البنية التحتية لشبكة الكهرباء كعائق في تحول الطاقة: التحديات والحلول
الإصدار المسبق لـ Xpert
اختيار اللغة 📢
نُشر في: ٢٥ أغسطس ٢٠٢٥ / حُدِّث في: ٢٥ أغسطس ٢٠٢٥ – بقلم: كونراد وولفنشتاين
البنية التحتية لشبكة الطاقة كعائق في تحول الطاقة: التحديات والحلول - الصورة: Xpert.Digital
شبكة الطاقة عند أقصى طاقتها: لماذا يتعثر التحول في مجال الطاقة في ألمانيا وما هي الحلول الذكية التي يمكن أن تساعد الآن
### ازدحام مروري على طريق الطاقة: آلاف أنظمة الطاقة الشمسية تنتظر التوصيل - هل يُواجه تحوّل الطاقة خطر الانقطاع؟ ### حيلة ذكية لشبكة الطاقة: كيف يُوفّر "الإفراط في البناء" مليارات الدولارات ويُشغّل محطات الطاقة الشمسية فورًا ### فاتورة الكهرباء لعام ٢٠٢٥: من سيستفيد من لوائح الشبكة الجديدة ومن سيدفع الثمن قريبًا ### الشبكات الذكية بدلًا من الكابلات باهظة الثمن: كيف تُحدث التكنولوجيا الرقمية ثورة في توسيع الشبكة وخفض التكاليف ###
من الشمال إلى الجنوب: لماذا أصبحت شبكة الكهرباء لدينا بمثابة عنق زجاجة وكيف يمكن لمحطات الطاقة الافتراضية منع الانهيار
يشهد التحول في مجال الطاقة في ألمانيا تقدمًا ملحوظًا مع توسع محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، إلا أن نجاحه يتوقف على خيط رفيع: البنية التحتية القديمة لشبكة الكهرباء. فما كان في السابق العمود الفقري الموثوق لإمدادات الطاقة أصبح يُشكل بشكل متزايد أكبر عقبة في طريق التحول. تكمن المشكلة الأساسية في تغيير النظام: من عدد قليل من محطات الطاقة المركزية واسعة النطاق إلى آلاف المولدات اللامركزية التي تعتمد على الطقس. فالشبكات، التي صُممت لتكون ذات اتجاه واحد من محطة الطاقة إلى المستهلك، غير مُجهزة لهذا التذبذب في الاتجاهين.
العواقب وخيمة بالفعل: يُبلغ مُشغّلو شبكات الكهرباء، مثل بايرنويرك، عن طلبات توصيل تتجاوز 60 جيجاواط لمصادر الطاقة المتجددة، لكنهم غير قادرين على تلبيتها. في العديد من المناطق، بلغت شبكات الكهرباء الحد الأقصى لسعتها، مما يؤدي إلى فترات انتظار تتراوح بين خمس وخمس عشرة سنة لتوصيل محطات الطاقة الشمسية الجديدة. ويتفاقم الوضع بسبب الفجوة المعروفة بين الشمال والجنوب، حيث يُخلق فائض من الكهرباء في الشمال العاصف الذي لا يستطيع الوصول إلى المراكز الصناعية في الجنوب. وقد أُعلن بالفعل أن شوارع بأكملها "لم تعد قابلة للتوصيل"، مما أدى إلى توقف طفرة الطاقة الشمسية محليًا.
ومع ذلك، يتطلب هذا التحدي الهائل أكثر من مجرد إنشاء خطوط جديدة بتكلفة باهظة وطول مدة تشغيلها. هناك حاجة إلى مناهج مبتكرة وذكية لاستخدام البنية التحتية القائمة بكفاءة أكبر ورسم ملامح نظام الطاقة المستقبلي. وتتراوح هذه المناهج بين الشبكات الذكية التي تُنسّق بين التوليد والاستهلاك آنيًا، ومحطات الطاقة الافتراضية التي تجمع آلاف الأنظمة الصغيرة في منظومة واحدة ضخمة، ومفاهيم ذكية مثل "الإفراط في بناء" وصلات الشبكة و"مقابس التغذية" الاستباقية. وتَعِد هذه الحلول ليس فقط بتسريع عملية التحول في مجال الطاقة، بل أيضًا بالحفاظ على تكاليف توسيع الشبكة المتصاعدة، وبالتالي أسعار الكهرباء للمستهلكين. يُسلّط النص التالي الضوء على أبرز الاختناقات، ويعرض الحلول الواعدة التي ستُحدّد نجاح أو فشل التحول في مجال الطاقة في ألمانيا.
