على طريق الكهرباء 4.0

Olivier Blum

جلب الاعتدال الأخير توازنًا متساويًا بين النهار والليل، وكان بمنزلة تذكير مهم بضرورة تحقيق التوازن في رحلتنا نحو الحياد الكربوني بحلول عام 2050. من المتوقع أن يرتفع عدد سكان العالم بمليارين بحلول منتصف القرن، مع وجود مليار شخص آخر لا يزالون يفتقرون إلى الوصول إلى الطاقة اليوم. بالإضافة إلى ذلك، فإن احتياجاتنا من الطاقة تتزايد وتتغير أيضًا. فالتقدم الرقمي، مثل الذكاء الاصطناعي، والحوسبة الكمومية، وبث الأفلام، والتسوق عبر الإنترنت، يتطلب طاقة أكثر من أي وقت مضى. وتمثل الطاقة أكثر من 80% من الانبعاثات الكربونية العالمية، مما يجعل الحاجة إلى حلول طاقة نظيفة وقابلة للتوسع أكثر إلحاحًا.

يمتلك الذكاء الاصطناعي وعودًا كبيرة للبشرية، لكن من المتوقع أن يساهم بحوالي 200 تيراواط ساعة سنويًا في استهلاك الطاقة لمراكز البيانات بين 2023 و2030، مما يضع مطالب غير مسبوقة على بنية الطاقة التحتية لدينا.

لمعالجة هذه التحديات، يجب علينا تبني الركائز الثلاث: “استبدال، وكهرباء، وتقليل”. من خلال إعطاء الأولوية لدمج الكهرباء والرقمنة، وهو ما نسميه “الكهرباء 4.0″، يمكننا ضمان أن تعمل التكنولوجيا والقطاعات الحيوية الأخرى مثل المباني والصناعة والنقل بكفاءة، وأن تكون مدعومة بأفضل مزيج من الطاقة النظيفة المتاحة.

من المجالات التي يمكن إعادة توازن الجهود فيها هي العلاقة بين العرض والطلب. من جانب العرض، يركز الجهد على استبدال الوقود الأحفوري بمصادر الطاقة النظيفة. ومن جانب الطلب، يتعلق الأمر بكهرباء استخدام الطاقة وتحسين الكفاءة لتقليل الاستهلاك. ويعتبر الاستبدال والكهرباء استراتيجيتين رئيسيتين على المدى الطويل للانتقال بعيدًا عن الوقود من الآن حتى عام 2050. تحتاج هذه الحلول إلى تسريع، لكنها ستستغرق وقتًا للتنفيذ، حيث يتطلب الانتقال إلى الطاقة المتجددة، والمركبات الكهربائية، ومضخات الحرارة، والعمليات الصناعية استثمارًا مستدامًا. ومع ذلك، يمكن أن يكون تقليل استهلاك الطاقة وتحسين الدائرية هدفًا قصير الأجل يوفر فوائد بيئية أكثر فورية ويعيدنا إلى المسار الصحيح نحو تحقيق الحياد الكربوني.

الانتقال إلى مصادر الطاقة النظيفة

يعد التحول إلى مصادر الطاقة النظيفة وسيلة واضحة لخفض انبعاثات الكربون، لكن ذلك يتطلب بالطبع المزيد من إمدادات الطاقة النظيفة “الانتقال الطاقي” الذي يحتاج بدوره إلى وقت. لذا، يجب علينا النظر في العديد من الخيارات للحفاظ على التوازن الصحيح.

تواجه مراكز البيانات، على سبيل المثال، تحدي التوازن الخاص بها: حيث يجب عليها زيادة استهلاك الطاقة لتلبية الطلب المتزايد على البيانات، مع الحفاظ على انبعاثات الكربون ضمن الحدود. وبناءً عليه، نرى مالكي مراكز البيانات يتجهون إلى خدمات الاستشارات لمعالجة أهدافهم البيئية والاجتماعية والحكومية (ESG) ليس فقط من خلال شراء الطاقة الخضراء، ولكن أيضًا من خلال المراقبة والتقارير والتصميم.

