صناعة

هل يمكن لطاقة الرياح والطاقة الشمسية أن تحل محل الفحم؟ نعم ، يمكن - بسهولة

هل يمكن لطاقة الرياح والطاقة الشمسية أن تحل محل الفحم؟ نعم ، يمكن - بسهولة

منجم بينالتا ، جنوب ويلز [الصورة: كريس سامبسون ، فليكر]

على الرغم من كل النجاح الذي تحقق مع الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم ، لا يزال بعض الناس يرغبون في التشكيك في هذا النجاح بناءً على معلومات معيبة.

لنأخذ مقالًا أخيرًا بقلم جون بيترسن ، على سبيل المثال. في مقال نُشر هذا الأسبوع فقط على موقع Investor Intel الإلكتروني ، يتحدث بيترسن عن محطات الطاقة التي توفر طاقة كهربائية يمكن الاعتماد عليها ومتسقة ومستقرة. يظهر الفحص الدقيق لادعاءاته أنه ليس صادقًا حقًا. كبداية ، التكاليف الإجمالية للوقود الأحفوري مرتفعة ، خاصة إذا كنت تأخذ في الاعتبار تكاليفها الخفية ، أي التأثير السلبي الذي تحدثه على البيئة والصحة. في الوقت الحالي ، لا يأخذ سعر السوق هذه التكاليف الأوسع في الاعتبار ، وهو أمر يتجاهل بيترسن ذكره. بالإضافة إلى التكاليف على البيئة ، مثل المساهمة في تغير المناخ ، فإن تأثير محطات الفحم على الصحة لا يترجم فقط إلى تكاليف طبية ولكن أيضًا التكاليف المتكبدة من خلال ضياع ساعات العمل بسبب المرض. تعرف الصين هذا جيدًا ، ولهذا السبب تتسابق إلى الأمام في محاولة استبدال محطات الفحم لديها بطاقة متجددة أنظف.

قضية أخرى هي ما إذا كان يمكن اعتبار محطات الفحم أو الغاز حقًا "موثوقة". غالبًا ما يتم استخدام مقياس تكلفة الطاقة المستوية (LCOE) عند النظر في التكاليف والكفاءة ، ولا يأخذ في الاعتبار عوامل الوقت المرتبطة بمطابقة المنتج مع الطلب ، مثل الوقت المستغرق للوصول إلى الإنترنت أو عدم الاتصال بالإنترنت أو الارتفاع والنزول بسرعة. الفحم والنووي غير قادرين على التدرج السريع ويستغرقان عادةً من يوم إلى ثلاثة أيام لبدء التشغيل بالإضافة إلى وقت طويل للإغلاق. هذا يعني أنهم ليسوا فعالين كما يعتقد الكثير من الناس لأنهم غير مرنين. وهذا بدوره يعني أنهم بحاجة إلى حمولة ذروة مرنة ومحطات طاقة وسيطة مرنة قليلاً لدعمهم من أجل متابعة التغيرات في الطلب.

محطة توليد الكهرباء في إيست ميدلاندز ، المملكة المتحدة [الصورة: بن ساذرلاند ، فليكر]

تعتبر التقنيات المتجددة المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية محرومة من الناحية الاقتصادية بسبب ارتفاع تكاليف رأس المال ، لكن تكاليف الوقود معدومة. علاوة على ذلك ، فإن تكاليف رأس المال آخذة في الانخفاض طوال الوقت ، لا سيما مع الطاقة الشمسية وفي المملكة المتحدة ، فإن الكهرباء المولدة من الرياح البرية هي الأرخص. كما أن التكاليف المرتبطة بالتخزين آخذة في الانخفاض.

كما فشل بيترسن في ذكر الغاز الحيوي الناتج عن الهضم اللاهوائي في محطات معالجة مياه الصرف الصحي ومعالجة مخلفات الطعام ، وهو أمر يمكن أن يساعد في استبدال الغاز الطبيعي كوسيلة لتوليد الكهرباء من أجل الطاقة الاحتياطية.