مناسب ل:
لماذا تعد البنية التحتية للشبكة عاملاً حاسماً لتوسيع نطاق الطاقات المتجددة؟
تُشكل البنية التحتية للشبكة الكهربائية العمود الفقري لنجاح عملية انتقال الطاقة، وفي الوقت نفسه، تُمثل أكبر عقبة أمامها. تكمن المشكلة في التغيير الجذري في نظام الطاقة: فبينما كانت محطات الطاقة المركزية الكبيرة تُنتج الكهرباء بكفاءة، ثم تُنقل إلى المستهلكين عبر الشبكة، تُهيمن اليوم مصادر الطاقة المتجددة اللامركزية والمتقلبة.
تتطلب مشاريع مزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق شبكات قوية قادرة على استيعاب طاقة التغذية. ومع ذلك، تعمل العديد من الشبكات بالفعل بأقصى طاقتها ولا تستطيع استيعاب أي سعة إضافية. على سبيل المثال، أفادت شركة بايرنويرك بتلقي طلبات لتوصيلات تزيد عن 60 جيجاواط، بينما أفاد العديد من مشغلي الشبكات بالفعل بفترات انتظار تتراوح بين 5 و15 عامًا لتوصيلات جديدة.
يتفاقم هذا التحدي بسبب الانقسام بين الشمال والجنوب في ألمانيا: ففي الشمال، تُولّد طاقة الرياح طاقةً أكبر مما يُستهلك، بينما يحتاج الجنوب، بمراكزه الصناعية، إلى طاقة أكبر مما يُنتج محليًا. وستزداد هذه المشكلة وضوحًا بعد الطاقة النووية والتخلص التدريجي المخطط له من طاقة الفحم.
ما هي الاختناقات المحددة التي قد تحدث عند ربط محطات الطاقة الشمسية بالشبكة؟
إن المشاكل العملية المرتبطة بربط محطات الطاقة الشمسية بالشبكة معقدة وتؤثر على جميع مستويات الجهد. ففي مستوى الجهد المتوسط، حيث يتم ربط معظم أنظمة الطاقة الكهروضوئية الأرضية التي تتراوح قدرتها بين 10 و60 ميجاوات، تُستخدم الشبكات بالفعل بكثافة في العديد من الأماكن. أما شبكات الجهد العالي، فتوفر سعة أكبر، ولكنها تتطلب إنشاء محطات فرعية مخصصة بتكلفة باهظة.
من الأمثلة الملموسة على ذلك الوضع في كليتغاو، بادن-فورتمبيرغ، حيث نشرت شركة تشغيل الشبكة المحلية EVKR قائمة بالشوارع التي "يُستبعد بشدة ربط أي أنظمة كهروضوئية جديدة بها". وتعني هذه الاختناقات في الشبكة أنه حتى أنظمة الطاقة الشمسية المُثبتة بالفعل لا يمكن ربطها بالشبكة.
تُظهر خطط توسيع شبكة الكهرباء لمشغلي أنظمة التوزيع أن العديد من مناطق شبكات الجهد المتوسط والعالي تُصنف كمناطق اختناق. هذا يؤدي إلى إطالة فترات الربط، حيث لن تتمكن بعض المشاريع من الاتصال بالشبكة إلا بعد عام 2030، إذ يجب أولاً توسيع البنية التحتية للشبكة المحلية.
كيف تتطور رسوم الشبكة وما تأثير ذلك؟
تُظهِر رسوم الشبكة، التي تُمثل حوالي ربع سعر الكهرباء، اتجاهًا متباينًا. فقد أعلن مُشغِّلو شبكات النقل الأربعة الرئيسيون عن زيادة مُتوسطة بنسبة 3.4% لتصل إلى 6.65 سنتًا للكيلوواط/ساعة بحلول عام 2025. ويُعزى هذا الارتفاع في المقام الأول إلى الاستثمارات الضخمة في توسيع الشبكة.
