⚡ electrical engineering

Assessing uncertainty space for long-term flexibility needs in future European sector-coupled energy system

باستخدام نموذج أوروبي شامل متعدد القطاعات مع تحليل واسع لعدم اليقين، تُحدد هذه الدراسة كميات احتياجات المرونة طويلة الأجل لنظام طاقة ذي انبعاثات صفرية، كاشفةً أن المحافظ المتنوعة عابرة القطاعات التي تجمع بين التدفئة المكهربة، والمركبات الكهربائية، والهيدروجين، والغاز الاحتياطي ضرورية لمعالجة التباين عبر مختلف المقاييس الزمنية والمناطق.

المؤلفون الأصليون: Rasmus Bramstoft, Théo Balanza, Marie Münster

نُشر 2026-09-17

📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Rasmus Bramstoft, Théo Balanza, Marie Münster

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://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

إن مستقبل الطاقة في أوروبا لا يقتصر فقط على توليد المزيد من القوة؛ بل يتعلق بإدارة نظام يزداد عدم استقراره. ومع تحول القارة بعيداً عن الوقود الأحفوري نحو طاقة الرياح والطاقة الشمسية، يصبح إمداد الطاقة معتمداً على الطقس. فالشمس لا تشرق دائماً، والرياح لا تهب دائماً، مما يخلق فجوات بين وقت إنتاج الطاقة ووقت احتياج الناس إليها. ولإبقاء الأنوار مضاءة، يتطلب نظام الطاقة "المرونة". وببساطة، المرونة هي القدرة على تعديل العرض والطلب بسرعة. وهي تعني تخزين الطاقة الزائدة عندما تكون وفيرة، واستخدامها لاحقاً عندما تكون شحيحة، أو تغيير وقت استخدامنا للطاقة ليتناسب مع ما توفره الطبيعة. وتنمو الحاجة إلى هذه المرونة عبر أطر زمنية مختلفة: فبعض التعديلات يجب أن تتم في غضون ساعات لموازنة التغيرات اليومية، وأخرى على مدار أيام أو أسابيع للتعامل مع الأنماط الجوية الطويلة، وبعضها عبر مواسم كاملة لإدارة متطلبات التدفئة في الشتاء. وبدون وجود مزيج متنوع من الأدوات لتوفير هذه المرونة، قد يصبح مستقبل الطاقة النظيفة غير مستقر.

لقد وضع باحثون في الجامعة التقنية في الدنمارك خارطة طريق لتحديد مقدار المرونة التي ستحتاجها أوروبا بالضبط وما هي الأدوات المتاحة لتوفيرها. فقد بنوا نموذجاً رقمياً ضخماً لنظام الطاقة الأوروبي بأكمله، يربط الكهرباء والتدفئة والنقل وإنتاج الهيدروجين في شبكة واحدة متكاملة. وبدلاً من النظر في سيناريو مستقبلي واحد، اختبروا نموذجهم مقابل ثلاثة وثلاثين عاماً من بيانات الطقس التاريخية لمعرفة مدى صمود النظام تحت ظروف متنوعة. كما أجروا مائة محاكاة حيث قاموا بتغيير عوامل رئيسية، مثل تكلفة التكنولوجيا أو عدد السيارات الكهربائية التي قد يشتريها الناس، لفهم نطاق النتائج المحتملة. وكان هدفهم هو إيجىاد التركيبة الأكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة من الحلول للحفاظ على نظام طاقة ذي انبعاثات صفرية يعمل بسلاسة بحلول عام 2050.