وفقًا لهذه الورقة الموجزة التي أعدها مارك ديسندورف ، والتي نُشرت في عام 2015 لصالح تحالف علوم الطاقة ، تمكنت ولاية جنوب أستراليا من توليد 39 بالمائة من استهلاكها السنوي للكهرباء من الطاقة المتجددة في عام 2014 ، حيث ساهمت الرياح بنسبة 33 بالمائة و 6 بالمائة من الطاقة الشمسية. وقد مكن ذلك الدولة من إغلاق محطات الفحم لأنها كانت زائدة عن الحاجة. علاوة على ذلك ، كانت هناك عدة مناسبات وجدت فيها جنوب أستراليا نفسها قادرة على العمل بشكل موثوق في مزيج من مصادر الطاقة المتجددة والغاز مع واردات صغيرة فقط من فيكتوريا.

في ألمانيا ، تعمل ولايات مكلنبورغ فوربومرن وشليسفيغ هولشتاين على طاقة متجددة بنسبة 100 في المائة ، يتم توليدها في الغالب عن طريق مزارع الرياح دون الحاجة إلى الاعتماد على محطات الطاقة الأساسية. زعم بعض النقاد أن هذه الدول تعتمد في الواقع على الطاقة المستوردة من خطوط النقل من محطات الطاقة ذات التحميل الأساسي في أماكن أخرى ، ولكن وفقًا لديزندورف ، فإن هذه الواردات صغيرة جدًا في الواقع. ويشير أيضًا إلى أنه في البلدان التي تكون معزولة تمامًا عن جيرانها ، مثل أستراليا ، أو شبه معزولة ، مثل الولايات المتحدة ، يتم محاكاة محاكاة الكمبيوتر كل ساعة لشبكة الكهرباء باستخدام مصادر الطاقة المتجددة المتاحة تجاريًا بما يصل إلى 80 في المائة إلى 100 في المائة سنويًا ، توفير تأكيد لنظام الطاقة المتجددة للعمل بدون طاقة التحميل الأساسي.

مزرعة الرياح في لاناركشاير ، اسكتلندا [الصورة: روس جودمان ، فليكر]

قام المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) بمحاكاة شبكة طاقة متجددة بنسبة 80-90 في المائة ووجد أنه من الممكن تمامًا ، مشيرًا إلى أن:

"توليد الكهرباء المتجددة من التقنيات المتاحة تجاريًا اليوم ، إلى جانب نظام كهربائي أكثر مرونة ، أكثر من كافٍ لتزويد 80 بالمائة من إجمالي توليد الكهرباء في الولايات المتحدة في عام 2050 مع تلبية الطلب على الكهرباء على أساس كل ساعة في كل منطقة من مناطق الولايات المتحدة. تنص على"

توصلت دراسات أخرى إلى نفس النتيجة ، على سبيل المثال نمذجة سوق الكهرباء الوطنية الأسترالية باستخدام طاقة متجددة بنسبة 100 في المائة نشرها مارك ديسيندورف وبن إليستون وإيان ماكجيل في عامي 2013 و 2014. واستندت هذه الدراسة إلى التقنيات المتاحة تجاريًا والطلب الحقيقي واستنتاجاتها مدعومة بعدد من الدراسات الأخرى التي أجريت في أوروبا.

راجع أيضًا: تقوم UCR بتطوير طلاء جديد للألواح الشمسية لتحسين الكفاءة

يشير Diesendorf أيضًا إلى أنه يمكن موازنة التقلبات في الرياح والطاقة الشمسية من خلال تقنيات متجددة مرنة ، مثل الطاقة الكهرومائية وتوربينات الغاز التي تعمل بالوقود الحيوي والطاقة الحرارية الشمسية المركزة مع التخزين بالإضافة إلى الاعتماد على مجموعة متنوعة من تقنيات الطاقة المتجددة الأخرى. علاوة على ذلك ، فإن التوزيع الواسع لمزارع الرياح والطاقة الشمسية يقلل من التقلبات في إجمالي الإنتاج. يمكن أن تحقق خطوط النقل والموصلات البينية أيضًا توزيعًا واسعًا للكهرباء المتجددة بينما يمكن لإدارة الطلب الذكية أن تساعد في الموثوقية.