في الوقت نفسه، سيؤدي توحيد رسوم الشبكة على الصعيد الوطني بحلول عام ٢٠٢٥ إلى توزيع أكثر عدالة للتكاليف. وستستفيد المناطق ذات التوسع الكبير في الطاقة المتجددة: ففي شليسفيغ هولشتاين، ستنخفض رسوم الشبكة بنسبة ٢٩٪، وفي مكلنبورغ-فوربومرن بنسبة ٢٩٪، وفي براندنبورغ بنسبة ٢١٪، وفي بافاريا بنسبة ١٦٪.
تأخذ إعادة التوزيع هذه في الاعتبار أن المناطق التي تضم العديد من محطات الطاقة المتجددة قد تكبدت حتى الآن تكاليف باهظة لتوسيع الشبكة الكهربائية. في الوقت نفسه، ترتفع رسوم الشبكة في المناطق ذات حصة الطاقة المتجددة المنخفضة، وخاصةً في بادن-فورتمبيرغ، وراينلاند-بالاتينات، وشمال الراين-وستفاليا.
ما هي الشبكات الذكية وكيف يمكنها المساهمة في الحل؟
تستخدم الشبكات الذكية، أو شبكات الطاقة الذكية، تقنيات رقمية لتنسيق توليد الطاقة، وتشغيلها، وتخزينها، واستهلاكها. بخلاف شبكة الطاقة التقليدية، التي كانت تعمل كطريق أحادي الاتجاه من محطة الطاقة إلى المستهلك، يتعين على الشبكات الحديثة إدارة تدفقات الطاقة ثنائية الاتجاه بشكل موثوق، بالإضافة إلى التغذية غير المتوقعة.
تربط الشبكة الذكية جميع مكونات نظام الكهرباء، بدءًا من الألواح الشمسية على الأسطح، وصولًا إلى بطاريات تخزين الطاقة في الأقبية، ومحطات شحن المركبات الكهربائية. وبفضل عدادات الكهرباء الرقمية وتقنيات الاتصالات الحديثة، تستطيع هذه الأنظمة الاستجابة للتغيرات آنيًا وتحقيق التوازن الأمثل بين العرض والطلب.
تلعب أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات دورًا محوريًا كعناصر أساسية في البنية التحتية الحديثة للشبكة. فهي تُسهم في استقرار الشبكة من خلال موازنة التقلبات قصيرة المدى، وتُمكّن من إدارة الازدحام، وتزيد من مرونة النظام ككل. ويمكن لتخزين الطاقة الوسيطة المُستهدف أن يمنع ازدحام الشبكة ويُقلل من توسع بنيتها التحتية المُكلفة.
مناسب ل:
ما هو الدور الذي تلعبه محطات الطاقة الافتراضية في نظام الطاقة المستقبلي؟
تُمثل محطات الطاقة الافتراضية حلاً مبتكراً لتحسين دمج الطاقات المتجددة. فهي تربط مئات أو آلاف محطات التوليد اللامركزية، ومرافق التخزين، والمستهلكين الخاضعين للرقابة، في شبكة مُنسقة. ويمكن لهذه المحطات الفرعية أن تُنتج مجتمعةً كميةً من الكهرباء تُعادل ما تُنتجه محطات الطاقة التقليدية الكبيرة.
يراقب نظام التحكم المركزي لمحطة الطاقة الافتراضية جميع المحطات المتصلة آنيًا، ويتفاعل بسرعة فائقة مع تغيرات شبكة الكهرباء. في حال انخفاض الإنتاج بشكل كبير، يُشغّل النظام مولدات طاقة متجددة إضافية يمكن التحكم بها بشكل مستقل عن أحوال الطقس، مثل محطات الغاز الحيوي أو محطات الطاقة الكهرومائية. وفي حال زيادة الإنتاج، يُخفّض النظام التغذية الكهربائية تبعًا لذلك.
