⚡ electrical engineering

From Individual Consumers to Energy Communities: A Techno-economic Assessment of Swiss Local Electricity Communities

تقدم هذه الدراسة تقييماً تقنياً واقتصادياً لمجتمعات الكهرباء المحلية السويسرية في ظل الإطار القانوني الجديد، حيث تُظهر أن مشاركة الكهرباء داخلياً تعزز الاستفادة من الطاقة المتجددة، وتُقلل من صادرات الشبكة، وتحقق فوائد اقتصادية، مع تسليط الضوء على الدور الحاسم للتسعير الداخلي في تحقيق التوازن بين الكفاءة والعدالة.

المؤلفون الأصليون: Na Li, Binod Koirala

نُشر 2026-04-20

📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Na Li, Binod Koirala

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تخيل أن حيك عبارة عن مجموعة من الجيران الذين لديهم جميعاً احتياجات مختلفة وموارد مختلفة. بعض الجيران لديهم ألواح شمسية ضخمة على أسطح منازلهم (لنسمهم "جيران الشمس")، بينما يمتلك آخرون منازل عادية ويحتاجون لشراء الكهرباء (نسمهم "الجيران العاديين").

في الوقت الحالي، في معظم الأماكن، يرسل "جيران الشمس" طاقتهم الزائدة إلى شركة المرافق الكبيرة (الشبكة)، ويقوم "الجيران العاديون" بشراء الطاقة من نفس الشركة. هم لا يتحدثون مع بعضهم البعض حقاً.

هذه الورقة البحثية تتحدث عن قاعدة سويسرية جديدة تسمى مجتمع الكهرباء المحلي (LEC). فكر في هذا كأنه "نادي حي" حيث يُسمح للجيران بتداول الكهرباء مباشرة فيما بينهم، ولكن مع وجود قواعد خاصة لجعل الأمر عادلاً وقانونياً.

إليك تفصيل لما وجده الباحثون، باستخدام تشبيهات بسيطة:

1. الطريقة القديمة مقابل الطريقة الجديدة

الطريقة القديمة (الحالة المرجعية): تخيل أن "جيران الشمس" لديهم دلو من الماء (الكهرباء). عندما يكون لديهم فائض، يصبونه في نهر عملاق (الشبكة). أما "الجيران العاديون" فيضطرون لشراء الماء من هذا النهر. وأحياناً يفيض النهر (وجود طاقة زائدة تخرج) وأحياناً ينقص (عدم وجود طاقة كافية تدخل).
الطريقة الجديدة (LEC): الآن، يمكن لـ "جيران الشمس" صب مائهم الزائد مباشرة في دلاء "الجيران العاديين".
- النتيجة: لن يضطر "جيران الشمس" لصب الكثير من الماء في النهر. وسيحصل "الجيران العاديون" على مياه عذبة دون الحاجة لشراء الكثير من النهر. والنهر نفسه سيقل فيه الفيضان والضغط.

2. "قواعد النادي" (الإطار القانوني)

تقوم الحكومة السويسرية بتأسيس هذا النادي بدءاً من عام 2026. لديهم قواعد محددة:

نفس الحي: يجب أن يعيش الجميع في نفس البلدية ويكونوا متصلين بنفس شركة الكهرباء المحلية.
الخصم: بما أن الماء (الكهرباء) لا يسافر لمسافة بعيدة (يبقى محلياً)، فإن "رسوم المرور" (رسوم الشبكة) لنقله تكون أقل. الأمر يشبه الحصول على خصم على رحلة تاكسي إذا كنت ستسافر لمسافة شارع واحد بدلاً من السفر عبر المدينة بأكملها.
ثمن السلعة: يجب على الجيران الاتفاق على سعر للماء الذي يتداولونه. يجب أن يكون أعلى مما يحصل عليه "جيران الشمس" مقابل صبه في النهر (لكي يرغبوا في بيعه لك)، ولكن أقل مما يدفعه "الجيران العاديون" للنهر (لكي يرغبوا في شرائه منك).