فجّر كريس نيلدر الانتقادات القائلة بأن تقنيات الطاقة المتجددة لا يمكنها أبدًا توفير أكثر من بضعة في المائة في عام 2012 من خلال الإشارة إلى تكساس حيث تمكنت الولاية ، حتى ذلك الحين ، من توليد أكثر من 10 جيجاوات من الرياح البرية ، وهو أكبر تركيب لطاقة الرياح في الولايات المتحدة .

يجب أن يكون هذا كافيًا لمواجهة حجج بيترسن حول قوة التحميل الأساسي. ومع ذلك ، فإنه يوجه انتقادات أخرى ، مفادها أن إغلاق المصانع التي بلغت ذروتها يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الكهرباء ، والتي زادت مرة أخرى بشكل غير مباشر من خلال دفع المرافق أسعارًا عالية للطاقة المتجددة. كما هو متوقع ، هناك أيضًا النقد المعتاد للإعانات هناك أيضًا.

مصفوفة الألواح الشمسية [الصورة: ديفيد جورينج ، فليكر]

فيما يتعلق بهذه النقاط ، نعم ، لا شك في أن المرافق تواجه صعوبة في ذلك بسبب تزايد شعبية مصادر الطاقة المتجددة وتوليد الطاقة الموزعة. باستثناء ليس كل منهم. الحقيقة الصعبة للمسألة هي أنه سيتعين عليهم تعديل نموذج أعمالهم مع ظهور المزيد من الطاقة المتجددة عبر الإنترنت. تشمل الفوائد الأوسع لإجراء هذا التحول الوظائف الجديدة والنمو وتحفيز الاقتصاد ، ولكن هناك فوائد للمرافق أيضًا ، مثل انخفاض تكاليف الوقود وانخفاض خسائر النقل. علاوة على ذلك ، لا يزال يتعين على التوليد الموزع تصدير طاقته إلى الشبكة بطريقة ما ، ويمكن للمرافق الاستفادة من ذلك بالإضافة إلى المساعدة في تكامل الطاقة المتجددة. يمكن للمرافق أيضًا الاستثمار في الطاقة الشمسية على الأسطح ، وتمويل المشاريع وتقديم الكهرباء المتجددة للعملاء ، وبالتالي الاحتفاظ بأعمالهم.

ينتقد بيترسن أيضًا اقتصاديات تخزين الطاقة في التعليقات الموجودة أسفل مقالته باعتبارها غير اقتصادية ، مستشهداً بتقرير سانديا الذي عفا عليه الزمن والذي نُشر في عام 2010. ومع ذلك ، يشير التقني والمدون رامز نعم إلى أن تكاليف تخزين الطاقة في الواقع تنخفض بشدة وأنها كانت تفعل ذلك. لمدة عشرين عامًا على الأقل. يوضح نام ذلك باستخدام رسم بياني بسيط على مدونته يوضح ، في الواقع ، أن كمية تخزين أيون الليثيوم المتاحة مقابل 100 دولار قد زادت بشكل كبير منذ عام 1991. علاوة على ذلك ، بدأت بطاريات التدفق في الظهور في السوق. يمكن أن تعمل هذه البطاريات لأكثر من 5000 دورة ويمكن استبدال السوائل الموجودة بها مما يتيح تجديدها بجزء بسيط من تكلفة تركيب بطارية جديدة.


شاهد الفيديو: لو خيرت لتوليد الطاقة الكهربائية بين التوليد من طاقة الرياح أم من منظومة الطاقة الشمسية ايهما تختار (أغسطس 2021).