تستخدم محطات الطاقة الافتراضية الحديثة بوابات عدادات ذكية للتحكم الفعال من حيث التكلفة في المحطات الصغيرة. فهي لا تُمكّن من تحسين تكامل أنظمة الطاقات المتجددة فحسب، بل تُحقق أيضًا قيمة مضافة اقتصادية لمشغلي المحطات من خلال تسويق مُحسّن في أسواق متعددة.
ما هو البناء الزائد وكيف يمكن أن يقلل من ازدحام الشبكة؟
يُمثل إنشاء نقاط ربط الشبكة نهجًا واعدًا لزيادة كفاءة استخدام الشبكة. ويشمل ذلك ربط محطات الطاقة بالشبكة، بحيث تُنتج مجتمعةً كهرباءً تفوق قدرة الخطوط نظريًا على نقلها. وتتمثل النقطة الأساسية في دمج محطات الطاقة، التي نادرًا ما تعمل بكامل طاقتها في آنٍ واحد.
تتكامل أنظمة طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل مثالي: فتوربينات الرياح غالبًا ما تُنتج طاقتها الرئيسية ليلًا وفي الخريف أو الشتاء، بينما تُنتج أنظمة الطاقة الشمسية طاقتها الرئيسية ظهرًا وفي الصيف. وتُظهر دراسة أجرتها الجمعية الألمانية للطاقة المتجددة أنه عند تشغيلها معًا على شبكة واحدة، لا يلزم تقليص سوى حوالي 3.5% من الطاقة الشمسية و1.5% من طاقة الرياح.
لقد برهنت شركة بايرنويرك بالفعل على آلية عمل هذا التطور: فقد تم تركيب نظام طاقة شمسية كهروضوئية جديد بجوار توربين رياح قائم على نفس وصلة الشبكة. يعمل كلا النظامين معًا، مما يوفر على جميع الأطراف المعنية والمستهلكين تكاليف التوسعة الإضافية للشبكة. الإمكانيات هائلة: ففي شبكة بايرنويرك وحدها، سيكون من الممكن تركيب 1000 توربين رياح جديد مخطط له بحلول عام 2030 من خلال البناء فوق وصلات الطاقة الشمسية الكهروضوئية القائمة.
كيف يعمل مفهوم مقبس التغذية؟
يُمثل مقبس التغذية نقلة نوعية في تخطيط ربط الشبكة. فبدلاً من تأخر البنية التحتية عن محطات الطاقة المتجددة، يتم توفير سعة إضافية بشكل استباقي، ويمكن لمطوري المشاريع التقدم بطلبات للحصول عليها.
باستخدام هذا النهج، قامت شركة بايرنويرك بتركيب وصلة شبكة في بافاريا السفلى، مما أتاح لمطوري محطات الطاقة المتجددة التقدم بطلباتهم. في غضون 24 ساعة، تم تخصيص كامل الطاقة تقريبًا، على الرغم من اشتراط تحديد سقف ذروة بنسبة 30%. هذا يُحسّن بشكل كبير من استخدام خطوط الكهرباء ويُسرّع المشاريع بشكل كبير: من بدء العمل في مارس إلى بدء التشغيل في نوفمبر من العام نفسه.
طوّرت شركتا LEW Verteilnetz وBayerwerk Netz مشروعهما التجريبي المشترك "مقابس التغذية"، حيث تُنشئ الشركتان بشكل مستقل قدرات توصيل إضافية في محطاتهما الفرعية. تُخطط شركة Bayernwerk لإنشاء محطة فرعية جديدة في Niederviehbach، بينما تُجهّز شركة LVN المحطة الفرعية الحالية في Balzhausen بمحوّل إضافي.
جديد: براءة اختراع من الولايات المتحدة الأمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية بتكلفة أقل بنسبة 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع مقاطع فيديو توضيحية!
