اختبار واقعي لانتقال الطاقة في ألمانيا: لماذا يجب أن تتكامل البطاريات ومحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز؟

نهاية فجوة الكهرباء: كيف يبدو التفاعل الأمثل بين البطاريات ومحطات توليد الطاقة

فخ الهيدروجين أم خلاص حقيقي؟ الحقيقة حول محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز في ألمانيا

يقف التحول الطاقي في ألمانيا عند مفترق طرق حاسم، ولكنه يواجه خطر الوقوع في جدل مضلل بين خيارين فقط. فمن جهة، نجد مؤيدي أنظمة تخزين البطاريات الضخمة باعتبارها الحل الأمثل الخالي من الانبعاثات، ومن جهة أخرى، نجد دعاة محطات توليد الطاقة التقليدية التي تعمل بالغاز والتي يمكن التحكم بها. لكن أولئك الذين يضعون هاتين التقنيتين في مواجهة بعضهما البعض لا يخاطرون بأقل من أمننا المستقبلي للكهرباء وقدرتنا على تحمل تكاليفها. فبينما تُشكل البطاريات العمود الفقري لمرونة الشبكة اليومية قصيرة الأجل، تظل محطات توليد الطاقة بمثابة ضمانة نادرة الاستخدام، ولكنها ضرورية اقتصاديًا، ضد فترات انخفاض إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية التي قد تمتد لأسابيع. ومع الموافقة الأخيرة من بروكسل على سوق السعة الذي تبلغ قيمته مليارات اليورو، يُعاد الآن هيكلة سوق الكهرباء الألمانية بشكل جذري. لذا، فإن التحدي الحقيقي ليس بين التخزين ومحطات توليد الطاقة، بل يتعلق بالتفاعل الذكي الذي يتم التحكم فيه رقميًا بين هذين العالمين، وكيف سيمنعنا الهيدروجين وتعريفات الكهرباء الذكية والتضامن الأوروبي من انقطاع التيار الكهربائي في الشتاء.

إن أولئك الذين يطالبون فقط بمرافق التخزين أو محطات الطاقة فقط لا يبنون نظامًا محايدًا مناخيًا، بل يسدون فجوة العرض التالية

الجدل الزائف بين خيارين

غالبًا ما يُصوَّر النقاش حول الطاقة في ألمانيا على أنه منافسة بين البطاريات ومحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز. فمن جهة، تُعدّ أنظمة تخزين البطاريات تقنية حديثة، خالية من الانبعاثات، وقابلة للتوسع السريع. ومن جهة أخرى، توجد محطات توليد الطاقة القابلة للتحكم، التي يراها مؤيدوها ضمانة لا غنى عنها ضد نقص الكهرباء، بينما يراها منتقدوها عودة إلى الوقود الأحفوري. هذا التناقض جذاب سياسيًا، ولكنه مُضلِّل من منظور اقتصاديات الطاقة. فالبطاريات ومحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز تعالج مشاكل مختلفة ضمن النظام نفسه. ومن يُقارن بينهما يخلط بين المرونة قصيرة الأجل وأمن الإمداد طويل الأجل.

تُعدّ البطاريات بالغة الأهمية عند الحاجة إلى نقل الكهرباء على مدى دقائق أو ساعات. فهي قادرة على نقل الطاقة الشمسية من منتصف النهار إلى المساء، وتغطية أحمال الذروة قصيرة الأجل، والتعويض عن تقلبات التردد، واستيعاب فائض الطاقة المتجددة. من جهة أخرى، تكتسب محطات الطاقة المرنة قيمةً خاصة عند استمرار النقص، وانخفاض مستويات التخزين، وتزامن الأحمال العالية. ولا يكمن دورها المحوري في إنتاج أكبر قدر ممكن من الكيلوواط/ساعة، بل في توفيرها بشكل موثوق في بعض الحالات الحرجة.

لذا، فإن السؤال الاقتصادي الأساسي ليس أي التقنيات متفوقة جوهريًا، بل السؤال الجوهري هو أي توليفة من الطاقات المتجددة، وشبكات الكهرباء، والبطاريات، والطلب المرن، والواردات الأوروبية، ومحطات الطاقة القابلة للتشغيل عند الطلب، توفر الأمن المطلوب للإمداد بأقل تكلفة إجمالية. فالنظام ذو القدرة المضمونة غير الكافية يُعرّضنا لخطر النقص، وارتفاع الأسعار بشكل مفرط، واتخاذ إجراءات سياسية طارئة. أما النظام ذو القدرة المدعومة بشكل مفرط، فيُلقي عبئًا لا داعي له على المستهلكين، ويُضعف حوافز الاستثمار في التخزين والمرونة. والمسار الأمثل اقتصاديًا يكمن في مكان ما بين هذين المأزقين.

ما وافقت عليه بروكسل بالفعل

يمثل اعتماد المفوضية الأوروبية لآلية القدرة الألمانية تحولاً جذرياً في هيكل سوق الكهرباء. فابتداءً من عام 2031، لن يقتصر دخل المشاركين في السوق على الكهرباء المولدة وخدمات النظام فحسب، بل سيشمل أيضاً ضمان توفر القدرة المضمونة عند الحاجة. وتتراوح التكاليف الإجمالية المقدرة للإطار المعتمد بين 15.6 مليار يورو و35.2 مليار يورو. وبناءً على نتائج المزاد، من المتوقع أن تتراوح التكاليف السنوية بين مليار يورو و3 مليارات يورو تقريباً لعام 2031، وبين 0.9 مليار يورو و2.3 مليار يورو سنوياً حتى عام 2045.

إنّ الادعاء الشائع بأنّ ألمانيا تدعم محطات توليد الطاقة بالغاز بمبلغ 35 مليار يورو غير دقيق. فالآلية المعتمدة مفتوحة أساسًا أمام مختلف التقنيات. فبالإضافة إلى محطات التوليد الجديدة والقائمة، يمكن أيضًا لمحطات التخزين والمستهلكين الخاضعين للتحكم، وفي المستقبل، يمكن للقدرات العابرة للحدود المشاركة. ويمكن أن تصل مدة العقود إلى 15 عامًا. وتعتمد التكاليف الفعلية على حجم العطاءات المقدمة، وقيمة العطاءات، وتكاليف التمويل، وإيرادات السوق للمحطات الفائزة.

في الوقت نفسه، من السذاجة التقليل من أهمية محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز. تستهدف المناقصات الأولية في المقام الأول القدرات طويلة الأجل التي يمكنها توفير الكهرباء بشكل مستمر خلال فترات انخفاض إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية لعدة أيام. يمكن للبطاريات من الناحية التقنية تلبية هذا الشرط إذا كانت تتمتع بسعة تخزين طاقة كبيرة بما يكفي. مع ذلك، من الناحية الاقتصادية، غالبًا ما تكون البطاريات ذات فترات التفريغ الطويلة جدًا، والمخصصة للحالات النادرة، أغلى من محطات توليد الطاقة التي يُخزن وقودها بشكل منفصل ويُستخدم فقط عند الحاجة. لذلك، من المرجح أن تحصل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز على حصة كبيرة من العقود الأولية.

لأغراض التقييم العام، يُعدّ التمييز بين إنتاج الطاقة وإنتاج العمل أمرًا بالغ الأهمية. فمحطة توليد طاقة بقدرة جيجاوات واحد قد تعمل بشكل دائم، ومع ذلك لا تُنتج الكهرباء إلا في أيام معدودة من السنة. ولا يعتمد تأثيرها المناخي على حجمها فحسب، بل أيضًا على نوع الوقود المستخدم، وكفاءتها، وساعات تشغيلها، وتوقيت الانتقال إلى مصادر طاقة محايدة مناخيًا. ويمكن لأسطول كبير من محطات توليد الطاقة يعمل بقدرة منخفضة أن يُصدر كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بأسطول أصغر يعمل بانتظام لتغطية الأحمال المتبقية.

