وقد استخدم العلماء نماذج مفتوحة المصدر لمحاكاة سيناريوهات طرح المضخات الحرارية بحلول عام 2030. وستسمح الاستثمارات الإضافية التي تتراوح بين 54 إلى 57 جيجاوات من قدرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الحل الأقل تكلفة بتركيب 10 ملايين مضخة حرارية بحلول نهاية العقد.
توليد الكهرباء حسب المصدر
الصورة: المعهد الألماني للأبحاث الاقتصادية (DIW Berlin)، قسم الاتصالات والأرض والبيئة، CC BY 4.0
قام باحثون من المعهد الألماني للأبحاث الاقتصادية (DIW Berlin) بتحليل سيناريوهات مختلفة لتوسيع نطاق المضخات الحرارية اللامركزية في ألمانيا بحلول عام 2030. وقد ركزوا على دور تخزين الحرارة العازلة في تخفيف احتياجات الكهرباء وعلى تأثير طرق توليد الكهرباء المختلفة على التكاليف واستثمارات القدرة والانبعاثات. ووجدوا أن الاستثمار في الطاقة الكهروضوئية يمكن أن يصاحب طرح المضخات الحرارية بشكل فعال من حيث التكلفة.
وأوضح الفريق: "في تحليلنا، نستخدم نموذج توسيع القدرة مفتوح المصدر TEASER الذي يأخذ في الاعتبار التباين في كل ساعة لتوليد الكهرباء المتجددة والطلب على الحرارة على مدار عام كامل". "كما يأخذ في الاعتبار الحمل الكهربائي الإضافي المرتبط بالمركبات الكهربائية وإنتاج الهيدروجين الأخضر. وعلى حد علمنا، لم يتم إجراء مثل هذا التحليل حتى الآن".
في السيناريو الأول الذي تم اختباره، وهو السيناريو المرجعي، افترض الفريق وجود 1.7 مليون مضخة حرارية لامركزية في عام 2030، وهو ما يعكس مخزون المضخات الحرارية التي تم تركيبها في ألمانيا في عام 2024. كما افترض أيضًا 24.7 تيراوات ساعة من إمدادات الحرارة سنويًا. وافترض سيناريو الطرح البطيء أن عدد المضخات الحرارية سيصل إلى 3 ملايين بحلول عام 2030، مثبتة حصريًا في المنازل ذات الأسرة الواحدة والعائلتين التي تم بناؤها بين عامي 1995 و2009. في هذه الحالة، ستصل الحرارة السنوية المزودة إلى 53.2 تيراوات ساعة.
في سيناريو طرح الحكومة، افترض الفريق أنهم سيصلون إلى الأهداف الألمانية الرسمية المتمثلة في 6 ملايين مضخة حرارية في عام 2030، لتغطية معظم المنازل ذات الأسرة الواحدة والعائلتين التي تم بناؤها بعد عام 1995 والتي تستخدم 92.9 2 تيراوات في الساعة سنويًا. أخيرًا، اقترحوا سيناريو سريعًا حيث يتم تركيب 10 ملايين مضخة حرارية بحلول عام 2030، مما يوفر 226.3 تيراوات في الساعة من الحرارة. في هذا السيناريو، سيتم تركيب مضخات الحرارة في المزيد من المنازل ذات الأسرة الواحدة والعائلتين، حتى تلك القديمة التي تم بناؤها قبل عام 1979 بمعايير كفاءة طاقة منخفضة للغاية.
وأوضح الفريق أن "مضخات الحرارة الهوائية تشكل 80% من مضخات الحرارة المثبتة في جميع أنواع المباني، بينما تشكل مضخات الحرارة الأرضية 20% المتبقية". ويعبر عن حجم تخزين الطاقة المفترض بنسب الطاقة إلى القدرة (E/P) التي تتراوح من 0 إلى 168 ساعة (0، 2، 6، 24، و168 ساعة). وفي هذا المصطلح، فإن تخزين الحرارة بنسبة E/P تبلغ 2 ساعة له سعة تخزين حرارية إجمالية تساوي 2 ساعة من أقصى إنتاج حراري لمضخة الحرارة".
بالنسبة لمزيج الطاقة في المحاكاة، حددت المجموعة محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والنفط عند المستويات الحالية. يمكن توسيع محطات الطاقة التي تعمل بالغاز، ومحطات الدورة المفتوحة، ومحطات الدورة المركبة إلى ما هو أبعد من المستويات الحالية. بناءً على إحصاءات الحكومة، تم تحديد محطات الرياح البرية عند 115 جيجاوات ومحطات الرياح البحرية عند 30 جيجاوات. لا توجد حدود لقدرات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
وقال الأكاديميون "لقد وجدنا أن توسيع مخزون المضخات الحرارية الألمانية من 1.7 إلى 10 ملايين سيتطلب استثمارات إضافية تبلغ نحو 54-57 جيجاوات من الطاقة الشمسية الكهروضوئية في حل أقل تكلفة، اعتمادًا على مقدار التخزين الحراري المتاح". "من أجل سرعة طرح أبطأ، والتي لا تزال تحقق هدف الحكومة الألمانية المتمثل في 6 ملايين مضخة حرارية بحلول عام 2030، هناك حاجة إلى قدرات إضافية للطاقة الكهروضوئية تبلغ نحو 4-8 جيجاوات".
وبحسب الأكاديميين، فإن تنفيذ الحكومة للمشاريع سيوفر على ألمانيا ما بين 2.0 و6.7 مليار يورو سنويا، وذلك استنادا إلى أسعار الغاز الطبيعي، التي كان من المفترض أن تتراوح بين 50 و150 يورو لكل ميغاواط/ساعة. وفي حالة التنفيذ السريع، فإن المدخرات قد تصل إلى 27.1 مليار يورو سنويا.
وخلص العلماء إلى أن "إدخال تخزين الحرارة بنسبة E/P تبلغ ساعتين (ساعة) يقلل من الحاجة إلى قدرات إضافية للطاقة الشمسية الكهروضوئية، على سبيل المثال، 2 جيجاوات بدلاً من 6 جيجاوات إضافية في طرح الحكومة مقارنة بالمرجع". "بالإضافة إلى ذلك، يتم تقليل الحاجة إلى تخزين البطاريات بنحو 8 جيجاوات مقارنة بالحالة دون تخزين الحرارة في طرح الحكومة وبنحو 7 جيجاوات مقارنة بالمرجع".
وقد تم تقديم نتائجهم في "فوائد مضخات الحرارة المرنة لقطاع الطاقة في سيناريوهات عام 2030"، والتي نُشرت في اتصالات الأرض والبيئة.
هذا المحتوى محمي بموجب حقوق الطبع والنشر ولا يجوز إعادة استخدامه. إذا كنت ترغب في التعاون معنا وترغب في إعادة استخدام بعض المحتوى الخاص بنا، فيرجى الاتصال بـ: Editors@pv-magazine.com.
مصدر من مجلة الكهروضوئية
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات المذكورة أعلاه بواسطة pv-magazine.com بشكل مستقل عن Chovm.com. لا تقدم Chovm.com أي تعهدات أو ضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات. ينكر موقع Chovm.com صراحةً أي مسؤولية عن الانتهاكات المتعلقة بحقوق الطبع والنشر للمحتوى.