جديد: براءة اختراع أمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية بتكلفة أقل بنسبة 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع فيديوهات توضيحية! - الصورة: Xpert.Digital
يكمن جوهر هذا التطور التكنولوجي في التخلي المتعمد عن التثبيت بالمشابك التقليدي، الذي ظلّ معيارًا لعقود. ويعالج نظام التثبيت الجديد، الأكثر فعالية من حيث الوقت والتكلفة، هذه المشكلة بمفهوم مختلف تمامًا وأكثر ذكاءً. فبدلًا من تثبيت الوحدات في نقاط محددة، تُدخل في سكة دعم متصلة ذات شكل خاص وتُثبّت بإحكام. يضمن هذا التصميم توزيع جميع القوى المؤثرة بالتساوي على طول إطار الوحدة، سواءً أكانت أحمالًا ساكنة من الثلج أم أحمالًا ديناميكية من الرياح.
المزيد عنها هنا:
البنية التحتية الرقمية: كيف تعمل الذكاء الاصطناعي والشبكات الذكية على تحويل شبكة الطاقة
ما هي الإمكانات التي يوفرها جعل نظام الطاقة أكثر مرونة؟
مرونة نظام الطاقة تعني القدرة على موازنة التقلبات بين الإنتاج والاستهلاك وضمان استقرار إمدادات الطاقة. ولتحقيق هدف توليد 80% من الكهرباء من مصادر متجددة بحلول عام 2030، يجب أن يصبح نظام الطاقة مرنًا بما يكفي لتأمين الإمدادات حتى مع انخفاض إنتاج الكهرباء ليلًا.
يمكن توفير هذه المرونة من خلال عناصر مختلفة: تخزين الكهرباء، والأحمال القابلة للتحكم، ومحطات الطاقة المرنة. وتُعدّ إمكانات الأنظمة صغيرة الحجم، مثل أنظمة الطاقة الشمسية اللامركزية، وتخزين البطاريات، والسيارات الكهربائية، والمضخات الحرارية، واعدة للغاية. فإذا امتلكت ألمانيا ملايين السيارات الكهربائية خلال السنوات القليلة المقبلة، فستتوفر 8000 ميغاواط من المرونة بسرعة.
تتيح المرونة المكانية موازنة التقلبات الجغرافية، على سبيل المثال، في ألمانيا، حيث الاختناقات المرورية المعروفة بين الشمال والجنوب. كما تعوّض المرونة الزمنية التقلبات الموسمية واليومية. تُصبح حلول إدارة الطاقة الذكية البنية التحتية الرقمية لقطاع الطاقة المستقبلي، ويمكنها اتخاذ القرارات فورًا.
مناسب ل:
ماذا يعني ربط القطاعات بالنسبة لحمل الشبكة؟
يصف الربط القطاعي ربط قطاعات الكهرباء والتدفئة والنقل والصناعة، التي كانت منفصلة سابقًا، من خلال زيادة استخدام الكهرباء المتجددة. يؤدي هذا التطور إلى زيادة ملحوظة في استهلاك الكهرباء، ويغير في الوقت نفسه أنماط الأحمال في الشبكة.
تتوقع جمعية الطاقة المتجددة الألمانية (BER) زيادة الطلب على الكهرباء من ربط القطاع بما يتراوح بين 69 و150 تيراوات في الساعة بحلول عام 2030. وترى الجمعية أن الطلب الأعلى على التنقل الكهربائي يصل إلى 48 تيراوات في الساعة، تليها مضخات الحرارة عند 41 تيراوات في الساعة، وإنتاج الهيدروجين عند 37 تيراوات في الساعة، والغلايات الكهربائية الصناعية عند 21 تيراوات في الساعة.
يُشكّل هذا التطور تحديات جديدة لشبكة الكهرباء: فعندما تشحن العديد من المنازل سياراتها الكهربائية في وقت واحد بعد العمل، تنشأ أحمال ذروة جديدة. يُمكن لمضخات الحرارة أن تحل محل غلايات النفط والغاز، ولكنها تتطلب مصدر طاقة موثوقًا. وسيكون التحكم الذكي في هذه الأجهزة الاستهلاكية الجديدة أمرًا بالغ الأهمية لاستقرار الشبكة.
كيف يمكن لتوسيع الشبكة التطلعي أن يحل المشاكل؟
يُمثل التوسع الاستباقي للشبكة نقلة نوعية أساسية في تخطيطها. فبدلاً من الاكتفاء بالاستجابة عند تخطيط المرافق الملموسة، ينبغي توسيع البنية التحتية للشبكة استباقياً لتلبية الاحتياجات المستقبلية.
