات توليد الكهرباء أو تخزينها داخل المدن، مع الأخذ في الاعتبار ليس فقط احتياجات شبكة الكهرباء والبنية التحتية، وإنما أيضًا أولويات المجتمعات المحلية والعوامل الاجتماعية والاقتصادية والتنظيمية.

وتختلف الأداة الجديدة عن الأساليب التقليدية التي تركز بصورة أساسية على الملاءمة الفنية للموقع، إذ تدمج كذلك تكلفة الوصول إلى البنية التحتية للشبكة، وقواعد تقسيم المناطق، والتأثيرات التاريخية والسياحية، والضوضاء، إلى جانب السياسات المحلية واحتياجات السكان.

ونُشرت الدراسة في دورية Energies.

اختيار موقع محطة الكهرباء لا يتعلق بالشبكة فقط

يرى الباحثون أن إدخال منشأة طاقة كبيرة إلى مدينة مكتظة بالسكان يتطلب أكثر من مجرد العثور على موقع قريب من شبكة الكهرباء.

فعلى سبيل المثال، قد لا يكون إنشاء منشأة كبيرة لتخزين الكهرباء بالبطاريات بجوار معلم محلي مهم أو موقع تاريخي مناسبًا، حتى لو كان الموقع من الناحية الفنية قريبًا من البنية التحتية المطلوبة.

وقال الباحث رودني إيتيكي إن لوائح تقسيم المناطق والضوضاء، التي تهدف إلى حماية المناطق السكنية والأنشطة السياحية، يمكن أن تقلل المواقع المتاحة لمشروعات الطاقة بنسبة تتراوح بين 20% و30%.

كما تضع الخوارزمية في حساباتها التأثير المحتمل لأي مشروع على القيمة التاريخية والمعمارية للمنطقة.

وأوضح إيتيكي أن الأساليب السابقة كانت تبدأ غالبًا برسم تخطيطي لنظام الطاقة، ثم تختار الموقع بناءً على البنية التحتية، دون إدماج احتياجات المجتمع الفعلية في عملية اتخاذ القرار.

خوارزمية تجمع بين الطاقة والتخطيط الحضري

صُممت الأداة الجديدة لاستخدامها من جانب شركات المرافق ومخططي المشروعات، وتجمع بين محاكي لشبكة الكهرباء ونظام لتحديد أوزان مختلفة للعوامل المؤثرة في القرار.

وتشمل هذه العوامل سياسات الطاقة، والقواعد المحلية، ومدخلات مخططي الشبكات والتخطيط الحضري، إلى جانب آراء أصحاب المصلحة وأفراد المجتمع.

ولا تقتصر الخوارزمية على نوع واحد من مصادر الطاقة، كما يمكن تعديلها مع تغير السياسات واللوائح المحلية.

وبناءً على هذه المعطيات، تستطيع الأداة تحديد نوع مشروع الطاقة المناسب، وموقعه، وحجمه بما يتلاءم مع ظروف المدينة وأولوياتها.

أولويات كل مدينة تحدد شكل المشروع

ومن أبرز جوانب الأداة الجديدة قدرتها على عكس القيم والأولويات الخاصة بكل مجتمع.

ففي مدينة تسعى إلى جذب سكان جدد، على سبيل المثال، يمكن إعطاء الأولوية لتوفير الكهرباء بأسعار مناسبة وخلق وظائف جديدة في قطاع التصنيع.

أما المدن التي تضم مراكز بيانات تعتمد على الذكاء الاصطناعي وقواعد عسكرية، فقد تعطي أولوية أكبر لموثوقية إمدادات الكهرباء وأمن الطاقة.

وبذلك لا تقدم الخوارزمية إجابة واحدة ثابتة لجميع المدن، وإنما تسمح بتغيير أوزان العوامل وفق أهداف المجتمع والظروف المحلية.

محاكاة الطلب على الكهرباء على مدار 24 ساعة

ولا تكتفي الأداة بتحليل المواقع على الخريطة، إذ تستخدم نموذجًا لمحاكاة قدرة شبكة الكهرباء من خلال محاكاة الطلب على الطاقة وتدفق الكهرباء على مدار دورة زمنية تبلغ 24 ساعة.

وتساعد هذه المحاكاة في التقاط التغيرات التي تحدث على مدار اليوم، بما في ذلك تقلبات الجهد الكهربائي، مثل الارتفاع المعتاد في استهلاك الكهرباء داخل المناطق السكنية بعد عودة السكان إلى منازلهم من العمل.

ويتيح دمج هذه البيانات مع المعلومات المتعلقة بالتخطيط العمراني والسياسات المحلية تقييم مدى ملاءمة الموقع للمشروع المقترح، بدلًا من الاعتماد على عامل البنية التحتية وحده.

تطبيقات تتجاوز مشروعات الطاقة

ويرى الباحثون أن إمكانات الخوارزمية قد تتجاوز اختيار مواقع محطات توليد الكهرباء ومنشآت تخزين الطاقة.

وقال إيتيكي إن النهج نفسه يمكن تطبيقه مستقبلًا في عدد من تحديات اختيار المواقع والتخطيط، بما في ذلك مشروعات تعدين المواد الحيوية، ومراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، والاستجابة للكوارث، واستضافة الأحداث الدولية الكبرى مثل كأس العالم لكرة القدم أو الألعاب الأولمبية.

ويعكس هذا الاتجاه تحولًا في تخطيط البنية التحتية للطاقة داخل المدن، من البحث عن الموقع الأفضل وفق المعايير التقنية فقط، إلى محاولة تحقيق توازن بين احتياجات الشبكة وأهداف المناخ والاقتصاد والبيئة وطبيعة المجتمعات المحلية.