الطاقات المتجددة: يتعلق الأمر الآن بأنظمة تخزين الطاقة

يعد البحث في مجال تخزين الطاقة ذا أهمية كبيرة – إمكانات كبيرة لتطوير السوق – فرص لأنظمة ما بعد تخطيط كهربية الدماغ

سوق الطاقة المتجددة ينمو. لقد تضاعف الاستثمار العالمي في الطاقة المتجددة تقريباً في العقد الماضي. وبينما نشهد أكبر طفرة في جميع أنحاء العالم، فإن هذه الطفرة في ألمانيا آخذة في الانخفاض، باستثناء الخلايا الكهروضوئية. وفي عام 2019، تم استثمار حوالي 11 مليار يورو في ألمانيا. وكان تركيز هذه الاستثمارات في مجال الطاقة الشمسية.

منذ عام 2014، شهد سوق الخلايا الكهروضوئية في ألمانيا تطورًا صعوديًا مرة أخرى.

وبلغت الاستثمارات العالمية في تقنيات طاقة الرياح نحو 143 مليار دولار في عام 2019. وبلغت الاستثمارات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية مؤخرا 141 مليار دولار.

وحتى لو كان عدد الطاقات المتجددة في ألمانيا آخذا في الانخفاض حاليا، فلا ينبغي إغفال أن ألمانيا هي الدولة في العالم التي تمتلك أعلى حصة (52٪) من الطاقات المتجددة فيما يتعلق بمصادر الطاقة الأحفورية.

مع 224 تيراواط/ساعة، تحتل ألمانيا المرتبة الثالثة بعد الصين والولايات المتحدة في استهلاك وتوفير الطاقة المتجددة. وهذا يتقدم على الهند والبرازيل، وهما أكبر بكثير من حيث عدد السكان والمساحة.

في نوفمبر 2020، أنتجت ألمانيا 54% من الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة. وبلغ المتوسط ​​السنوي من ديسمبر 2019 إلى نوفمبر 2020 52.46%.

ومع ذلك، هذا ليس الأداء المستمر. وتتراوح التقلبات من نوفمبر 2019 بنسبة 37% إلى أعلى مستوى 61.7% في فبراير 2020. وستتفاقم هذه المشكلة في المستقبل القريب مع التوسع الإضافي في الطاقات المتجددة.

ومع الطاقات المتجددة، تتغير شبكة الكهرباء الوطنية أيضًا. وبينما هيمنت شبكات الطاقة ذات التوليد المركزي للطاقة حتى الآن، فإن الاتجاه يتجه نحو أنظمة التوليد اللامركزية. وينطبق ذلك على الإنتاج من مصادر متجددة مثل الأنظمة الكهروضوئية ومحطات الطاقة الشمسية الحرارية وتوربينات الرياح ومحطات الغاز الحيوي.

يقول البروفيسور د. "إن توليد الكهرباء من أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يجعل نظام الإمداد أكثر تجزئة واعتمادًا على الطقس من تشغيل محطات الطاقة التقليدية". كليمنس هوفمان، رئيس فراونهوفر IEE.

مناسب ل:

• الذكاء الاصطناعي في مجال الطاقات المتجددة

وهذا يؤدي إلى بنية أكثر تعقيدًا، خاصة في مجال التحكم في الحمل وصيانة الجهد في شبكة التوزيع والحفاظ على استقرار الشبكة. وعلى النقيض من محطات الطاقة المتوسطة إلى الكبيرة، فإن أنظمة التوليد اللامركزية الأصغر حجمًا تغذي أيضًا مستويات الجهد المنخفض مباشرة مثل شبكة الجهد المنخفض أو شبكة الجهد المتوسط.

ونظرا للحصة الأكبر من الطاقات المتجددة، يصبح من المهم مواءمة التقلبات في إنتاج الطاقة مع التقلبات في استهلاك الطاقة من خلال موازنتها مع أنظمة تخزين الطاقة.

ولذلك فإن إمكانية تخزين الطاقة الكهربائية باستخدام محطات توليد الطاقة أو تخزين الطاقة ستلعب دوراً مهماً في السنوات القليلة المقبلة.

وفي عام 2018، بلغت سعة تخزين الطاقة حوالي 17 جيجاوات ساعة. وفقًا لتقدير Bloomberg New Energy Finance (bnef.com)، ستصل القدرة إلى أكثر من 2800 جيجاوات في الساعة خلال حوالي 20 عامًا.