تكشف الدراسة أن نظام الطاقة المستقبلي سيعتمد بشكل كبير على محفظة متنوعة من الحلول بدلاً من حل واحد سحري. وتعد إحدى أهم النتائج هي أن شبكة الكهرباء نفسها يجب أن تتوسع بشكل كبير. ويتوقع الباحثون أن تتضاعف سعة خطوط نقل الكهرباء عبر أوروبا تقريباً بحلول عام 2050، لتصل إلى حوالي 690 جيجاوات. هذا التوسع أمر بالغ الأهمية لأنه يسمح للمناطق ذات فائض طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية بإرسال الكهرباء إلى المناطق التي تحتاجها، مما يؤدي فعلياً إلى تسوية التباينات الجوية المحلية. وإلى جانب ذلك، تسلط الدراسة الضوء على الأهمية المتزايدة للمركبات الكهربائية. فمع وجود ما يقدر بنحو 225 مليون سيارة كهربائية على الطرق الأوروبية بحلول عام 2050، يمكن لهذه المركبات أن تعمل كبطارية ضخمة وموزعة. وإذا تمت إدارتها بشكل صحيح من خلال الشحن الذكي، فيمكنها امتصاص الطاقة الزائدة عندما تكون الشمس مشرقة وإعادتها إلى الشبكة عندما يبلغ الطلب ذروته. وقد وجد الباحثون أنه إذا تمكنت المركبات أيضاً من تفريغ الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة، وهو ما يعرف بتقنية "من المركبة إلى الشبكة" (vehicle-to-grid)، فإنها يمكن أن توفر قدراً كبيراً من المرونة اليومية، يعادل تفريغ بطارية كاملة حوالي اثنتي عشرة مرة في السنة لكل سيارة.

كما تلعب التدفئة وإنتاج الهيدروجين أدواراً مركزية في هذا المستقبل المرن. ويظهر النموذج أن كهربة التدفئة، بشكل أساسي من خلال المضخات الحرارية، ستصبح مصدراً رئيسياً للمرونة. ويمكن لهذه الأنظمة تعديل استخدامها للكهرباء بناءً على التوفر، خاصة عند اقترانها بالتخزين الحراري الذي يحافظ على دفء المباني حتى عندما تكون المضخات متوقفة. وبالمثل، فإن إنتاج الهيدروجين من الكهرباء سيعمل كطلب مرن، حيث يمتص الطاقة الفائضة التي قد تذهب سدى لولا ذلك. ومع ذلك، تؤكد الدراسة أنه حتى مع هذه الحلول المتقدمة، سيظل النظام بحاجة إلى دعم خلال الظواهر الجوية القصوى. فقد وجد الباحثون أن قدرة الغاز القصوى، التي تعمل كشبكة أمان خلال فترات طويلة من انخفاض الرياح والشمس، ستظل ضرورية. وبحلول عام 2050، من المتوقع أن تكون هذه القدرة حوالي 212 جيجاوات. ومن الأهمية بمكان أن الوقود المستخدم لمحطات النسخ الاحتياطي هذه من المتوقع أن يتحول من الغاز الطبيعي إلى الميثان الحيوي، وهو غاز متجدد، ليتماشى مع الأهداف المناخية. وسيتم استخدام طاقة النسخ الاحتياطي هذه نادراً جداً، حيث ستعمل لبضع مئات من الساعات فقط في السنة، لكنها ضرورية لمنع انقطاع التيار الكهربائي أثناء الضغط الشتوي الشديد.

كما تؤكد الأبحاث أنه لا يوجد حل واحد يعمل في كل مكان. فمزيج أدوات المرونة يعتمد بشكل كبير على الجغرافيا والموارد المحلية. فالدول التي تمتلك وفرة في الطاقة الكهرومائية، مثل النرويج والسويد، ستستمر في الاعتماد على خزاناتها لموازنة النظام. وفي المقابل، ستعتمد الدول ذات الإمكانات العالية للطاقة الشمسية، مثل إسبانيا وإيطاليا، بشكل أكبر على المركبات الكهربائية والبطاريات لإدارة التقلبات اليومية. وتوضح الدراسة أن عدم اليقين في سرعة اعتماد المركبات الكهربائية وتقنيات الهيدروجين يخلق تبايناً كبيراً في مزيج الطاقة النهائي. فإذا نما إنتاج الهيدروجين بشكل أسرع من المتوقع، فقد يقلل ذلك من الحاجة إلى خيارات المرونة الأخرى، بينما قد يتطلب التبني الأبطأ المزيد من البطاريات أو خطوط النقل. ورغم حالات عدم اليقين هذه، تظل الرسالة الجوهرية ثابتة: إن بناء نظام طاقة أوروبي مرن لن يقوم على تكنولوجيا واحدة، بل على شبكة منسقة من خطوط النقل، والمركبات الكهربائية، والمضخات الحرارية، والهيدروجين، وكمية صغيرة من دعم الغاز المتجدد، تعمل جميعها معاً عبر أطر زمنية مختلفة للحفاظ على تدفق الطاقة.

أبحاث مشابهة