لذا، فإن آلية القدرة ليست مجرد دعم لمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز، وليست أيضاً إجراءً إدارياً محايداً بلا تبعات تكنولوجية. إنها نموذج تأمين جديد لنظام الكهرباء، وستُقاس جودتها بمدى توفيرها لأمان كافٍ دون تمويل قدرة زائدة بشكل دائم أو كبح الابتكار.

لا يقتصر تأثير الكهرباء على تغيير الاستهلاك السنوي فحسب

سيزداد الطلب على الكهرباء في ألمانيا بشكل ملحوظ نتيجةً لكهربة قطاعات النقل والمباني والصناعة والبنية التحتية الرقمية. فالسيارات الكهربائية تحل محل البنزين والديزل، ومضخات الحرارة تحل محل أنظمة التدفئة بالنفط والغاز، والأفران الكهربائية وأجهزة التحليل الكهربائي تُحدث تحولاً جذرياً في العمليات الصناعية، ومراكز البيانات تُولّد أحمالاً إضافية كبيرة تتطلب توافراً عالياً. ولا يتعارض هذا الارتفاع مع التحول الطاقي، بل يُعد آليةً أساسيةً لإزالة الكربون، إذ تُستبدل الكهرباء المولدة من مصادر متجددة بالوقود الأحفوري في قطاعات أخرى.

غالبًا ما تكون التطبيقات الكهربائية أكثر كفاءة من بدائلها التي تعمل بالوقود الأحفوري. فالمضخة الحرارية لا تولد الحرارة بتحويل الكهرباء فحسب، بل أيضًا باستخدام الحرارة المحيطة. ويحول المحرك الكهربائي الطاقة إلى حركة بكفاءة أعلى بكثير من محرك الاحتراق الداخلي. لذا، يمكن زيادة استهلاك الكهرباء مع انخفاض إجمالي استهلاك الطاقة النهائي. والهدف المنطقي ليس الوصول إلى أدنى استهلاك ممكن للكهرباء، بل توفير التدفئة والتنقل والإنتاج الصناعي والخدمات الرقمية بأكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة وأقلها انبعاثًا للملوثات.

مع ذلك، لا يكفي مجرد النظر إلى حجم الكهرباء السنوي لأغراض التخطيط. فالمهم هو متى وأين تشتد الحاجة إلى الطاقة. فعندما تُشحن ملايين المركبات الكهربائية في ساعات المساء الأولى، وتعمل مضخات التدفئة في الوقت نفسه خلال موجة برد، وتزيد المصانع إنتاجها، قد ترتفع أحمال الذروة بشكل حاد. لذا، يجب تصميم الشبكات والقدرات المضمونة لساعات الذروة، لا للمتوسط ​​السنوي.

لذا، يفترض تخطيط الشبكة الكهربائية على المدى الطويل زيادةً ملحوظةً في إجمالي استهلاك الكهرباء، وذلك تبعًا للسيناريوهات المختلفة. وتتسم هذه التوقعات باتساع نطاقها نظرًا لاعتمادها على افتراضاتٍ تتعلق بالتنمية الصناعية، وإنتاج الهيدروجين، وتجديد المباني، والتنقل الكهربائي، وكفاءة الطاقة، وسرعة التحول. هذا الغموض تحديدًا يُعارض وضع توقعات جامدة أحادية البُعد. تحتاج ألمانيا إلى بنية تحتية متينة قادرة على استيعاب مسارات تنموية متعددة محتملة.

سيؤدي سوء تنسيق عملية تزويد الطاقة بالكهرباء إلى زيادة غير ضرورية في الطلب على محطات توليد الطاقة ومرافق التخزين وشبكات الكهرباء. في المقابل، يمكن أن يصبح تزويد الطاقة بالكهرباء المُدار بذكاء مصدرًا للمرونة. إذ يمكن للمركبات وأنظمة التخزين الحراري والعمليات الصناعية وأحمال الحوسبة المختارة تعديل استهلاكها للكهرباء بمرور الوقت، طالما بقيت سهولة التنقل والراحة والإنتاج دون تغيير. وبالتالي، تعتمد القيمة الاقتصادية لتزويد الطاقة بالكهرباء بشكل متزايد على إمكانية التحكم فيه.

المرونة تتطلب الأتمتة، لا التضحية

يُصوَّر مفهوم مرونة استهلاك الطاقة أحيانًا وكأن على الأسر تنظيم حياتها وفقًا لطاقة الرياح والشمس. هذا النموذج غير جذاب وغير مناسب للتطبيق على نطاق واسع. يجب أن تعمل المرونة تلقائيًا. ينبغي أن يكون بإمكان السائقين تحديد وقت جاهزية مركباتهم ومدى سيرها. ثم يقوم نظام إدارة الطاقة بتحسين عملية الشحن. يحدد السكان درجة حرارة الغرفة المطلوبة، بينما تقوم المضخة الحرارية والكتلة الحرارية للمبنى ووحدة التخزين الاحتياطية بضبط التشغيل ضمن حدود الراحة المحددة.

لكي ينجح هذا الأمر، تحتاج ألمانيا إلى أنظمة عدادات ذكية، وقنوات اتصال آمنة، وأجهزة قابلة للتشغيل البيني، وتعريفات شفافة. منذ عام 2025، أصبح لزامًا على موردي الكهرباء تقديم تعريفات ديناميكية. مع ذلك، فإن مجرد وجود هذه المنتجات لا يُحقق مرونة شاملة. فبدون عدادات ذكية، وتحكم آلي، وشروط تعاقدية واضحة، ستبقى التعريفات الديناميكية سوقًا متخصصة لعملاء ذوي اهتمام خاص.

تشير الأسعار المتغيرة مع الوقت إلى أوقات ندرة الكهرباء أو وفرتها. فلا ينبغي شحن نظام تخزين الطاقة المنزلي من الشبكة في صباح صيفي مشمس إذا كانت كميات كبيرة من الطاقة الكهروضوئية متوفرة وقت الظهيرة. وبالمثل، لا يلزم بالضرورة شحن السيارة الكهربائية خلال ذروة استهلاك الطاقة المسائية إذا لم تكن هناك حاجة إليها حتى صباح اليوم التالي. ويمكن للأنظمة الآلية تنفيذ هذه التغييرات دون أن يضطر المستخدم إلى مراقبة أسعار السوق باستمرار.

مع ذلك، لا تكفي إشارات التوقيت وحدها. يمكن أن تكون الكهرباء رخيصة على مستوى البلاد حتى لو كانت الشبكة الإقليمية مثقلة بالأحمال. يمكن أن يساعد استهلاك كيلوواط/ساعة إضافي في استغلال طاقة الرياح محليًا في شمال ألمانيا، بينما يُسبب ضغطًا إضافيًا على الشبكة في منطقة تعاني من اختناقات في جنوب ألمانيا. يمكن أن تساعد رسوم الشبكة المتغيرة حسب الموقع، واتفاقيات ربط الشبكة المرنة، أو الحوافز الإقليمية في ضمان تشغيل مرافق التخزين، وأجهزة التحليل الكهربائي، والأحمال القابلة للتحكم حيث تُحقق أكبر فائدة للنظام.

لا ينبغي الاستهانة بالبعد الاجتماعي. فمالكو السيارات الكهربائية ومضخات التدفئة وأنظمة تخزين الطاقة المنزلية أكثر قدرة على التفاعل مع إشارات الأسعار من المستأجرين أو الأسر ذات الدخل المحدود التي لا تملك مستهلكين كبار للطاقة يمكن التحكم في استهلاكهم. إن أي إصلاح للتعريفات يثقل كاهل المستهلكين غير المرنين من جانب واحد سيفقد قبولهم الشعبي. ينبغي لأي إطار عمل عادل أن يكافئ المرونة، وفي الوقت نفسه يحافظ على عروض يمكن التنبؤ بها للمستهلكين الذين لا يستطيعون التفاعل أو الذين يفضلون بوعي استقرار الأسعار.