يتم بالفعل استخدام أنظمة تخزين البطاريات الكبيرة في ألمانيا لتحقيق استقرار الشبكة. وفي عام 2017، بلغت القدرة حوالي 250 ميجاوات/ساعة.

وبالمقارنة، بلغت سعة تخزين البطاريات المنزلية في ألمانيا 545 ميجاوات ساعة في عام 2017.

من أجل تشكيل تحول الطاقة بنجاح، فإن البحث في مجال تخزين الطاقة له أهمية كبيرة. كلما كان من الممكن تخزين الطاقة بكفاءة بشكل أسرع، كلما أمكن موازنة التقلبات في شبكة الطاقة بشكل أسرع ويمكن الابتعاد عن الوقود الأحفوري. وفي عام 2019، قدمت الحكومة الفيدرالية تمويلًا للتخزين الكهروكيميائي بقيمة حوالي تسعة ملايين يورو.

مناسب ل:

• من يقود الاستثمارات في الطاقات المتجددة؟

في حين أن سوق وحدات الطاقة الشمسية يتمتع بالفعل بقدرة تنافسية عالية، وإذا نظرت إلى متطلبات السعة لأنظمة تخزين الطاقة، فستلاحظ بسرعة أنه لا يزال هناك الكثير من إمكانات تطوير السوق هنا.

تؤخذ في الاعتبار هنا فقط مرافق التخزين المؤهلة للحصول على تمويل من بنك التنمية الألماني. الشركات المصنعة التي لا تكون أنظمة التخزين الخاصة بها مؤهلة للحصول على تمويل من بنك التنمية الألماني غير مدرجة هنا. وفي عام 2017، بلغت حصة SMA من سوق تخزين الطاقة الشمسية في ألمانيا حوالي ستة بالمائة. Sonnenbatterie: تعمل الشركة باسم Sonnen GmbH منذ نوفمبر 2015.

ووفقا للتوقعات، تم تركيب حوالي 100 ألف نظام كهروضوئي مع تخزين الطاقة الشمسية في ألمانيا في عام 2018. يتزايد عدد الأنظمة المثبتة بشكل كبير كل عام - في عام 2013، تم إحصاء 5000 وحدة تخزين للطاقة الشمسية في هذا البلد.

مناسب ل:

• تخزين الطاقة - يمكن تنزيل الأرقام والبيانات والحقائق المثيرة للاهتمام كملف PDF في نهاية هذه المقالة

في مقابلة مع موقع Focus Online، يصف أوليفر كوخ، الرئيس التنفيذي لشركة Sonnen GmbH، ربط البطاريات ومحطة الطاقة الافتراضية بأنه نظام الطاقة النظيفة واللامركزية: "تحل المنازل محل محطات الطاقة ويتم إنتاج الكهرباء بشكل لا مركزي". وفقا للسيد كوخ، من الممكن الحصول على فاتورة كهرباء بقيمة صفر يورو.

ويوصي السيد كوخ مشغلي المحطات الذين سينتهي تمويل EEG لهم قريبًا، بإعادة حسابات الأمر والتفكير في استخدام الكهرباء التي ينتجونها بأنفسهم في المستقبل.

لقد اقترحنا أيضًا هذا الخيار في سبتمبر: ماذا تفعل؟ تمويل الأنظمة الكهروضوئية القديمة على وشك الانتهاء

تُظهر مرافق بلدية توبنغن أن هناك طريقة أخرى: فهي تعرض على مشغلي أنظمة ما بعد EEG ستة سنتات لكل كيلووات في الساعة اعتبارًا من عام 2021. توصي شركة Lechwerke AG بإجراء تعديلات فنية على النظام الشمسي واستهلاك الطاقة الشمسية بنفسك في المستقبل. مع حل التخزين الصحيح، يجب أن يصبح النظام الشمسي أكثر كفاءة.

ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح إلى أين تتجه الرحلة. تحتوي مسودة التعديل على EEG على تغيير مهم لأنظمة ما بعد EEG: من المخطط استثناء مؤقت للأنظمة الكهروضوئية الصغيرة ذات التغذية الكاملة. يجب أن تكون هناك لائحة انتقالية للأنظمة التي يصل إنتاجها إلى 100 كيلوواط أقصى، والتي يُسمح لها بمواصلة تغذية الكهرباء حتى عام 2027. ومع ذلك، يجب تغذية كل الكهرباء. يتم استبعاد الاستهلاك الخاص.