يتطلب الاستهلاك المتزايد بسرعة للطاقة بسبب مراكز البيانات والمركبات الكهربائية والذكاء الاصطناعي اعتماد استراتيجيات طاقة مبتكرة مثل موارد الطاقة الموزعة والشبكات الصغيرة التي تقدم حلولاً قابلة للتطبيق لبنية تحتية للطاقة أكثر مرونة واستجابة.
تدمج الشبكة الصغيرة توليد الطاقة في الموقع، مثل المولد الخطي من Mainspring والطاقة الشمسية الكهروضوئية، مع تخزين الطاقة وتوزيع الكهرباء والتطبيقات والتحليلات والبرامج للمرافق التجارية والصناعية
الصورة: شنايدر إلكتريك
من مجلة pv الامريكية
إن شبكة الطاقة في الولايات المتحدة تواجه ضغوطًا غير مسبوقة، مدفوعة بالطلب المتزايد من مراكز البيانات التي تدعم الذكاء الاصطناعي والتبني السريع للكهرباء والمركبات الكهربائية. ومع توسع هذين القطاعين، فإن احتياجاتهما المشتركة من الطاقة تدفع استهلاك الطاقة في البلاد إلى مستويات مرتفعة جديدة، مما يجبر الشبكة على التكيف لدعم الطموحات التكنولوجية والبيئية الحديثة.
ومن المتوقع أن يشكل التقدم السريع لمراكز البيانات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي وحدها 8% من إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة بحلول عام 2030، ارتفاعًا من 3% في عام 2022، في حين يتزايد استخدام الطاقة من البنية التحتية للسيارات الكهربائية بشكل كبير أيضًا. وقد أدى هذا الاتجاه إلى تصعيد الحاجة إلى تحصين شبكة الطاقة، وضمان قدرتها على التعامل مع متطلبات المستقبل المتصل رقميًا والكهربائي. إن تلبية متطلبات الطاقة المتزايدة هذه مع الحفاظ على استقرار الشبكة ليس بالأمر الهين. ويتطلب الأمر تبني استراتيجيات طاقة مبتكرة مثل موارد الطاقة الموزعة والشبكات الصغيرة، والتي تقدم حلولاً قابلة للتطبيق لبنية تحتية للطاقة أكثر مرونة واستجابة.
مراكز البيانات والمركبات الكهربائية والتعقيد المتزايد للشبكة
إن تحويل البنية الأساسية للطاقة أمر ملح بشكل خاص في أماكن مثل "زقاق مركز البيانات" في فرجينيا، حيث يبلغ الطلب على الطاقة ذروته. تتجمع مراكز البيانات - شريان الحياة للذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية - في مثل هذه المناطق، مما يدفع سعة الشبكة إلى حدودها القصوى. وفي الوقت نفسه، تمارس الزيادة في المركبات الكهربائية ضغوطًا مماثلة على الشبكات المحلية، مع انفجار الطلب على البنية الأساسية لشحن المركبات الكهربائية، وخاصة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية مثل لوس أنجلوس ومنطقة الخليج.
إن هذا الضغط المزدوج من الذكاء الاصطناعي والمركبات الكهربائية لا يعكس الحاجة إلى المزيد من الطاقة فحسب؛ بل إنه يعقد أيضًا لوجستيات توزيع الطاقة، خاصة وأن المرافق تهدف إلى الحد من انبعاثات الكربون وتعزيز أمن الشبكة. وقد أكدت الأحداث الجوية المتطرفة وتأثيرات المناخ على ضرورة وجود شبكة مرنة قادرة على التعامل مع المطالب المتوقعة والمفاجئة. ومع ذلك، فإن تطور الشبكة لا يتوقف عند إضافة القدرة، بل يتطلب نموذجًا مرنًا وموزعًا يدعم توليد الطاقة المحلية والاستجابة السريعة لتقلبات الطلب.
دور الشبكات الصغيرة في بناء مستقبل أكثر مرونة
لقد برزت الشبكات الصغيرة كأدوات أساسية في السعي إلى نظام طاقة أكثر استدامة ومرونة. وعلى عكس الشبكات التقليدية التي تعتمد على محطات طاقة مركزية كبيرة، تعمل الشبكات الصغيرة كشبكات مستقلة يمكنها توليد وتخزين واستخدام الكهرباء في الموقع. وتسمح لها هذه القدرة بالحفاظ على العمليات بشكل مستقل عن الشبكة الرئيسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي أو عندما يرتفع الطلب على الطاقة. كما توفر الشبكات الصغيرة المرونة اللازمة لدمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وهو ما يتماشى بشكل جيد مع أهداف إزالة الكربون مع إضافة طبقة من الاستقلال في مجال الطاقة.
وقد صُممت الشبكات الصغيرة لتوفير ثلاث فوائد رئيسية: ضمان مرونة الطاقة، وتعزيز القدرة على التنبؤ بالتكاليف، ودمج مصادر الطاقة النظيفة. على سبيل المثال، توفر الشبكة الذكية في مطار جون إف كينيدي ــ التي تتضمن الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات في الموقع ــ احتياطيات الطاقة أثناء الانقطاعات، مما يوضح كيف يمكن للبنية الأساسية الحيوية أن تحافظ على العمليات حتى عندما تتعثر الشبكة المركزية. وتؤكد مثل هذه النماذج على قيمة الشبكات الصغيرة كحل للمرافق والمجتمعات التي تهدف إلى تحصين نفسها ضد الانقطاعات وعدم استقرار الشبكة.