تتولى البطاريات مهام العمل اليومي الدقيق

تُعدّ أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات مثاليةً للمهام المتكررة والطارئة. فهي تستجيب لتقلبات التردد في غضون أجزاء من الثانية، وتُحوّل الطاقة الشمسية إلى ساعات المساء، وتُخفّض الأحمال القصوى، وتُساهم في استقرار الشبكات المحلية. وبفضل تصميمها المعياري، يُمكن تركيبها في المنازل الخاصة، والمباني التجارية، والمصانع، والمحطات الفرعية، ومرافق التخزين الكبيرة. وعادةً ما يكون وقت إنشائها أقصر بكثير من محطات الطاقة الحرارية.

في نهاية عام 2025، امتلكت ألمانيا أكثر من مليوني نظام لتخزين الطاقة بالبطاريات، بسعة تخزين إجمالية قابلة للاستخدام تتراوح بين 24 و25.5 جيجاوات ساعة. ولا تزال أنظمة التخزين المنزلية، بالإضافة إلى أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تشكل الحصة الأكبر. ورغم النمو السريع لأنظمة البطاريات واسعة النطاق، إلا أنها لا تزال تمثل شريحة صغيرة نسبيًا من إجمالي سعة الطاقة. كما تُبرز هذه الأرقام نقاط قوة هذه التقنية وحدودها: فمع أن السعة المركبة قد تكون عالية، إلا أن كمية الطاقة المخزنة لا تكفي بالضرورة لمواجهة فترات طويلة من نقص الطاقة.

يوضح مثال بسيط الفرق. يمكن لنظام تخزين طاقة بسعة 1 جيجاوات و2 جيجاوات ساعة نظريًا أن يوفر طاقته الكاملة لمدة ساعتين. بعد ذلك، يحتاج إلى إعادة شحن. وهذا مفيد للغاية لتلبية ذروة الطلب المسائي. مع ذلك، لا يستطيع نظام التخزين نفسه تغطية فترة ثلاثة أيام من انخفاض إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية بمفرده. يتطلب تفريغ الطاقة لفترة أطول سعة بطارية إضافية، وهو ما يستلزم دفع ثمنها، حتى وإن لم تُستخدم بالكامل إلا نادرًا.

مع ذلك، تُقلل البطاريات من الطلب على الطاقة وساعات تشغيل محطات الطاقة التقليدية. فهي تمنع تشغيل المحطة عند ذروة الأحمال القصيرة فقط، وتستوعب الكهرباء التي كان سيتم تقليصها، وتُخفف من حدة تغيرات الأحمال السريعة. كما يُمكن لنظام تخزين البطاريات أن يُغطي الفترة الزمنية اللازمة لتشغيل محطة الطاقة الحرارية بكامل طاقتها. في الأنظمة الهجينة، يُمكن للبطارية تولي مهام التحكم السريع، بينما تعمل محطة الطاقة بكفاءة أعلى وباستهلاك أقل.

مع ذلك، ومع توسع سعة التخزين، يتغير نموذج العمل. تستفيد أنظمة التخزين المبكرة من الفروقات السعرية الكبيرة بين ساعات الظهيرة الأقل تكلفة وساعات المساء الأكثر تكلفة. وعندما تُشحن وتُفرغ العديد من البطاريات في آنٍ واحد، فإنها تُقلل من هذا الفرق السعري تحديدًا. وهذا أمر إيجابي للنظام ككل وللمستهلكين، ولكنه يُقلل من إيرادات المشاريع الجديدة. لذا، سيتعين على أنظمة التخزين المستقبلية الجمع بين عدة مصادر للإيرادات: تجارة الطاقة، وموازنة الطاقة، وخدمات الشبكة، وإدارة ذروة الأحمال، وربما مدفوعات السعة.

لا ينبغي الخلط بين العدد الهائل من طلبات ربط الشبكة والتوسع الفعلي. ففي عام ٢٠٢٥، قُدِّمت طلباتٌ لمئات الجيجاوات من سعة التخزين. ولن يُموَّل أو يُعتمد أو يُبنى إلا جزءٌ ضئيلٌ منها. إن كثرة الطلبات، والمشاريع غير الناضجة، ونقاط ربط الشبكة التي تم تأمينها على أساس التخمين، تُشوِّه الصورة. ففي عملية التحول الطاقي، لا يكمن المهم في المشاريع الافتراضية، بل في السعة الفعلية المُركَّبة والمُخدِّمة للشبكة.

إن حالة الركود المظلمة هي في الأساس مشكلة طاقة

يشير مصطلح "الركود الاقتصادي" إلى فترة لا تُسهم فيها طاقة الرياح والطاقة الشمسية معًا إلا بنسبة ضئيلة. يُستخدم هذا المصطلح غالبًا بشكل عام، على الرغم من أن التحدي يعتمد بشكل كبير على المدة والفصل ودرجة الحرارة والنطاق الجغرافي والطلب على الكهرباء وإمكانيات الاستيراد. تختلف ليلة صيفية بلا رياح اختلافًا كبيرًا، من منظور اقتصاديات الطاقة، عن أسبوع شتوي بارد وغائم وبلا رياح في أجزاء كبيرة من أوروبا.

في حالات النقص التي تستمر لبضع ساعات فقط، يمكن للبطاريات، وتخزين الطاقة بالضخ، والطلب المرن، وواردات الكهرباء أن تعوض جزءًا كبيرًا من النقص. أما إذا استمر الوضع، فإن العائق لا يكمن في سعة التفريغ، بل في محتوى الطاقة المتاح. تستطيع البطاريات الاحتفاظ بسعتها المتبقية لساعات حرجة للغاية. ومع ذلك، في غياب توليد كافٍ للطاقة المتجددة، فإنها تحتاج إلى مصدر طاقة آخر لإعادة الشحن.

لذا، فإن مقارنة القدرة المركبة بالجيجاوات وحدها غير كافية. قد تتساوى محطة توليد الطاقة التي تعمل بالغاز وبطارية تخزين تدوم أربع ساعات في القدرة الاسمية، لكنهما لا تستطيعان توفير الكمية نفسها من الطاقة خلال نقص يمتد لعدة أيام. يجب على أسواق القدرة تقييم المساهمة الموثوقة لمختلف التقنيات تقييماً واقعياً. تتطلب أنظمة التخزين خصومات بناءً على مدة تفريغها، وحالة شحنها، واحتمالية حدوث نقص في الطاقة لعدة ساعات متتالية.

حتى محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز ليست آمنة تمامًا تلقائيًا. فهي تتطلب وقودًا، وشبكات غاز أو هيدروجين فعّالة، وكوادر مؤهلة، وقطع غيار، ووصلات بالشبكة، وأنظمة احتياطية قوية بما يكفي. وقد أظهرت أزمة الطاقة التي أعقبت الهجوم الروسي على أوكرانيا أن إمدادات الغاز الطبيعي تنطوي على مخاطر جيوسياسية. فموثوقية محطة توليد الطاقة تعتمد على موثوقية سلسلة الوقود والبنية التحتية بأكملها.

لذا، يتطلب ضمان أمن الإمدادات اتباع نهج احتمالي. فليس من الضروري تغطية كل حالة طارئة محتملة بالكامل من خلال المنشآت الألمانية. وفي الوقت نفسه، لا يمكن للتخطيط أن يفترض توفر الواردات أو البطاريات أو الغاز بكميات غير محدودة في جميع الظروف. تجمع الاستراتيجية الفعالة بين موارد مختلفة تكون مخاطر فشلها غير مترابطة قدر الإمكان.