تشمل الحلول الانتقال من التبريد الهوائي الذي يتطلب طاقة كبيرة إلى التبريد السائل، واستبدال اتفاقيات الإمداد الحالية باتفاقيات شراء الطاقة النظيفة، واستبدال مولدات الديزل بحلول تخزين البطاريات كبديل “والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على ما هو أبعد من مراكز البيانات، لتشمل المستشفيات والبنية التحتية الحيوية الأخرى”.

تؤدي الشبكات الصغيرة أيضًا دورًا حيويًا في الانتقال الطاقي، حيث تمكن المستخدمين من توليد طاقاتهم النظيفة الخاصة، وتحقيق الاستقلال الطاقي، وتجنب مخاطر تقلبات أسعار الطاقة. جنبًا إلى جنب مع شركة Citizens Energy Corporation، قمنا بنشر شبكة صغيرة لخدمة أربع منشآت حيوية في حرم بنات مريم الطاهرات. ستوفر هذه الحلول حوالي 545 ألف كيلوواط ساعة من الطاقة الشمسية الإضافية سنويًا.

تشغيل العمليات من خلال الكهرباء

لتحقيق التوازن مع إمدادات الطاقة، نحتاج إلى كهربة الطلب على الطاقة. بدءًا من العمليات الصناعية مثل المصافي ومصانع الصلب، وصولاً إلى النقل والتدفئة. تُعتبر الكهرباء حلاً قابلاً للتطبيق في العديد من القطاعات اليوم لخفض انبعاثات الكربون. ومع ذلك، سيتطلب ذلك ترقية كبيرة للبنية التحتية الحالية للشبكة. مع وجود أكثر من 701 جيجاوات من المشاريع في قائمة التوصيلات، وهو ما يزيد على أربعة أضعاف احتياجات الكهرباء المتوقعة بحلول عام 2050، فإن التقدم في هذا المجال أصبح أمرًا ملحًا.

تصبح الشبكة أكثر ذكاءً ورقمية ومرونة. ولكن مع انتقال مشهد الطاقة إلى إمدادات أنظف واستخدام كهربائي، يجب علينا أيضًا تحسين كفاءة الطاقة على المدى القصير لتقليل الضغط على البنية التحتية، “وأيضًا تقليل تكاليف الطاقة المتقلبة”.

الابتكار لخفض استهلاك الطاقة

إن إيجاد طرق لخفض استهلاك الطاقة من خلال حلول أكثر ذكاءً لم يكن يومًا أكثر أهمية، خاصةً مع توقع ارتفاع استهلاك الموارد العالمية بنسبة 60% بحلول عام 2060. من أنظمة المنزل الذكي التي تضبط درجات الحرارة تلقائيًا، إلى إدارة المباني الفعالة التي تأخذ بعين الاعتبار كل شيء بدءًا من أنماط الطقس إلى مستويات الإشغال، فإن الأدوات اللازمة لتقليل الاستهلاك موجودة بالفعل بين أيدينا. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تحسين إعدادات الترموستات ببساطة إلى تحقيق تخفيضات كبيرة في استهلاك الطاقة دون التضحية بالراحة.

يجب علينا أيضًا أن نأخذ في الاعتبار تقليل المواد التي نستخدمها. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد إضافة العزل إلى المنازل والشركات في الحفاظ على درجات الحرارة بكفاءة، مما يقلل من هدر الطاقة. بعد أزمة الطاقة في 2022-2023، عملت نسبة مذهلة تبلغ 75% من الأسر بنشاط على خفض استهلاكها للطاقة، أساسًا لتقليل التكاليف. في الواقع، ذكر 86% منهم أن كفاءة الطاقة هي أولويتهم القصوى عند تحسين منازلهم.

من الواضح أن الحل يكمن في الركائز الثلاث “استبدال، وكهرباء، وتقليل”. من خلال استبدال الوقود الأحفوري بالطاقة النظيفة، وكهربة عملياتنا، وتقليل الهدر، يمكننا معالجة أهداف الاستدامة على المدى القصير والطويل، وبناء مستقبل مرن، ومنخفض الكربون.

المصدر: The Engineer