إن نشر شبكات الطاقة الصغيرة يمثل فرصة اقتصادية قوية. فمن خلال توليد وتخزين الطاقة محليًا، تكتسب المنظمات والمجتمعات السيطرة على تكاليف الطاقة، وتقلل من الاعتماد على الطاقة الخارجية، بل ويمكنها حتى بيع الطاقة الفائضة إلى الشبكة الرئيسية. وبالنسبة للمرافق التي تدير عمليات عالية الطلب، مثل مراكز البيانات، فإن هذه القدرات تضيف الموثوقية مع دعم الاستدامة أيضًا باستخدام الطاقة المتجددة.
التغلب على العوائق التي تحول دون اعتماد شبكات الطاقة الصغيرة على نطاق واسع
وعلى الرغم من إمكاناتها الهائلة، تواجه شبكات الطاقة الصغيرة عقبات حدت من انتشارها على نطاق واسع في التطبيقات التجارية والصناعية وتطبيقات البنية الأساسية. فقد أعاقت التعقيدات التنظيمية، والتكاليف الأولية المرتفعة، والافتقار إلى أنظمة موحدة، قابلية شبكات الطاقة الصغيرة للتوسع. وعلى النقيض من مشاريع الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح التي تستفيد من الحوافز على المستوى الفيدرالي واللوائح التنظيمية المبسطة، فإن سياسات شبكات الطاقة الصغيرة تختلف على نطاق واسع حسب الولاية، مما يخلق حالة من عدم اليقين للمستثمرين والمشغلين. وغالبا ما يتم تصميم مشاريع شبكات الطاقة الصغيرة الحالية حسب الطلب، مما يؤدي إلى إطالة فترات النشر وتكاليف كبيرة، تتراوح عادة بين 2 إلى 5 ملايين دولار لكل ميغاواط.
وللتغلب على هذه العقبات، يستكشف مبتكرو الطاقة نماذج مالية جديدة مثل "الطاقة كخدمة"، والتي يمكن أن تجعل شبكات الطاقة الصغيرة أكثر سهولة من الناحية المالية من خلال توزيع التكاليف على مدى فترة زمنية وجلب الخبرة لإدارة التعقيد والمخاطر بشكل أكبر. ومن المتوقع أيضًا أن يؤدي تقديم حلول شبكات الطاقة الصغيرة المعيارية والمعيارية إلى تحويل الصناعة. من خلال استخدام أنظمة مصممة مسبقًا ومختبرة مسبقًا مع تخزين البطاريات المتكامل وبرامج إدارة الطاقة، يمكن تقصير فترة نشر شبكات الطاقة الصغيرة من سنوات إلى أشهر، مما يقلل من التكاليف والتعقيد. يمكن أن تساعد هذه الحلول القياسية في توسيع نطاق نشر شبكات الطاقة الصغيرة عبر الصناعات، من البنية التحتية العامة إلى الشركات الخاصة، مما يجعلها ممكنة لمجموعة أوسع من المستخدمين.
تصور مشهد طاقة لامركزي ومرن
ومن المرجح أن تكون شبكة المستقبل عبارة عن شبكة لامركزية من الشبكات الصغيرة ومصادر الطاقة الموزعة، والتي يمكنها إدارة أحمال الطاقة بشكل ديناميكي، وتحسين استخدام الطاقة المتجددة، والحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري. ويمكن لهذا التحول أن يخلق نظامًا قابلًا للتكيف لا يلبي متطلبات الطاقة لمراكز البيانات والبنية الأساسية للسيارات الكهربائية فحسب، بل يفعل ذلك بشكل مستدام وفعال. كما أن اللامركزية في توليد الطاقة - من خلال تمكين المجتمعات والمرافق من إنتاج وإدارة طاقتها الخاصة - من شأنها أيضًا أن تدعم الأهداف الوطنية لإزالة الكربون والنمو الاقتصادي وأمن الطاقة.
إن الرحلة نحو بنية تحتية للطاقة مستدامة ومرنة تشكل ضرورة وفرصة في الوقت نفسه. ومن خلال الاستفادة من الشبكات الصغيرة وغيرها من مصادر الطاقة الموزعة، تستطيع الولايات المتحدة بناء شبكة ليست أقوى فحسب، بل وأكثر ذكاءً وقادرة على تلبية المتطلبات الديناميكية لمستقبل كهربائي مدعوم بالذكاء الاصطناعي. وعلى الرغم من التحديات التي يفرضها هذا التحول في مجال الطاقة، فإنه يمثل لحظة محورية لإعادة تعريف ما يمكن أن تكون عليه الشبكة، وضمان دعمها للابتكار، وتحملها لضغوط تغير المناخ، ودفعنا إلى عصر الطاقة النظيفة الذي يتميز بالمرونة والكفاءة.
جانا جيربر هي رئيسة قسم الشبكات الصغيرة في منطقة أمريكا الشمالية لشركة شنايدر إلكتريك. وهي مسؤولة عن تنمية أعمال الشبكات الصغيرة التجارية في أمريكا الشمالية ودعم العملاء في رحلات الاستدامة والمرونة.
روهان كيلكار هو نائب الرئيس التنفيذي لقسم منتجات الطاقة العالمي في شركة شنايدر إلكتريك. يتمتع روهان بخبرة تزيد عن عقدين من الزمن في قيادة الشركات المتعددة الجنسيات، ويقود محفظة توزيع الكهرباء في القسم المسؤولة عن دعم الحلول المبتكرة وتقديم منتجات أكثر استدامة وكفاءة وترابطًا ودائرية إلى السوق.
الآراء والآراء الواردة في هذا المقال هي آراء ووجهات نظر المؤلف ولا تعكس بالضرورة آراء وآراء مجلة الكهروضوئية.
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.