تكمن مشكلة النظام الحالي في اختلاف مواعيد التنفيذ: إذ يمكن إنشاء محطات الطاقة المتجددة في خمسة أشهر، بينما يستغرق توسيع الشبكة من سبع إلى عشر سنوات. ويؤدي هذا التفاوت في التوقيت إلى مشاكل كبيرة في توصيل ونقل الطاقة المتجددة.
تدعو جمعية المرافق البلدية إلى وضع إطار تنظيمي يُمكّن من توسيع الشبكة بشكل استباقي. ويجب تغيير ستة شروط رئيسية: التغلب على الطابع الرجعي للممارسات التنظيمية، واعتماد تخطيط ميزانيات استباقي، وتذليل العقبات التنظيمية أمام الاستثمارات الاستباقية.
كان النشر الأول لخطط توسيع الشبكة من قِبل حوالي 80 من كبار مُشغّلي أنظمة توزيع الكهرباء في ألمانيا في مايو 2024 خطوةً مهمة. تصف هذه الخطط إجراءات التوسع المُخطط لها لعامي 2028 و2033، بالإضافة إلى تقديرات لاحتياجات التوسع حتى عام 2045.
ما هو دور الرقمنة والأتمتة؟
تُعدّ رقمنة وأتمتة شبكة الكهرباء أمرًا أساسيًا لنجاح دمج الطاقات المتجددة. تُمكّن أنظمة الأتمتة الحديثة من مراقبة تدفقات الطاقة وتحسينها آنيًا. وتُعد الأتمتة القائمة على الطلب ضرورية بشكل خاص في شبكات الجهد المنخفض والمتوسط، حيث يتم ربط أكثر من 90% من الطاقات المتجددة.
تُشكّل التوائم الرقمية لشبكات التوزيع مصدرًا واحدًا وموثوقًا للمعلومات لمشغلي الشبكة، وذلك من خلال الجمع بين مصادر بيانات متنوعة، مثل العدادات الذكية، ونظم المعلومات الجغرافية، وأنظمة تخطيط موارد المؤسسات (ERP)، وأنظمة التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA). وتستجيب نماذج الشبكة الحاسوبية هذه ديناميكيًا لأحداث مثل تغيرات الأحوال الجوية أو الأحمال.
في المستقبل، ستعتمد حلول برمجية لتوقعات حالة الشبكة باستخدام الذكاء الاصطناعي على نماذج شبكية لحظية مُغذّاة بالبيانات، مع ملفات تعريف أحمال مُخصصة. ويمكن لبرامج دعم القرار أن تُوصي بإجراءات بناءً على الاختناقات المُحددة وآفاقها الزمنية.
تُظهر دراسة VDE حول الأتمتة العالية أن التشغيل النشط للشبكة يسمح بدمج المزيد من الأنظمة الكهروضوئية والمركبات الكهربائية في الشبكة بسرعة أكبر، إذ يُمكن التأثير على تدفق الطاقة حسب الحاجة. كما تُتيح الأتمتة استعادة الطاقة تلقائيًا في حالة انقطاع التيار، وتحسين استخدام قدرات الشبكة الحالية.
ما هو الأثر الاقتصادي لهذه الحلول؟
للحلول المختلفة أثر اقتصادي كبير، إذ تؤثر على تكاليف وكفاءة النظام ككل. ووفقًا لدراسة أجراها معهد اقتصاديات الطاقة، فإن ربط الشبكة بالخلايا الكهروضوئية وطاقة الرياح يمكن أن يخفض تكاليف توسيع الشبكة بما يصل إلى 1.8 مليار يورو سنويًا.
على الرغم من ضرورة تقليص عدد محطات توليد الطاقة خلال فترة التطوير، فإن الوفورات في تكاليف توسيع الشبكة ستتجاوز تكاليف تقليص الكهرباء بمقدار 800 مليون يورو. ويتحقق هذا التحسن الصافي في الكفاءة من خلال انخفاض كبير في الاستثمارات في البنية التحتية الجديدة للشبكة، مع ارتفاع طفيف في تكاليف التقليص.