يُعدّ تقليل ذروة الحمل أمرًا ذا قيمة، ولكنه ليس بلا حدود

يمكن للمستهلكين المرنين والبطاريات أن يقللوا بشكل كبير من ذروة الطلب المتزامن على الطاقة. وهذا ذو قيمة اقتصادية بالغة، لأن آخر جيجاوات اللازمة لتغطية ذروة الحمل السنوي نادراً ما تُستخدم، ومع ذلك لا يزال يتعين تمويلها. كل ذروة حمل يتم تجنبها بشكل دائم يمكن أن توفر استثمارات في توليد الطاقة وشبكات الكهرباء والاحتياطيات.

مع ذلك، فإن الإمكانات المتاحة ليست كمية ثابتة، بل تعتمد على نمط الاستهلاك، ومدة التخزين، والظروف الجوية، وقواعد السوق، واحتياجات المستخدمين. يمكن للسيارة الكهربائية تأجيل الشحن، ولكن ليس إلى أجل غير مسمى. يمكن لنظام التخزين الحراري تخفيف العبء مؤقتًا على نظام التدفئة، لكن المباني ستظل تبرد. لا تستطيع الشركات الصناعية إيقاف العمليات إلا ضمن حدود فنية وتعاقدية. ولا تُجدي البطاريات نفعًا إلا إذا شُحنت بشكل كافٍ قبل فترة ندرة الطاقة.

لذا، يجب أن تتجنب عملية التخطيط مفهومين خاطئين متناقضين. أولهما هو تحويل كل كيلوواط ساعة إضافية من استهلاك الكهرباء تلقائيًا إلى زيادة متناسبة في ذروة الحمل، متجاهلين بذلك إمكانيات التحكم الرقمي. أما الخطأ الثاني فهو افتراض إمكانية اختفاء الأحمال المرنة إلى أجل غير مسمى أثناء الأزمات. في الواقع، يمكن للمرونة أن تقلل بشكل كبير من الحاجة إلى سعة مضمونة، لكنها لا تستطيع أن تحل محلها تمامًا.

يُظهر رصد أمن الإمداد من قِبل وكالة الشبكة الفيدرالية حجم التحدي. فبحسب تطور الطاقات المتجددة، وشبكات الكهرباء، والطلب، ومرونة الشبكة، قد يلزم توفير سعة إضافية قابلة للتحكم تتراوح بين 22 و36 جيجاوات بحلول عام 2035. وتمثل هذه الأرقام إجمالي الإضافات قبل إيقاف تشغيل محطات الطاقة. ولا يُعد هذا النطاق الواسع نقطة ضعف في التحليل، بل هو تعبير عن حالة عدم يقين حقيقية. كما يُبين مدى التكلفة الباهظة التي قد تترتب على التأخيرات في تطوير شبكات الكهرباء، والطاقات المتجددة، ومرونة الطلب.

أصبحت محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز بمثابة بوليصة تأمين نادرة الاستخدام

تكمن الميزة الاقتصادية لمحطات توليد الطاقة المرنة التي تعمل بالغاز في انخفاض تكلفة الاستثمار لكل كيلوواط، وإمكانية التحكم بها، وقدرتها على تخزين كميات كبيرة من الطاقة بشكل منفصل عن المحطة كوقود. ولذلك، فهي مناسبة لتغطية الحمل المتبقي بعد استخدام طاقة الرياح والطاقة الشمسية والتخزين وتحويل الأحمال والواردات.

تؤدي أنواع محطات توليد الطاقة المختلفة مهامًا متنوعة. تتميز توربينات الغاز ذات الدائرة المفتوحة بسرعة بدء التشغيل وانخفاض تكاليف الاستثمار نسبيًا، إلا أن كفاءتها أقل، وهو ما لا يُعدّ عيبًا كبيرًا في حال استخدامها على فترات متباعدة. أما محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة (CCGT) فهي أغلى ثمنًا، لكنها تستهلك الوقود بكفاءة أعلى وتُناسب ساعات التشغيل الطويلة. ويمكن نشر محطات توليد الطاقة التي تعمل بمحركات الغاز ومحطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة (CHP) الحديثة بطريقة لامركزية، وتتميز بمرونة عالية.

مع ذلك، يؤدي انخفاض معدل الاستخدام إلى مشكلة تمويلية. فمحطة توليد الطاقة التي لا تُستخدم إلا خلال ساعات قليلة من شحّ الكهرباء قد لا تُدرّ إيرادات كافية في سوق الكهرباء العادية لتغطية تكاليفها الثابتة. وفي سوق الطاقة فقط، سيتعين عليها إعادة تمويل جزء كبير من استثماراتها من خلال أسعار مرتفعة للغاية في حالات نادرة. هذا ممكن نظريًا، ولكنه عمليًا ينطوي على مخاطر سياسية وتنظيمية كبيرة. إذ يمكن للحكومات التدخل في حال ارتفاع الأسعار بشكل حاد، بتغيير سقوف الأسعار أو فرض رسوم خاصة بأثر رجعي.

تُساهم مدفوعات القدرة في نقل جزء من هذا الخطر من المستثمرين إلى مستهلكي الكهرباء، مما قد يُقلل تكاليف التمويل ويُسرّع قرارات الإنشاء. مع ذلك، ينطوي هذا على مخاطر إبقاء محطات توليد الطاقة غير الفعّالة في السوق بشكل مصطنع، أو شراء كميات زائدة، أو الإضرار بالتقنيات الجديدة. لذا، لا ينبغي التعامل مع محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز كبنية تحتية مميزة، بل كجهات فاعلة في سوق موثوقية تنافسية.

يجب أن تتضمن العقود شروطًا واضحة بشأن توفر الطاقة. ويتعين على من يتقاضون أجورًا مقابل سعة مضمونة توفير الطاقة في أوقات النقص، وإلا سيواجهون غرامات باهظة. إضافةً إلى ذلك، من الضروري تحديد حدود الانبعاثات، ومتطلبات التحديث التقني، ووضع أهداف مرحلية قابلة للتحقق. ويجب ألا تضمن مدفوعات السعة ساعات التشغيل أو مبيعات الوقود. ينبغي أن يكون الدفع مقابل القدرة على توفير السعة، وليس مقابل الحق في إنتاج الكهرباء من الوقود الأحفوري.

يكمن جوهر هذا التطور التكنولوجي في الابتعاد المتعمد عن نظام التثبيت التقليدي بالمشابك، الذي كان المعيار السائد لعقود. ويُعالج نظام التثبيت الجديد، الأكثر فعالية من حيث الوقت والتكلفة، هذا الأمر بمفهوم مختلف جذريًا وأكثر ذكاءً. فبدلاً من تثبيت الوحدات في نقاط محددة، يتم إدخالها في سكة دعم متصلة ذات شكل خاص، وتُثبّت بإحكام في مكانها. يضمن هذا التصميم توزيع جميع القوى - سواء كانت أحمالًا ثابتة من الثلج أو أحمالًا ديناميكية من الرياح - بالتساوي على طول إطار الوحدة بالكامل.

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• انقر بدلاً من المسمار: هذا النظام المبتكر يبني محطات الطاقة الشمسية أسرع بنسبة 40% ويحدث ثورة في التحول الطاقي

يجب ألا تتحول القدرة على إنتاج الهيدروجين إلى حيلة تسويقية

سيتم تحويل محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز إلى الهيدروجين أو أنواع وقود أخرى محايدة مناخياً على المدى الطويل. هذا التوجه ضروري لضمان توافق القدرة الإضافية مع هدف الحياد المناخي. مع ذلك، فإن مصطلح "قادرة على استخدام الهيدروجين" غير دقيق، إذ قد يعني أن محطة توليد الطاقة قادرة بالفعل على حرق نسب عالية من الهيدروجين، أو أن هناك خطة لتحويل تقني لاحق، أو ببساطة أن الموقع يوفر مساحة كافية لهذا التحويل.