3. ماذا حدث في الاختبار؟

اختبر الباحثون هذه الفكرة باستخدام مجمع مبانٍ حقيقي يسمى NEST (تخيله كمدينة مصغرة تضم شققاً، مكاتب، وصالة رياضية). قاموا بمحاكاة القواعد الجديدة ووجدوا:

هدر أقل: قبل ذلك، كان حوالي 40% من الطاقة الشمسية يُستخدم محلياً. مع النادي الجديد، قفزت هذه النسبة إلى أكثر من 60%. الأمر يشبه استخدام المزيد من الفاكهة التي تزرعها في حديقتك بدلاً من رمي الفائض منها.
ازدحام أقل على الطريق: انخفضت كمية الكهرباء المتدفقة إلى الخارج نحو الشبكة الكبيرة بنسبة تقارب 40%. وهذا أمر رائع لأنه يمنع خطوط الكهرباء المحلية من الازدحام، خاصة عندما تعمل الألواح الشمسية لدى الجميع بقوة عند الظهر.
مال في جيوب الجميع:
- جيران الشمس حققوا أموالاً أكثر من بيع الكهربة لجيرانهم مقارنة بما كانوا سيحصلون عليه من بيعها لشركة المرافع الكبيرة.
- الجيران العاديون دفعوا أقل مقابل كهربائهم لأنهم اشتروها بـ "خصم النادي" بدلاً من سعر التجزئة الكامل.

4. الجزء الصعب: تحديد السعر

هذا هو الجزء الأهم في الدراسة. سأل الباحثون: ما هو السعر المثالي ليتداول الجيران به؟

إذا كان السعر منخفضاً جداً: سيكون "الجيران العاديون" سعداء، لكن "جيران الشمس" لن يحققوا الكثير من المال الإضافي.
إذا كان السالسعر مرتفعاً جداً: سيكون "جيران الشمس" أغنياء، لكن "الجيران العاديين" لن يوفروا الكثير.
"النقطة المثالية": وجد الباحثون سعراً "مثالياً" (حوالي 0.10 فرنك سويسري لكل كيلوواط ساعة في دراستهم) حيث يتم تقاسم التوفير بشكل أكثر عدلاً. الأمر يشبه تقسيم بيتزا بحيث يشعر الجميع أنهم حصلوا على حصة عادلة، بدلاً من أن يحصل شخص واحد على الأطراف والآخر على البيتزا كاملة.

5. لماذا هذا مهم؟

فكر في شبكة الكهرباء مثل طريق سريع مزدحم. حالياً، الجميع يقود سيارته الخاصة إلى نفس الوجهة، مما يسبب ازدحاماً مرورياً. الـ LEC يشبه مسار السيارات المشتركة (Carpool lane).

إنه يقلل من حركة المرور (يقلل الضغط على الشبكة).
يوفر المال في الوقود (فواتير أقل).
يستخدم السيارات التي يمتلكها الناس بالفعل (الألواح الشمسية) بكفاءة أكبر.

الخلاصة:
تظهر هذه الدراسة أنه إذا بدأ الجيران في تداول الكهرباء فيما بينهم بموجب القواعد السويسرية الجديدة، فإن الجميع سيربح. الشبكة ستحصل على راحة، البيئة ستصبح أنظف لأننا نستخدم المزيد من الطاقة الشمسية المحلية، والجيران سيوفرون المال. الشيء الوحيد الذي يحتاجون إلى تحديده هو السعر العادل لفرض رسوم على بعضهم البعض، وهو ما تقترح الدراسة أنه سعر يقع في المنتصف بين "سعر التخلص من الفائض" و"سعر المتجر".

إليك ملخص تقني مفصل للورقة البحثية بعنوان: "من المستهلكين الأفراد إلى مجتمعات الطاقة: تقييم تقني واقتصادي لمجتمعات الكهرباء المحلية السويسرية."

1. بيان المشكلة

بينما تنتقل سويسرا من مرحلة تصميم السياسات إلى مرحلة تنفيذ مجتمعات الكهرباء المحلية (LECs) بموجب قانون إمدادات الكهربال الجديد (StromVG) (الذي يدخل حيز التنفيذ في 1 يناير 2026)، هناك نقص حاد في الفهم الكمي حول أدائها العملي.