تُقدَّر الاستثمارات اللازمة لتوسيع شبكة الكهرباء الأوروبية بحلول عام ٢٠٥٠ بما يتراوح بين ١٩٩٤ و٢٢٩٤ مليار يورو. ووفقًا لدراسات مختلفة، سيبلغ متوسط تكلفة توسيع شبكة التوزيع في ألمانيا وحدها ٣٥٠ مليار يورو بحلول عام ٢٠٤٥. وتُبرز هذه المبالغ الضخمة الحاجة إلى حلول فعّالة.
في الوقت نفسه، يؤدي تحسين استخدام الشبكة إلى خفض التكاليف النوعية: فكلما زادت كمية الكهرباء المنقولة عبر الشبكات، ازداد توزيع تكاليف الشبكة لكل كيلوواط/ساعة بشكل أكثر توازناً. ويمكن للجمع بين التنمية الحضرية والشبكات الذكية والتخزين الملائم للشبكة أن يزيد من كفاءة النظام ويخفض التكاليف الإجمالية للتحول في مجال الطاقة.
كيف يمكن للسياسة والتنظيم دعم التحول؟
يُعدّ الإطار السياسي والتنظيمي أساسيًا لنجاح توسيع البنية التحتية للشبكة. وقد أرسى "قانون تعديل قانون صناعة الطاقة"، الصادر في يناير 2025، أسسًا مهمةً من خلال إرساء الأساس القانوني لتوسيع الشبكة.
مع تعديل المادة 8 من قانون مصادر الطاقة المتجددة، يُمكن الآن ربط محطات توليد الطاقة من الرياح بنقطة اتصال بالشبكة الكهربائية تستخدمها بالفعل محطة أخرى لتوليد الطاقة من الرياح. كما يسمح البند 8أ الجديد من قانون توليد الطاقة من الرياح بعقود ربط مرنة بالشبكة، وهو أمر ضروري للتطبيق العملي لتجميع الكابلات.
يُعد تسريع إجراءات التخطيط والموافقة عاملاً حاسماً آخر. يطالب مشغلو الشبكة باتخاذ المزيد من القرارات الإدارية في إطار زمني أقصر، إذ يتطلب الأمر بناء 12 توربين رياح ودمجها في الشبكة يومياً لتحقيق الأهداف المناخية. ولتحقيق ذلك، يجب تزويد هيئات التخطيط والموافقة، وكذلك المحاكم، بكوادر وموارد أفضل.
إن الأولوية القانونية الممنوحة للطاقات المتجددة في قانون مصادر الطاقة المتجددة لعام ٢٠٢٣ تعني أيضًا إعطاء الأولوية لتوسيع شبكة التوزيع. يجب الاستفادة من أوجه التآزر في تقييمات الحفاظ على الطبيعة، وتفعيل التوازي في عملية الموافقة، وتجميد وضع القوانين القائمة في بداية الإجراءات.
مناسب ل:
ما هي الابتكارات التكنولوجية التي ستشكل المستقبل؟
ستُحدث العديد من الابتكارات التقنية تغييرًا جذريًا في مستقبل البنية التحتية لشبكات الكهرباء. تُمكّن خطوط نقل التيار المستمر عالي الجهد من نقل كميات كبيرة من الكهرباء لمسافات طويلة وبأقل قدر من الفاقد، وهي ذات أهمية خاصة للتقسيم بين شمال وجنوب ألمانيا.
تفتح تقنيات "الطاقة إلى إكس" آفاقًا جديدة لربط القطاعات: إذ يمكن لتقنية "الطاقة إلى تدفئة" استخدام الكهرباء لتوليد الحرارة، بينما تتيح تقنية "الطاقة إلى غاز" تحويل الكهرباء إلى هيدروجين. وتُعدّ هذه التقنيات خيارات مرنة وحلول تخزين طويلة الأجل.
ستصبح تكنولوجيا القياس والتحكم الذكية أساسًا لجميع الابتكارات الأخرى. تُمكّن بوابات العدادات الذكية من التحكم الفعال من حيث التكلفة في الأنظمة الصغيرة، ودمج المنازل الخاصة في محطات الطاقة الافتراضية. يُعدّ انتشار هذه التكنولوجيا شرطًا أساسيًا للرقمنة الكاملة لنظام الطاقة.