لا يُمثل التحويل التقني سوى جزء واحد من التحدي. تشمل العوامل الحاسمة الأخرى توافر الهيدروجين المحايد مناخياً، والبنية التحتية للنقل، والتخزين، ومتطلبات السلامة، والجدوى الاقتصادية. إن محطة توليد الطاقة التي تعمل بالهيدروجين دون ربطها بشبكة الهيدروجين لا تعدو كونها خياراً لخفض الانبعاثات الكربونية. لذا، ينبغي أن تتضمن العقود معايير فنية محددة، ومواعيد نهائية، وعواقب لعدم الامتثال.

تتضمن عملية تحويل الهيدروجين إلى كهرباء خسائر كبيرة أثناء التحويل. تُستخدم الكهرباء أولًا لإنتاج الهيدروجين، ثم يُضغط الغاز ويُنقل أو يُخزن، ثم يُحوّل مرة أخرى إلى كهرباء. وتكون الكفاءة الإجمالية أقل بكثير من كفاءة التخزين الوسيط المباشر في البطاريات. مع ذلك، لا يعني هذا أن الهيدروجين غير مناسب. فالبطاريات فعّالة، لكن تخزين كميات كبيرة من الطاقة لأسابيع أو فصول مكلف. ورغم انخفاض كفاءته، يُمكن أن يكون الهيدروجين خيارًا اقتصاديًا مجديًا في حالات نقص الطاقة النادرة والممتدة.

تُعدّ المنافسة على الهيدروجين المحايد مناخياً عائقاً آخر. فصناعات الصلب والكيماويات والشحن وأجزاء من قطاع الطيران تحتاج إلى جزيئات الهيدروجين لعمليات يصعب تزويدها بالكهرباء مباشرةً. ولذلك، قد تتنافس محطات توليد الطاقة مع التطبيقات الصناعية على الكميات المحدودة. لذا، لا ينبغي لألمانيا أن تبني استراتيجيتها البديلة على افتراض متسرع بأن الهيدروجين الأخضر الرخيص سيكون متوفراً بكميات غير محدودة.

يُعدّ اتباع نهج تدريجي أمرًا منطقيًا. يجب أن تتمتع المحطات الجديدة بقابلية التكيف التقني، وأن تُبنى في مواقع مناسبة، وأن تتضمن مسارات ملزمة لخفض الانبعاثات الكربونية. في الوقت نفسه، لا ينبغي استبعاد الخيارات الأخرى المحايدة مناخيًا، شريطة إمكانية إثبات إجمالي انبعاثاتها وتأثيراتها على الاستدامة بشكل موثوق. مع ذلك، يجب ألا يؤدي الحياد التكنولوجي إلى وعود غامضة بشأن المستقبل تُضفي الشرعية على استمرار تشغيل الغاز الطبيعي.

يمكن للأنظمة اللامركزية أن تجعل النظام أكثر قوة

تستفيد محطات الطاقة الكبيرة من وفورات الحجم، وخبرة المشغلين، وكفاءة ربط الشبكة. مع ذلك، فإن اتباع استراتيجية مركزية بحتة سيُهدر فرصًا في المناطق الصناعية، ومرافق الخدمات البلدية، وشبكات التدفئة المركزية. يمكن بناء توربينات الغاز الصغيرة، ومحطات الطاقة التي تعمل بالمحركات، ومحطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة بالقرب من نقاط الاستهلاك، لدعم الشبكات المحلية والمساهمة في الإمداد الإقليمي في حال حدوث انقطاع.

لا تكون أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة فعّالة إلا إذا استُخدمت الحرارة المُولّدة بكفاءة. فمحطة توليد الطاقة لا تُصبح مُجدية اقتصاديًا أو بيئيًا لمجرد قدرتها على استخلاص الحرارة. يجب أن تُتيح شبكات التدفئة المركزية الحديثة التشغيل بالكهرباء. يُمكن دمج المضخات الحرارية الكبيرة، والغلايات الكهربائية، وحرارة النفايات الصناعية، وأنظمة التخزين الحراري مع أنظمة التوليد المشترك المرنة للحرارة والطاقة. يفصل نظام التخزين الحراري توقيت توليد الكهرباء عن استهلاك الحرارة.

يمكن لمحطات الغاز الحيوي المرنة أن تساهم في توفير إمدادات طاقة موثوقة. فبدلاً من إنتاج الكهرباء بمعدل ثابت على مدار العام، يمكن تخزين الغاز الحيوي واستخدامه بشكل انتقائي خلال فترات ارتفاع الطلب المتبقي. إلا أن إمكانات الاستدامة محدودة، ولا تزال هناك تساؤلات قائمة حول استخدام الأراضي، وفقدان غاز الميثان، وتداخل استخدامات الأراضي. ومع ذلك، يمكن للمحطات القائمة أن تقدم مساهمة قيّمة إذا ما تم ضبط تشغيلها بما يتوافق مع احتياجات الشبكة.

تتطلب الموارد اللامركزية جهات تجميع، واتصالات موحدة، وقياسًا موثوقًا. يمكن لآلاف المحطات الصغيرة أن تُشكّل مجتمعةً محطة طاقة افتراضية، شريطة التحقق من جاهزيتها وتأمين أنظمة التحكم الخاصة بها. إن سوق القدرة الذي لا يُمكن إدارة تأهيله المسبق إلا من قِبل شركات المرافق الكبيرة، سيكون محايدًا تقنيًا ظاهريًا، ولكنه مركزي في الواقع. يجب أن تُتيح اللوائح فرصًا واقعية للمحطات الصغيرة والمحافظ المجمعة للمشاركة.

يُعد سوق الكهرباء في أوروبا جزءًا من آلية التحوط

تندمج ألمانيا في سوق الكهرباء الأوروبية. وتتيح خطوط النقل العابرة للحدود تبادل الطاقة مع دول تختلف في مناخها واستهلاكها للطاقة وهياكل توليدها. ويمكن للطاقة الكهرومائية الاسكندنافية، ومرافق تخزين الطاقة في جبال الألب، والطاقة النووية الفرنسية، وفائض الطاقة المتجددة من مناطق أخرى، والمستهلكين ذوي المرونة في الخارج، أن تساعد في تخفيف نقص الإمدادات الألمانية.

تُقلل الواردات عمومًا من الحاجة إلى الاحتياطيات الوطنية البحتة. فليس كل بلد يشهد ذروة استهلاكه للطاقة أو أدنى مستويات إنتاجه في الوقت نفسه. وتُسهم مساحة السوق الأوسع في موازنة الفروقات الإقليمية، وتُحسّن من كفاءة استخدام محطات الطاقة ومرافق التخزين. ولذلك، فإن استراتيجية الاكتفاء الذاتي الوطني تتطلب عادةً قدرة أكبر وتكاليف أعلى.

في الوقت نفسه، لا يمكن اعتبار الواردات مضمونة بلا حدود. فقد تؤثر الظروف الجوية الباردة والهادئة على عدة دول في آن واحد. كما أن الدول المجاورة تعمل على كهربة شبكاتها، أو تغلق محطات توليد الطاقة التقليدية، أو تعاني من اختناقات في شبكاتها الكهربائية. لذا، يجب تقييم مساهمة الواردات الموثوقة باستخدام نماذج احتمالية أوروبية، وليس بالاعتماد على القيم التاريخية القصوى الفردية.

يُعدّ فتح آلية القدرة أمام الموارد الأجنبية المناسبة أمرًا منطقيًا من الناحية الاقتصادية، ولكنه ينطوي على تحديات. يجب على ألمانيا ضمان توفير القدرات المتعاقد عليها فعليًا خلال فترات النقص المتزامن، وتوفير قدرة نقل كافية عبر الحدود. قد تُصبح الآليات الوطنية مُكلفة للطرفين إذا حاولت كل دولة تغطية أسوأ السيناريوهات بمفردها. من شأن معايير الموثوقية المشتركة والتخطيط الأوروبي المنسق أن يُقلل من الطلب الإجمالي.