الفجوة: بينما تركز الأدبيات الحالية على نماذج الأعمال وآليات المشاركة العامة، هناك تحليل محدود لأداء مستوى النظام، والنتائج الاقتصادية على مستوى الأسرة، والتفاعلات مع الشبكة في ظل الإطار التنظيمي المحدد والثابت لـ LEC السويسرية.
التحدي: يسمح إطار عمل الـ LEC السويسري بتبادل الكهرباء بين المشاركين المتصلين بنقاط شبكة مختلفة داخل نفس البلدية ومنطقة مشغل نظام التوزيع (DSO)، مما يوفر تعرفة شبكة مخفضة. ومع ذلك، فإن آلية التسعير الداخلي المثلى لموازنة الكفاءة (استغلال المتجددات) والعدالة (التوزيع العادل للمنافع بين المنتجين والمستهلكين) لا تزال غير محددة كمياً.

2. المنهجية

تستخدم الدراسة إطار نمذجة تقني-اقتصادي يعتمد على بيانات واقعية لمقارنة "الحالة المرجعية" (لا يوجد تبادل محلي) مقابل "حالة الـ LEC" (مع وجود تبادل محلي).

مصدر البيانات: يستخدم التحليل بيانات بفواصل زمنية مدتها 15 دقيقة من منصة NEST (وهي مبنى بحثي نموذجي في إمبا، سويسرا)، والتي تمثل منطقة طاقة رأسية مكونة من 7 وحدات (3 منها مزودة بأنظمة كهروضوئية، و4 بدونها).
القيود التنظيمية: يلتزم النموذج بصرامة بقوانين StromVG و StromVV السويسرية:
- التسوية: يتم تسوية التبادل المحلي بشكل منفصل عن الواردات/الصادرات من الشبكة.
- التعرفات: تحصل الكهرباء المتبادلة محلياً على تخفيض بنسبة 40% في رسوم استخدام الشبكة (بافتراض عدم تغير مستوى الجهد).
- قواعد التخصيص:
  - الاستهلاك: يتم تخصيص فائض الطاقة الكهروضوئية للأسر ذات الطلب المتبقي بما يتناسب مع استهلاكها.
  - الإيرادات: تُنسب إيرادات المبيعات إلى مالكي الأنظمة الكهروضوئية بما يتناسب مع فائض إنتاجهم.
- التسعير الداخلي ( $\lambda_{loc}$ ): السعر هو معلمة متغيرة (تم اختبارها بين 0.06 و 0.12 فرنك سويسري/كيلوواط ساعة)، محصورة بين تعرفة تغذية الشبكة وسعر التجزئة.
مقاييس الأداء:
- على مستوى المجتمع: معدل الاستهلاك الذاتي (SCR)، معدل التبادل المحلي القائم على الإنتاج ( $LER_{gen}$ )، معدل التبادل المحلي القائم على الاستهلاك ( $LER_{con}$ )، والتفاعل مع الشبكة (الحجم الإجمالي والقدرة القصوى).
- على مستوى الأسرة: وفورات التكلفة السنوية ( $\Delta C_i$ ) ومعامل الاختلاف (CV) لقياس العدالة في توزيع المنافع.

3. المساهمات الرئيسية

نمذجة متوافقة تنظيمياً: تطوير نموذج تسوية ومحاسبة شفاف يتبع بدقة لوائح الـ LEC السسرية الجديدة، مما يميزه عن نماذج التداول العامة بين النظراء (P2P).
تقييم كمي تجريبي: استخدام بيانات حقيقية للاستهلاك والإنتاج الكهروضوئي من منطقة طاقة رأسية لتقييم التأثيرات، متجاوزاً بذلك المحاكاة النظرية.
تحليل التسعير والعدالة: إجراء تحليل حساسية صريح يوضح كيف يعمل تسعير الكهرباء الداخلي كرافعة للمفاضلة بين كفاءة النظام الإجمالية وعدالة توزيع المنافع الاقتصادية بين الأسر المتباينة.