يتزايد استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي للتنبؤ بحالة الشبكة، وتوقع الأحمال، واتخاذ القرارات آليًا. تُمكّن هذه التقنيات من إدارة تعقيدات نظام الطاقة المستقبلي والتحكم فيه على النحو الأمثل.
ما هي التحديات المتبقية؟
على الرغم من الحلول الواعدة، لا تزال هناك تحديات كبيرة. تُشكّل السرعة الهائلة لتوسيع الشبكة المطلوب تحديات هائلة لجميع المعنيين: يجب زيادة استثمارات الشبكة المخطط لها من مستواها السنوي الحالي البالغ حوالي 36 مليار يورو إلى أكثر من 70 مليار يورو.
يُفاقم نقص العمالة الماهرة في قطاع الطاقة الوضع سوءًا. في الوقت نفسه، تُؤدي اختناقات توريد المحولات والكابلات ومكونات الشبكة الأخرى إلى مزيد من التأخير. ويمكن أن تُبطئ هذه الاختناقات في سلسلة التوريد عملية توسيع الشبكة بأكملها، بغض النظر عن الموارد المالية المتاحة.
لا يزال التنسيق بين مختلف الجهات الفاعلة - مشغلي شبكات النقل والتوزيع والمولدات والمستهلكين - معقدًا. أي تأخير في أحد مكونات النظام قد يؤثر على النظام بأكمله.
يجب مواءمة الإطار التنظيمي باستمرار مع التطور السريع للتكنولوجيا وظروف السوق. فما يُعتبر مثاليًا اليوم قد يصبح عتيقًا في غضون سنوات قليلة. ويظل تحقيق التوازن بين التنظيم الضروري والمرونة الكافية للابتكار تحديًا.
يجب ضمان استمرار قبول الجمهور للتوسع الهائل في البنية التحتية لشبكة الكهرباء. وتُعدّ مشاركة المواطنين والتواصل الشفاف أمرًا بالغ الأهمية لنجاح مشاريع توسيع الشبكة.
تُعدّ البنية التحتية لشبكة الكهرباء جوهرَ تحوّل الطاقة، وتُحدّد نجاحه بشكل كبير. ويمكن للأساليب المبتكرة، مثل الإفراط في البناء، والشبكات الذكية، ومحطات الطاقة الافتراضية، والتخطيط الاستشرافي، أن تتغلب على الاختناقات الحالية. وسيكون من الضروري الجمع بين الابتكارات التقنية والتعديلات التنظيمية والاستثمارات الكبيرة لجعل الشبكة مُلائمة للمستقبل. وبهذه الطريقة فقط، يُمكن إطلاق العنان للإمكانات الكاملة للطاقات المتجددة وتحقيق الأهداف المناخية.
انظر، هذه التفاصيل الصغيرة توفر ما يصل إلى ٤٠٪ من وقت التركيب وتكلفتها أقل بنسبة تصل إلى ٣٠٪. إنها أمريكية الصنع وحاصلة على براءة اختراع.
جديد: أنظمة شمسية جاهزة للتركيب! هذا الابتكار الحاصل على براءة اختراع يُسرّع بشكل كبير من بناء محطات الطاقة الشمسية لديك.
جوهر ابتكار ModuRack هو ابتعاده عن التثبيت بالمشابك التقليدية. فبدلاً من المشابك، تُركّب الوحدات وتُثبّت في مكانها بواسطة سكة دعم مستمرة.
المزيد عنها هنا:
شريكك لتطوير الأعمال في مجال الكهروضوئية والبناء
من السقف الصناعي الكهروضوئي إلى الحدائق الشمسية إلى أماكن لوقوف السيارات الشمسية الأكبر
☑️ لغة العمل لدينا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: المراسلات بلغتك الوطنية!
كونراد ولفنشتاين
سأكون سعيدًا بخدمتك وفريقي كمستشار شخصي.
يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: ولفنشتاين ∂ xpert.digital
إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