سوق الطاقة فقط أو سوق القدرة

في سوق الطاقة فقط، يحصل الموردون على إيرادات مقابل الكهرباء التي يبيعونها وخدمات النظام. ويتجلى النقص في ارتفاع الأسعار، مما يكافئ محطات توليد الطاقة ومرافق التخزين والمستوردين والمستهلكين الذين يقللون من استهلاكهم. ويُعتبر هذا النموذج محايدًا تقنيًا بشكل أساسي، لأن إشارة السعر، وليس أي جهة رسمية، هي التي تحدد الاستجابة المجدية اقتصاديًا.

يكمن ضعفها في ما يُعرف بمشكلة نقص التمويل. فالتدخلات السياسية، ووضع سقوف للأسعار، والنقص النادر في الإمدادات، قد تدفع المستثمرين إلى عدم توقع عوائد كافية. وحتى في حال السماح بارتفاع الأسعار بشكل كبير، فإن تمويل محطة طاقة طويلة الأمد تعتمد على ساعات قليلة غير مؤكدة يُعد مكلفًا. وتطالب البنوك ومستثمرو الأسهم بعلاوات مخاطرة عالية.

يُساهم سوق الطاقة في تمويل التوافر الموعود، مما يُؤدي إلى استقرار الإيرادات، والحد من مخاطر الاستثمار، وتقليل التقلبات الحادة في السوق الفورية. في الوقت نفسه، ينتقل قرارٌ حاسمٌ إلى الجهة التنظيمية: تحديد حجم الطاقة المطلوب توفيرها. فإذا طُرحت كمياتٌ زائدة، سيدفع المستهلكون لسنواتٍ مقابل طاقةٍ غير ضرورية، مما يُضعف مؤشرات الأسعار للتخزين وتحويل الأحمال. أما إذا تم توفير كمياتٍ قليلة، فستبقى مشكلة أمن الإمداد قائمة.

لذا، فإن الحل الأمثل اقتصادياً ليس خطة مركزية جامدة، بل آلية تنافسية مع تحليل محدّث للطلب بشكل دوري. يمكن لمنحنى الطلب المائل أن يمنع التغيرات الطفيفة في الحجم من التسبب في ارتفاعات حادة في الأسعار. كما يمكن لفترات عقود مختلفة أن تلبي احتياجات تمويل المنشآت الجديدة دون تقييد القدرة الإنتاجية الحالية بلا داعٍ. ينبغي أن تتنافس محطات الطاقة القائمة، والمنشآت الجديدة، ومرافق التخزين، والمستهلكون ذوو المرونة، والموارد الأجنبية المناسبة، استناداً إلى معايير موثوقية متقاربة.

يظل سوق الطاقة فقط ذا أهمية بالغة حتى مع وجود مدفوعات القدرة. فهو لا يزال يحدد أي محطة توليد طاقة تُستخدم في ساعة معينة. يجب أن تبقى إشارة السعر قوية بما يكفي لتسليط الضوء على النقص قصير الأجل ومكافأة المرونة. ينبغي لسوق القدرة أن يُكمّل سوق الكهرباء، لا أن يحل محله.

يتطلب الانفتاح التكنولوجي الحقيقي معايير مختلفة

قد يبدو العطاء محايدًا على الورق، لكنه في الواقع قد يُصمّم خصيصًا لتقنية معينة. يُفضّل الالتزام بإمداد طويل الأمد ومتواصل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود. بينما يُفضّل زمن الاستجابة القصير جدًا البطاريات. أما الحد الأدنى المرتفع للإنتاج فيستبعد المحطات الصغيرة. وقد تُعيق العقود الطويلة المخصصة حصريًا للمشاريع الجديدة مرونة الطلب، حتى وإن كانت أكثر فائدة.

لذا، لا ينبغي أن يكون الهدف هو المساواة التامة في المعاملة، بل المقارنة الشاملة للتكنولوجيا. تتطلب البطاريات خصومات واقعية تستند إلى مدة التفريغ وحالة الشحن. يحتاج المستهلكون ذوو القدرة المرنة إلى قيم أساسية قابلة للتحقق حتى يمكن قياس خفض الحمل المزعوم فعليًا. يجب على محطات توليد الطاقة إثبات أمن الوقود وتوافره التقني. تتطلب القدرات الأجنبية قواعد تراعي كلًا من ندرة الموارد وتوافر الشبكة.

قد تكون المفاهيم الهجينة ذات قيمة كبيرة. فالبطارية الموجودة بجوار محطة توليد الطاقة بالغاز تستجيب فور بدء تشغيل التوربين، مما يقلل من التشغيل غير الفعال عند الأحمال الجزئية. كما يمكن لمحطات الطاقة المتجددة المزودة بوحدات تخزين أن توفر تغذية أكثر استقرارًا. ويمكن للموقع الصناعي أن يجمع بين توليد الطاقة في الموقع، وتخزين البطاريات، والتخزين الحراري، والعمليات المرنة. وينبغي أن تسمح قواعد السوق بمثل هذه المحافظ المتكاملة من الموارد.

في الوقت نفسه، يجب أن تحدّ عملية التأهيل المسبق من المضاربة. ينبغي أن تُظهر المشاريع توفر الأراضي، والتقدم المحرز في الحصول على التراخيص، والتمويل، وإمكانية ربطها بشبكة الكهرباء بشكل واقعي. يمكن للضمانات، والمراحل الرئيسية، وزيادة الغرامات أن تمنع المشاريع غير الناضجة من الفوز بالمناقصات ثم الفشل لاحقًا. مع ذلك، يجب ألا تكون المتطلبات معقدة لدرجة لا تستطيع الشركات الكبرى وحدها تلبيتها.

يحدد الموقع قيمة النظام

لا تُحقق زيادة الميغاواط نفس القيمة في كل مكان. فغالباً ما تُنتج شمال ألمانيا كميات كبيرة من طاقة الرياح، بينما يتركز جزء كبير من الاستهلاك الصناعي في الغرب والجنوب. ويهدف توسيع الشبكة إلى تعويض هذه الفروقات، إلا أن ذلك يستغرق وقتاً ويواجه تحديات تتعلق بالحصول على التراخيص وقبول الجمهور. ومن غير المرجح أن تُحسّن محطة توليد الطاقة أو مرفق تخزين الطاقة الواقع خلف نقطة اختناق الشبكة غير المناسبة من الإمداد المحلي.

لذا، تتطلب مناقصات القدرة عنصرًا مكانيًا. تشمل الخيارات المتاحة أحجام التوريد الإقليمية، ومكافآت الموقع، وأولوية ربط الشبكة، أو متطلبات تستند إلى تحليلات شفافة للشبكة. مع ذلك، قد تؤدي الحصص الإقليمية الواسعة جدًا إلى خلق قوة سوقية محلية وزيادة التكاليف. يجب أن يكون تخصيص الموقع دقيقًا بما يكفي لمعالجة الاختناقات، وواسعًا بما يكفي للحفاظ على المنافسة.

يُعدّ هذا السؤال بالغ الأهمية لأنظمة تخزين البطاريات، حيث تتقدم العديد من المشاريع بطلبات للربط بنفس نقاط الشبكة الجذابة. ويحتاج مشغلو الشبكة إلى معايير لتحديد أولويات المشاريع الناضجة والتي تخدم النظام. ويمكن لاتفاقيات الربط المرنة أن تسمح لأنظمة التخزين بالربط مبكرًا إذا وافقت على عدم شحن البطاريات أو تغذية الشبكة بالطاقة في ظروف معينة.

