قطاع الطاقة (الكهرباء) في وقت الـشِـدّة
بروجيكت سنديكيت
2024-05-28 05:52
بقلم: مايكل سبنس
ميلانوــ كثيرون منا يعتبرون الكهرباء أمرا مفروغا منه. فما عليك إلا أن تضغط مفتاح الكهرباء فيشتعل الضوء. لكن قدرة ومرونة أنظمة الطاقة ــ التوليد والنقل والتوزيع ــ ليست مضمونة، وإذا فشلت هذه الأنظمة، فسوف يتوقف الاقتصاد بالكامل.
شاركت مؤخرا في اجتماع لجمعية الكهرباء والطاقة (PES)، التي تعمل تحت رعاية معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. كانت الأجواء السائدة في هذا الحدث ــ الذي حضره أكثر من 13 ألف متخصص في الصناعة من مختلف أنحاء العالم، بالإضافة إلى مئات الشركات التي عرضت معدات وأنظمة متقدمة ــ متفائلة ومفعمة بالنشاط والحيوية.
لكن على الرغم من روح "القدرة على الإنجاز" السائدة، فإن كل من حضر ذلك الاجتماع كان يدرك أن قطاع الكهرباء يواجه تحديات هائلة، بدءا بتزايد وتيرة ظواهر الطقس القاسية. الآن، تعمل الشركات على ابتكار طرق مبدعة لاستعادة الكهرباء بسرعة أكبر بعد انقطاعها، وتستثمر في البنية الأساسية التي تزيد من القدرة على الصمود في مواجهة الصدمات. ويشمل هذا الجهود المبذولة لتقليل الخطر المتمثل في احتمال تسبب النظام ذاته في إحداث صدمة، مثل حرائق الغابات، أو تفاقمها.
ويزداد التحدي تعقيدا لأن قطاع الكهرباء يجب أن يحرز تقدما ملموسا في التحول الأخضر. وهذا يعني خفض انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري الكوكبي، مع الحفاظ على إمدادات مستقرة من الطاقة لتشغيل الاقتصاد في الوقت ذاته. ولأن مصادر الطاقة المتجددة تعمل بشكل مختلف عن الوقود الأحفوري، فإن هذا يعني ضمنا التحول ليس فقط في توليد الكهرباء، بل وأيضا في نقلها وتوزيعها، بما في ذلك تخزينها.
من ناحية أخرى، من المتوقع أن يرتفع الطلب على الكهرباء، بسبب عوامل مثل تبني المركبات الكهربائية والنمو السريع الذي تشهده مراكز البيانات وأنظمة الحوسبة السحابية. ومن المتوقع أن تنمو احتياجات أنظمة الذكاء الاصطناعي بشكل خاص من الطاقة بدرجة هائلة في السنوات المقبلة. وفقا لأحد التقديرات، سوف يستهلك قطاع الذكاء الاصطناعي ما بين 85 إلى 135 تيراواط ساعة سنويا ــ أي ما يعادل تقريبا استهلاك هولندا ــ بحلول عام 2027.
لتلبية هذه التحديات، يجب دمج المكونات الثلاثة لنظام الطاقة الكهربائية في ما يسمى الشبكات الذكية، والتي تدار بواسطة أنظمة رقمية، وعلى نحو متزايد، الذكاء الاصطناعي. لكن تطوير الشبكات الذكية ليس بالمهمة السهلة. فهو يتطلب بين أمور أخرى مجموعة من الأجهزة والأنظمة، مثل العدادات الذكية السكنية وأنظمة إدارة موارد الطاقة الموزعة اللازمة لإدارة مصادر الطاقة المرنة المتقلبة والمتعددة ودمجها في شبكات الطاقة الكهربائية. ولأنها مبنية على أسس رقمية، فإن أنظمة الأمن السيبراني الفعالة تشكل ضرورة أساسية لدعم الاستقرار والقدرة على الصمود.
لن يأتي أي من هذا بثمن زهيد. تشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أن وصول الاقتصاد العالمي إلى صافي الانبعاثات صِفر بحلول عام 2050، يتطلب مضاعفة الاستثمار السنوي في الشبكات الذكية ــ من 300 مليار دولار إلى 600 مليار دولار ــ على مستوى العالم حتى عام 2030. يمثل هذا حصة كبيرة من التمويل المطلوب لتحقيق التحول الشامل في الطاقة والذي يقدر بنحو 4 إلى 6 تريليون دولار سنويا. ولكن حتى الآن لم يكن الاستثمار المطلوب مُـتاحا. وحتى في الاقتصادات المتقدمة، تتجاوز فجوة تمويل الشبكات الذكية 100 مليار دولار.
