هل سيتم استبدال الطاقة الحرارية بشكل كامل؟

ⅰ. دروس من انقطاع التيار الكهربائي

هل سبق لك أن انقطعت الكهرباء؟ فجأةً، يعم الظلام كل شيء، وتتوقف المصاعد، وتنفد طاقة الهواتف المحمولة، وتتوقف مكيفات الهواء. هذا الشعور بالعجز يُدرك المرء أن الكهرباء هي "هواء" المجتمع الحديث.

في الواقع، حدثت انقطاعات كبيرة للتيار الكهربائي في جميع أنحاء العالم:

أدى انقطاع التيار الكهربائي في أمريكا الشمالية عام 2003 إلى ترك عشرات الملايين من المستخدمين في الظلام طوال الليل.

خلال موجة البرد التي ضربت تكساس عام 2021، توقفت محطات طاقة الرياح والغاز الطبيعي عن العمل بشكل جماعي، وفي ظل عدم وجود تخزين للطاقة كنسخة احتياطية، عانى الملايين من الناس من درجات الحرارة المتجمدة وانقطاع التيار الكهربائي.

انقطاع التيار الكهربائي في بعض مناطق الصين: أدى نقص الفحم وتقلبات الطاقة المتجددة إلى إجهاد الشبكة، مما أدى إلى فرض قيود على الطاقة.

تُظهر هذه الأمثلة أن الاعتماد على الطاقة الحرارية وحدها محفوف بالمخاطر، وكذلك الاعتماد على الطاقة المتجددة وحدها. يحتاج نظام الطاقة إلى "استراتيجية دمج" أكثر استقرارًا.

Ⅱ. هياكل السلطة في البلدان المختلفة

تختلف مصادر الطاقة بشكل كبير حول العالم:

الصين: لا تزال الطاقة المولدة من الفحم المصدر الرئيسي، ولكن في السنوات الأخيرة، ارتفعت القدرة المركبة للطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح، وأصبح نموذج "الطاقة المتجددة + تخزين الطاقة" تدريجيا اتجاها.

الولايات المتحدة: نهج متوازن بين الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة، مع قيادة العالم في تكنولوجيا تخزين طاقة البطاريات، حيث قامت كاليفورنيا ومناطق أخرى ببناء أكبر محطات تخزين الطاقة على نطاق واسع في العالم.

أوروبا: تُعدّ ألمانيا وإسبانيا رائدتين في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بينما تعتمد فرنسا على الطاقة النووية لضمان استقرار الشبكة. أوروبا ككل ملتزمة بالتحول في مجال الطاقة، مع تسارع تطوير أنظمة التخزين.

اليابان وكوريا الجنوبية: تعتمد هاتان الدولتان بشكل كبير على الطاقة المستوردة، ويجب عليهما تحقيق التوازن بين أمن الإمدادات مع العمل بشكل نشط على تطوير مجموعات من تقنيات الطاقة الشمسية والهيدروجين وتخزين الطاقة.

وبشكل عام، تتجه كافة المناطق نحو نموذج "الطاقة المتجددة + التخزين"، وإن كان بسرعات متفاوتة.

ⅲما هو الوضع الحالي؟

إن تطوير الطاقة الجديدة يزدهر، لكنه يواجه أيضًا تحديات.

تقلبات الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح: لا يمكن توليد الطاقة الكهروضوئية إلا نهارًا عند سطوع الشمس، وتتوقف ليلًا؛ أما طاقة الرياح فتعتمد على الطقس، وتتوقف خلال فترات انعدام الرياح. هذا التقلب يُشكل ضغطًا على استقرار تشغيل شبكة الكهرباء.

ظهور بطاريات تخزين الطاقة: تعمل بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات التدفق مثل "بنوك الطاقة" العملاقة، حيث تقوم بتخزين الكهرباء الزائدة خلال فترات الفائض وإطلاقها أثناء ذروة الطلب للمساعدة في تحقيق التوازن في الشبكة.

محركات السياسات: نصّت الصين صراحةً على ضرورة أن تُرافق مشاريع الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح الجديدة مرافق لتخزين الطاقة. في الوقت نفسه، تستخدم الولايات المتحدة وأوروبا الدعم المالي وآليات السوق لتحفيز الشركات على بناء البنية التحتية لتخزين الطاقة.

لا تزال التحديات قائمة: بطاريات تخزين الطاقة مكلفة، ولها عمر افتراضي محدود، ولا تزال إعادة تدويرها وإعادة استخدامها في نهاية عمرها الافتراضي قضايا دون حل.

وبعبارة أخرى، أصبح تخزين الطاقة ينتشر تدريجيا، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن يحل محل مصادر الطاقة التقليدية بشكل كامل.

ⅳلماذا استبدال الطاقة التي تعمل بالفحم؟

حماية البيئة: تساهم الطاقة الناتجة عن حرق الفحم بشكل كبير في انبعاثات الكربون وتلوث الهواء وتأثير الاحتباس الحراري.

الأمن الطاقي: تؤثر التقلبات في أسعار الفحم والغاز الطبيعي بشكل مباشر على أسعار الكهرباء وإمداداتها.

الجدوى الاقتصادية: أصبحت الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح أكثر تكلفة وبأسعار معقولة، حتى أنها أكثر فعالية من حيث التكلفة من الطاقة التي تعمل بالفحم.

أهداف الحياد الكربوني: لتقليل الانبعاثات، يجب التخلص التدريجي من الطاقة المعتمدة على الفحم والقضاء عليها في نهاية المطاف.

ⅴهل يمكن أن تحل محل الطاقة المعتمدة على الفحم بشكل كامل؟

الجواب هو: في نهاية المطاف، ولكن ليس في أي وقت قريب.

على مدى السنوات العشر المقبلة، ستظل الطاقة المولدة بالفحم تشكل "العمود الفقري" للشبكة.

2030-2040: مع انخفاض تكلفة تخزين الطاقة وزيادة موثوقية طاقة الهيدروجين، ستنتقل الطاقة التي تعمل بالفحم تدريجياً إلى "الاختبار".

بحلول عام 2050: من المتوقع أن تتولى الطاقة المتجددة جنبًا إلى جنب مع تخزين الطاقة زمام المبادرة، مع التخلص التدريجي إلى حد كبير من الطاقة المعتمدة على الفحم.

وبعبارة أخرى، من المرجح أن يكون نظام الطاقة في المستقبل على النحو التالي: الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة كمصدرين رئيسيين، في حين تأخذ الطاقة التي تعمل بالفحم مقعدا خلفيا، مع توفير الطاقة النووية والطاقة الكهرومائية والطاقة الهيدروجينية للدعم التكميلي.

ستُدمج بطاريات تخزين الطاقة بشكل متزايد مع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، تمامًا كما لا يمكن للهواتف الذكية العمل بدون بطاريات. ومع ذلك، لكي تحل الطاقة المتجددة محل الطاقة التي تعمل بالفحم تمامًا، لا تزال هناك حاجة إلى إنجازات تكنولوجية ودعم سياساتي وتحديثات للشبكة. قد لا يشهد المستقبل اختفاءً مفاجئًا للطاقة التي تعمل بالفحم، بل تراجعًا تدريجيًا إلى الخلفية، حتى ندرك يومًا ما أن قطاع الطاقة أصبح بالفعل مسيطرًا على الطاقة النظيفة.