يجب أيضًا تخطيط البنية التحتية للوقود مكانيًا. تتطلب محطات توليد الطاقة التي تعمل بالهيدروجين إمكانية الوصول إلى خطوط أنابيب الهيدروجين المستقبلية، ومرافق التخزين، أو مسارات الإمداد البديلة. كما تتطلب محطات التوليد المشترك للحرارة والطاقة (CHP) خزانات حرارية قابلة للاستخدام على المدى الطويل. أما المحطات القادرة على بدء التشغيل من الصفر، فتحتاج إلى مصدر طاقة قوي للغاية في الموقع. إن اتخاذ قرار بشأن الموقع بناءً على سعر الأرض وتوصيل الكهرباء فقط يُعد تبسيطًا مفرطًا.

يتم تحديد حماية المناخ من خلال ساعات العمل

لا تُعدّ القدرة المركبة لمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز مقياسًا مباشرًا للانبعاثات. وتشمل العوامل الحاسمة كمية الكهرباء المولدة، وكفاءة المحطة، ونوع الوقود المستخدم، وانبعاثات غاز الميثان في المراحل السابقة، وتوقيت الانتقال إلى مصادر الطاقة المحايدة مناخيًا. ويمكن لمحطة توليد طاقة كبيرة تعمل على فترات متباعدة أن تتوافق مع نظام كهرباء محايد مناخيًا. أما المحطة الأصغر حجمًا التي تعمل لساعات طويلة فستكون أكثر إشكالية.

تُساهم البطاريات في تقليل أوقات تشغيل محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري. كما تُساهم في نقل الطاقة المتجددة، والحد من انقطاع التيار الكهربائي، وتغطية فترات ذروة الطلب القصيرة. ويُحقق توسيع الشبكة، ومرونة الطلب، وتجارة الطاقة الأوروبية تأثيرًا مماثلًا. وكلما تحسّن أداء هذه العناصر، أصبحت محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز بمثابة شبكة أمان نادرة الاستخدام لمنتجي الطاقة التقليديين.

يجب أن يدعم سعر ثاني أكسيد الكربون هذا المنطق التشغيلي. يمكن لمدفوعات القدرة تغطية التكاليف الثابتة، ولكن لا يجوز لها أن تلغي تكاليف الانبعاثات المتغيرة. إذا تمكنت محطة توليد طاقة تعمل بالغاز مدعومة من تقديم الكهرباء بشكل مصطنع بسعر أقل في السوق من مرافق التخزين أو المستهلكين ذوي المرونة، فإن هذه الآلية ستخلق حوافز سلبية من منظور سياسة المناخ والاقتصاد على حد سواء.

لذا، ينبغي تقييم ساعات التشغيل الفعلية علنًا. فإذا عملت محطات توليد الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز بوتيرة أعلى بكثير من المخطط لها، فهذا يشير إلى وجود قصور في توسيع نطاق استخدام الطاقات المتجددة، أو في الشبكات، أو التخزين، أو المرونة. ويجب ألا يصبح سوق القدرة بديلاً عن هذه الاستثمارات، بل ينبغي أن يحمي من المخاطر المتبقية، لا أن يحجب التحول التدريجي لبقية النظام.

لا تُظهر فاتورة الكهرباء سوى جزء من التكاليف

سيؤدي التمويل عبر فرض رسوم إلى زيادة فواتير الكهرباء. مع ذلك، سيكون من غير الكافي التركيز فقط على الزيادة الظاهرة. فالمستهلكون يدفعون بالفعل مقابل الطاقة، وشبكات الكهرباء، وموازنة الطاقة، وإعادة التوزيع، والاحتياطيات، والضرائب، والرسوم. كما أن عدم كفاية أمن الإمداد يُكبّد تكاليف إضافية، من خلال ارتفاع الأسعار بشكل حاد، وانقطاعات الإنتاج، والتدابير الطارئة، وعمليات الشراء المكلفة قصيرة الأجل.

قد يؤدي سوق الطاقة الإنتاجية إلى زيادة أحد بنود التكلفة مع خفض بنود أخرى في الوقت نفسه. كما أن الإيرادات المتوقعة تقلل من تكاليف التمويل. ويمكن للطاقة الإنتاجية الكافية الحد من أسعار الندرة الشديدة. في الوقت نفسه، تنشأ مخاطر من الإفراط في الشراء والالتزامات التعاقدية طويلة الأجل. لذلك، فإن التكاليف الإجمالية للنظام هي الأهم، وليس قيمة الرسوم المفروضة بمعزل عن غيرها.

لا يكمن معيار الأمان الأمثل اقتصاديًا في انعدام الاحتياطيات ولا في الحماية المطلقة ضد كل حدث نظري. يُعدّ تعزيز الموثوقية أمرًا منطقيًا طالما أن تكلفته أقل من الأضرار المتوقعة من انقطاعات التيار الكهربائي التي تم تجنبها. يجب أن تكون هذه المفاضلة واضحة لأن تكاليف الأضرار تختلف اختلافًا كبيرًا بين المستهلكين. فقد يكون انقطاع التيار الكهربائي لفترة وجيزة مزعجًا للمنزل، ولكنه مكلف للغاية لمركز بيانات أو عملية صناعية مستمرة.

يُعدّ توزيع التكاليف عاملاً مهماً أيضاً. فالرسم الثابت لكل كيلوواط/ساعة يُثقل كاهل المستهلكين كثيفي الاستهلاك للطاقة بشكل مختلف عن الرسم القائم على ذروة الطلب أو الاستهلاك خلال الساعات الحرجة. وقد يُكافئ نموذجٌ قائمٌ على العلاقة بين التكلفة والسبب المرونة، ولكنه سيكون أكثر تعقيداً. لذا، يجب الموازنة بين البساطة والتوازن الاجتماعي والقدرة التنافسية الدولية والتأثير النظامي.

الثقة تتطلب الشفافية. ينبغي نشر حجم المناقصات، والعطاءات، والترسيات، ومدة العقود، ومدى التوافر، والتكاليف السنوية بطريقة واضحة ومفهومة. ولا يقل أهمية عن ذلك التساؤل عما إذا كانت القدرة المطلوبة تتناقص مع ازدياد المرونة. إن آلية تقوم ببساطة على توسيع وتمديد العقود القائمة ستتحول سريعًا إلى ما يشبه هيكل دعم دائم.

أصبح التأخير الآن السيناريو الأكثر تكلفة

تواجه ألمانيا ضغطاً زمنياً نظراً لطول المدة اللازمة لإنشاء محطات توليد الطاقة وشبكات الكهرباء وخطوط الأنابيب والحصول على التراخيص. ولا يمكن طلب قدرات جديدة بمجرد ظهور نقص في العرض. صحيح أن أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات يمكن بناؤها بسرعة أكبر، إلا أنها تتطلب أيضاً أراضي وربطاً بالشبكة وتمويلاً وسلاسل إمداد. أما مرونة الاستهلاك فتتطلب عدادات ذكية ومعايير وعقوداً وقبولاً شعبياً.

يؤدي عدم اليقين التنظيمي إلى ترقب المستثمرين وانتظار النتائج. فبدون قواعد واضحة بشأن القدرة الإنتاجية، لا يستطيع مطور محطة توليد الطاقة بالغاز معرفة ما إذا كان الاستثمار القائم على السوق فقط مربحًا. ويواجه مستثمرو أنظمة التخزين صعوبة في تقييم مشاريعهم في ظل عدم وضوح رسوم الشبكة وشروط الربط وقواعد سوق القدرة الإنتاجية. ولا تستطيع الشركات الصناعية تحقيق الربح من المرونة طالما تفتقر إلى المنتجات والتعويضات.

لا يعني الوضوح ترسيخ جميع القواعد كلوائح ثابتة لعقود، بل يعني مسارًا موثوقًا، وصيغ تعديل شفافة، ومواعيد نهائية ملزمة. يستطيع المستثمرون التعامل بشكل أفضل مع التحديثات المتوقعة بدلًا من التحولات المفاجئة في السياسات. لذا، يجب التعامل مع سوق القدرة، وإصلاح ربط الشبكة، ونشر العدادات الذكية، ولوائح الهيدروجين كحزمة متكاملة.