تستلزم مواجهة كل هذه التحديات اتخاذ تدابير منسقة عبر أنظمة شديدة التعقيد في كثير من الأحيان. والولايات المتحدة مثال على ذلك. إذ تعمل مرافق الكهرباء في أميركا، والتي يبلغ عددها نحو 3000 منشأة، في مجموعات مختلفة من التوليد والنقل والتوزيع، فضلا عن الاضطلاع بدور صناعة السوق باعتبارها الوسيط بين التوليد والتوزيع. وكل ولاية أمريكية لديها هيئات تنظيمية خاصة بها، ويمكن تنظيم التوزيع المحلي على مستوى البلديات. وتُـدار البنية الأساسية النووية في أمريكا على المستوى الفيدرالي، من قِـبَـل وزارة الطاقة، التي تمول أيضا الأبحاث، وبموجب قانون خفض التضخم الصادر عام 2022، تمول الوزارة الاستثمار في قطاع الطاقة. وتضطلع وكالة حماية البيئة الأميركية بدور رئيسي في تحديد اتجاه ووتيرة تحول الطاقة.
وتشرف كيانات أخرى على مناطق الشبكة الرئيسية الثلاث في البلاد والارتباط فيما بينها. على سبيل المثال، تتولى مؤسسة كفاءة الكهرباء في أمريكا الشمالية غير الهادفة للربح المسؤولية عن ستة كيانات إقليمية تغطي معا كل أنظمة الطاقة المترابطة في كندا والولايات المتحدة المجاورة، فضلا عن قسم من المكسيك.
يتطلب تحقيق التحول الضروري لأنظمة الطاقة أن نعكف على التوصل إلى كيفية تمويل الاستثمارات ذات الصلة، ومن سيتحمل تكاليفها في نهاية المطاف، وكيف يمكن تنسيق نظام الشبكة الذكية المعقد المتقدم تكنولوجيا والسريع التطور.
من الصعب أن نتصور كيف يمكن حشد الاستثمارات بالحجم اللازم في غياب القدرة التمويلية التي تتمتع بها الحكومات الوطنية. يصدق هذا بشكل خاص في الولايات المتحدة، حيث لا يوجد سعر مشترك للكربون لتحقيق تكافؤ الفرص. وعلى هذا، فمن الأخبار السارة أن إدارة الرئيس جو بايدن أعلنت في الشهر الماضي عن مجموعة من المبادرات والاستثمارات المصممة لدعم وتسريع التغيير البنيوي في قطاع الطاقة.
أما عن من يجب أن يتحمل التكلفة، فإن الجواب معقد. فمن حيث المبدأ، يجب أن تأتي التعريفات معبرة عن الاستثمارات التي تعمل على خفض التكاليف أو زيادة جودة الخدمة واستقرارها. المشكلة هي أن الاستثمارات التي تعمل على تحسين جودة الخدمة يجب أن تنتشر عبر كيانات متعددة تمتلك أصولا مختلفة في الشبكة. ومن شأن الهياكل التنظيمية الشديدة اللامركزية أن تجعل تنسيق كل هذه التغيرات والتحويلات التعريفية ممارسة غير عملية، في أفضل تقدير.
عندما يتعلق الأمر بالاستثمارات التي تعمل على تعزيز التحول إلى الطاقة الخضراء ــ بما في ذلك الصالح العام العالمي المتمثل في خفض الانبعاثات ــ فإننا نعرف من الذي لا ينبغي له أن يتحمل التكلفة: المجتمعات المحلية. الواقع أن فرض رسوم على المستوى المحلي لتمويل مثل هذه الاستثمارات من المحتم أن يؤدي إلى نشوء نقاط الضعف والقصور وضعف الاستثمار. وسيكون هذا غير عادل أيضا: فلا يوجد سبب وجيه يدفع المستهلكين في المناطق التي تعاني من أنظمة قديمة غير مستقرة إلى تحمل مزيد من التكاليف. وإذا طُلِب منهم ذلك، فسوف يقاومون في الأرجح.
يتلخص نهج أفضل في استخدام سياسة صناعية فيدرالية موسعة ليس فقط للمساعدة في التمويل، وخاصة لتنسيق الاستثمارات الطويلة الأجل في قطاع الطاقة، بل وأيضا لتوجيه عملية تطوير نظام الشبكة الذكية المعقد والمترابط. الواقع أن هذا النظام يحتاج إلى مصرفي ومعماري يعملان مع الشركات والهيئات التنظيمية والمستثمرين والباحثين ومنظمات الصناعة مثل جمعية الكهرباء والطاقة لتنفيذ تحول بنيوي معقد وعادل وفَـعّـال. ويجب أن تشارك الحكومات الوطنية في الاضطلاع بهذين الدورين.