4. النتائج الرئيسية

أ. التأثيرات على مستوى المجتمع

استغلال المتجددات: تعمل الـ LEC على تحسين دمج المتجددات محلياً بشكل كبير. حيث ارتفع معدل الاستهلاك الذاتي للمجتمع (SCR) من 39.4% (المرجع) إلى 62.3% (الـ LEC).
التفاعل مع الشبكة:
- الصادرات: انخفضت إجمالي صادرات الشبكة بنسبة 37.8%، وانخفضت ذروة قدرة التصدير بنسبة ~13% (من 15.5 كيلوواط إلى 13.5 كيلوواط). يشير هذا إلى أن الـ LEC تعمل كآلية لتنعيم الصادرات، مما يقلل من إجهاد تدفق الطاقة العكسي.
- الواردات: انخفضت إجمالي الواردات بنسبة 14.4%. ومع ذلك، ظلت ذروة طلب الاستيراد دون تغيير (10.8 كيلوواط)، مما يشير إلى أنه بدون تخزين، لا تساهم الـ LEC بشكل كبير في تقليل أحداث ذروة الأحمال، والتي تحدث عندما يكون إنتاج الطاقة الكهروضوئية منخفضاً.

ب. التوزيع على مستوى الأسرة

تخصيص الطاقة الكهروضوئية: تم امتصاص ما يقرب من 38% من الكهرباء الكهروضوئية التي كانت ستُصدر إلى الشبكة في الحالة المرجعية محلياً داخل الـ LEC.
التباين: تتصرف الوحدات ذات الأنظمة الكهروضوئية الصغيرة (نسبة إلى طلبها) كأنها مستهلكون يعتمدون على التبادل المحلي، بينما تعمل الوحدات ذات الأنظمة الكبيرة كبائعين صافيين. يسلط هذا الضوء على أن حجم الأنظمة الكهروضوئية بالنسبة للطلب هو ما يحدد أنماط المشاركة.

ج. التوزيع الاقتصادي وحساسية التسعير

المفاضلات:
- الأسعار الداخلية الأعلى: تفضل مالكي الأنظمة الكهروضوئية (المنتجين) من خلال زيادة الإيرادات لكل كيلوواط ساعة مباع محلياً مقارنة بتعرفة التغذية في الشبكة.
- الأسعار الداخلية الأقل: تفضل المستهلكين غير المنتجين من خلال توفير الكهرباء بأسعار أقل من أسعار التجزئة القياسية.
العدالة المثلى: حددت الدراسة الحد الأدنى لـ معامل الاختلاف (CV) عند سعر داخلي يبلغ حوالي 0.10 فرنك سويسري/كيلوواط ساعة. عند نقطة السعر هذه، يتم تقليل التفاوت في وفورات التكلفة بين أنواع الأسر المختلفة، مما يوفر التوزيع الأكثر عدلاً للمنافع.

5. الأهمية والآثار المترتبة

تنفيذ السياسات: توفر الدراسة خارطة طريق قائمة على البيانات لتنفيذ الـ LEC السويسرية في عام 2026، مؤكدة أن الإطار التنظيمي ينجح في تمكين رفع مستوى استغلال المتجددات وتقليل صادرات الشبكة.
دعم القرار لأصحاب المصلحة:
- الأسر/المنسقون: يقدم التحليل أساساً كمياً للتفاوض على أسعار الكهرباء الداخلية. ويُقترح تحديد الأسعار حول 0.10 فرنك سويسري/كيلوواط ساعة لتحقيق التوازن بين الحوافز الاقتصادية لكل من المنتجين والمستهلكين.
- مشغلو أنظمة التوزيع (DSOs): تشير النتائج إلى أنه بينما تقلل الـ LEC من ذروات التصدير (مما يخفف الازدحام)، فإنها لا تحل بطبيعتها ذروات الاستيراد دون وجود تخزين. وهذا يوجه عمليات تخطيط الشبكة ومتطلبات السعة.
الآفاق المستقبلية: تضع الورقة حجر الأساس لعمل مستقبلي يتضمن تخزين الطاقة وهياكل التعرفة البديلة لتعزيز المرونة والأداء.

في الختال، تثبت الورقة أن الـ LEC السويسرية هي آلية قابلة للتطبيق للامركزية أنظمة الطاقة، بشرط معايرة التسعير الداخلي بعناية لضمان الكفاءة الاقتصادية والعدالة الاجتماعية بين أعضاء المجتمع.