يجب ألا يؤدي التسريع إلى القضاء على المنافسة. قد تبدو إجراءات الطوارئ والعقود الفردية المباشرة جذابة على المدى القصير، لكنها قد تصبح مكلفة وتصب في مصلحة مقدمي الخدمات الراسخين. لذا، تُعدّ التصاريح الموحدة، والإجراءات المتوازية، والتقييمات المبكرة للشبكة، ووثائق المزاد الواضحة، ومعالم المشروع الملزمة، خيارات أكثر منطقية.

يتم بناء نظام كهربائي مرن على شكل طبقات

تتألف الاستراتيجية الاقتصادية الفعّالة من عدة مراحل متتالية. المرحلة الأولى هي التوسع في استخدام مصادر الطاقة المتجددة. فالكميات الكبيرة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية منخفضة التكلفة تقلل من واردات الوقود والانبعاثات، وتقلل من وقت تشغيل محطات الطاقة الحرارية. وبدون توليد كافٍ للطاقة المتجددة، سيزداد الطلب على الغاز، ثم الهيدروجين لاحقًا، بشكل غير مبرر.

يشمل المستوى الثاني الشبكات والروابط الأوروبية. وتتيح منطقة موازنة أكبر الاستفادة بشكل أفضل من الفروقات الإقليمية وتقليل التخفيضات. أما المستوى الثالث فهو الطلب المُتحكم فيه رقميًا. يجب أن تكون المركبات الكهربائية ومضخات الحرارة والأحمال الصناعية وعمليات الحوسبة المناسبة قادرة على الاستجابة تلقائيًا للأسعار وظروف الشبكة.

يشمل المستوى الرابع التخزين قصير الأجل. تتولى البطاريات معالجة تحويل الأحمال اليومية، والتحكم في التردد، وتقليل ذروة الطلب، وحصة متزايدة من طاقة الموازنة. ينبغي أن تُصمم مواقعها وأنماط تشغيلها بما يحقق فوائد النظام. أما المستوى الخامس فيغطي حالات النقص طويلة الأمد. ويشمل ذلك التخزين بالضخ، والطاقة الحيوية المرنة، والتخزين الحراري، والهيدروجين، وأنواع الوقود الأخرى المحايدة مناخياً، والغاز الطبيعي خلال المرحلة الانتقالية.

المستوى السادس هو الحوكمة المؤسسية. يجب حساب متطلبات الطاقة بانتظام باستخدام افتراضات واقعية حول الطقس والواردات وانقطاعات التيار الكهربائي والطلب. يجب أن تكون المناقصات شاملة للتكنولوجيا، ومتنوعة جغرافياً، ومفتوحة أمام الموارد الصغيرة المجمعة. تضمن العقوبات التوافر، بينما تحمي متطلبات الانبعاثات والتحديث أهداف المناخ.

يتجنب هذا النموذج متعدد الطبقات كلا النقيضين. فالبطاريات وحدها لا تستطيع تغطية فترات طويلة من انخفاض إنتاج طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل كامل واقتصادي في ظل هياكل التكلفة الحالية. أما محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز وحدها فستؤدي إلى ارتفاع تكاليف الوقود، والاعتماد على الاستيراد، وانبعاثات غير ضرورية. وينشأ النظام الأكثر فعالية من حيث التكلفة من التفاعل بين التقنيتين مع الشبكات الكهربائية، ومرونة الطلب، والتجارة الأوروبية، والتخزين طويل الأجل.

ليس التكنولوجيا هي التي تحدد الأمر، بل التنسيق

لا يتعين على ألمانيا الاختيار بين اقتصاد يعتمد على البطاريات وأسطول من محطات توليد الطاقة. بل عليها تحديد مهام كل مورد، ومجالات تحقيق أقصى فائدة منه، وكيفية تعويض إنتاجه، وسرعة انخفاض ساعات تشغيل الوقود الأحفوري. ينبغي أن تتفوق البطاريات في توفير المرونة اللازمة لتشغيل أنظمة الطاقة بشكل متكرر وسريع وقابل للأتمتة. أما محطات توليد الطاقة القابلة للتحكم، فينبغي أن تغطي المخاطر المتبقية النادرة وطويلة الأمد والتي تشكل خطراً اقتصادياً بالغاً.

يمكن لآلية القدرة الجديدة أن تحفز الاستثمارات الضرورية. مع ذلك، لا يعتمد نجاحها على الحد الأقصى للتمويل المعتمد. فالعوامل الحاسمة هي المنافسة الواسعة، وحسابات الكميات الدقيقة، والعقوبات الفعالة، والاستعداد لتكييف الآلية مع زيادة التخزين ومرونة الطلب. وإلا، فهناك خطر من نظام موازٍ مكلف يُعمم مخاطر الاستثمار ويُضعف في الوقت نفسه مؤشرات الأسعار للابتكار.

لن يكون أهم مؤشر مناخي هو عدد الجيجاوات المركبة من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز. المهم هو كمية الغاز الأحفوري التي تحرقها هذه المحطات، ومدى موثوقية إمدادها للطاقة خلال الساعات الحرجة، وما إذا كانت تتحول فعلياً إلى أنواع وقود محايدة مناخياً. أما بالنسبة للبطاريات، فالمهم ليس عدد طلبات التوصيل، بل الطاقة الفعلية المركبة والمتاحة والتي تخدم الشبكة.

لن يتحقق انتقالٌ موثوقٌ للطاقة بمجرد إعلان تقنيةٍ واحدةٍ فائزة. بل سيتحقق عندما تتولى كل تقنيةٍ المهمةَ الأنسب لها، تقنيًا واقتصاديًا، وعندما تتنافس على تحقيق فوائد ملموسة للنظام. لذا، فإن الخيار الحقيقي لألمانيا ليس بين البطاريات أو محطات توليد الطاقة بالغاز، بل بين التنسيق الذكي أو التجزئة المكلفة الدائمة.

الأصوات الخبيرة وراء النقاش

يرأس البروفيسور الدكتور ماتياس هوبر معهد أنظمة الطاقة الجديدة في جامعة إنغولشتات للعلوم التطبيقية. ويركز عمله على أنظمة الطاقة متعددة القطاعات، والشبكات الذكية، ومفاهيم الإمداد الإقليمي، وأسواق الطاقة، وأساليب التحسين لدمج الطاقات المتجددة.

يحمل ماركو وونش شهادة في الهندسة الصناعية والإدارة ويعمل في شركة بروغنوس في برلين. ويركز على إمدادات الطاقة المستقبلية، ونمذجة توليد الكهرباء والحرارة، واستهلاك الطاقة، ودور أنظمة التوليد المشترك للحرارة والطاقة في ألمانيا وأوروبا.

من الألواح الكهروضوئية الصناعية على أسطح المباني إلى الحدائق الشمسية ومواقف السيارات الشمسية الأكبر حجماً

☑️ لغة أعمالنا هي الإنجليزية أو الألمانية

☑️ جديد: مراسلات بلغتك الأم!

 

يسعدني أنا وفريقي أن نكون متاحين لكم بصفتنا مستشاركم الشخصي.

يمكنكم التواصل معي عبر ملء نموذج الاتصال هنا wolfenstein@xpert.digital:أو الاتصال بي مباشرةً على الرقم +49 7348 4088 965. عنوان بريدي الإلكتروني هو

أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

 

 

☑️ خدمات EPC (الهندسة والمشتريات والإنشاء)

☑️ تطوير المشاريع المتكاملة: تطوير مشاريع الطاقة الشمسية من البداية إلى النهاية

☑️ تحليل الموقع، تصميم النظام، التركيب، التشغيل، الصيانة والدعم

☑️ ممول المشروع أو وسيط مقدمي رأس المال