الشبكة النظيفة هي أيضاً الشبكة الأرخص

خلصت تحليلات شاملة جديدة إلى أن ماساتشوستس يمكنها تلبية طلبها على الكهرباء ذروة عام 2050 بمزيج طاقة خالٍ تماماً من توليد قائم على الاحتراق — وأن هذا المسار النظيف يمثل الخيار الأقل تكلفة لدافعي الفواتير في الولاية. يقلب الاكتشاف الحكمة التقليدية في صناعة المرافق، حيث اعتبرت محطات الغاز الذروية منذ فترة طويلة تأمين ضروري ضد أيام الطلب الأعلى في السنة.

يصمم التقرير سيناريوهات متعددة لتلبية طلب الذروة المتوقع للولاية، مع الأخذ في الاعتبار كهربة التدفئة والنقل التي ستزيد بشكل كبير من استهلاك الكهرباء على مدى العقود القادمة. في كل سيناريو تم تحليله، أثبتت مجموعة الطاقات المتجددة وتخزين البطاريات وتخزين الطاقة طويلة الأجل والاستجابة للطلب واستيراد شبكة إقليمية أنها أرخص من المسارات التي تتضمن توليداً جديداً بالغاز أو الحفاظ على محطات احتراق موجودة.

ما الذي يحل محل محطات الغاز الذروية

يعتمد مزيج الطاقة الخالي من الاحتراق المحدد بواسطة التحليل على عدة تقنيات متكاملة تعمل معاً. توفر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح البحرية الجزء الأكبر من توليد الطاقة، بينما تتعامل بطاريات الليثيوم أيون مع ذروات قصيرة الأجل تستمر من أربع إلى ثماني ساعات. بالنسبة للفترات الممتدة من توليد طاقة متجددة منخفضة — موجات البرد الشتوية متعددة الأيام التي تمثل أكثر اللحظات تحدياً للشبكة — تملأ تقنيات تخزين الطاقة طويلة الأجل مثل بطاريات الحديد والهواء والأنظمة الهوائية المضغوطة الفجوة.

تلعب الاستجابة للطلب دوراً حاسماً في نتائج النموذج. بتحويل استهلاك الكهرباء المرن — مثل شحن المركبات الكهربائية وتسخين المياه والعمليات الصناعية — إلى فترات توليد الطاقات المتجددة الوفيرة، يتم تقليل طلب الذروة الذي يجب على الشبكة خدمته في أي لحظة معينة بشكل كبير. تمكن أجهزة الحرارة الذكية وتسعير الساعات الفورية وأنظمة إدارة الحمل الآلية هذه المرونة دون الحاجة إلى المستهلكين للتضحية بالراحة أو الإنتاجية.

  • المسار الخالي من الاحتراق يوفر لدافعي الفواتير ما يقدر بنحو 2.4 مليار دولار مقارنة بالبديل الأرخص التالي حتى عام 2050
  • توفر طاقة الرياح البحرية والطاقة الشمسية حوالي 80 في المائة من إجمالي توليد الطاقة في النموذج
  • هناك حاجة لسعة تخزين بطارية 15-20 جيجاواط ساعة للتعامل مع دورات الطلب الأقصى اليومي
  • تعالج طاقة التخزين طويلة الأجل 50+ ساعة أكثر الأحداث الشديدة متعددة الأيام من الطاقة المتجددة المنخفضة

الاقتصاديات قد تغيرت

الاستنتاج الأكثر إثارة للدهشة في التقرير ليس مجرد أن شبكة خالية من الاحتراق ممكنة — لقد جادل بها دعاة الطاقة النظيفة لسنوات — لكن أنها الآن الخيار الاقتصادي الأمثل. قد غيرت الانخفاضات في التكاليف في الألواح الشمسية وتوربينات الرياح وخاصة بطاريات الليثيوم أيون على مدى العقد الماضي الاقتصاديات المقارنة للتوليد النظيف مقابل القائم على الوقود الأحفوري بشكل أساسي.

محطات الغاز الذروية، على الرغم من رخص بناؤها نسبياً، فهي مكلفة التشغيل لأنها تعمل فقط خلال ساعات الطلب الأعلى. تجعل تكاليف الوقود وتكاليف الامتثال للكربون ونفقات الصيانة غير منافسة بشكل متزايد مقابل البطاريات التي يمكن شحنها بكهرباء متجددة رخيصة وإرسالها خلال فترات الذروة بتكلفة هامشية تقترب من الصفر.

يأخذ التحليل أيضاً في الاعتبار تكلفة الحفاظ على البنية التحتية للغاز — الأنابيب ومحطات الضاغط وأنظمة التسليم — التي ستكون مطلوبة لدعم محطات الغاز الذروية حتى لو تعمل فقط مئات الساعات سنوياً. القضاء على هذه البنية التحتية يمثل توفير تكاليف كبيرة غالباً ما يتم تجاهله في المقارنات الأبسط بين تقنيات توليد فردية.

الآثار المترتبة خارج ماساتشوستس

في حين أن التقرير خاص بماساتشوستس، فإن نتائجه لها أهمية لتخطيط الشبكة في جميع أنحاء الشمال الشرقي للولايات المتحدة وما وراءه. مناخ الولاية — مع فصول شتاء باردة تدفع الطلب على التدفئة وموارد شمسية معتدلة وإمكانية رياح بحرية ممتازة — ممثلة للعديد من المناطق المعتدلة التي تواجه تحديات إزالة الكربون مماثلة.

إذا كان أقل مسار تكلفة لتلبية الطلب الأقصى في ولاية ذات مناخ بارد مع كهربة تدفئة كبيرة خالياً من الاحتراق، فإن الدلالة هي أن المناطق الأكثر دفئاً مع موارد شمسية أفضل تواجه حالة اقتصادية أقوى حتى لإلغاء توليد الوقود الأحفوري. يزيل التقرير بفعالية أحد آخر الحجج التقنية والاقتصادية للحفاظ على البنية التحتية للغاز كجزء من استراتيجية شبكة طويلة الأجل.

من المحتمل أن يلاحظ منظمو المرافق ومخططو الشبكات في الولايات الأخرى. تعكس خطط الموارد المتكاملة — الوثائق التي توجه قرارات استثمار المرافق عبر آفاق متعددة العقود — بشكل متزايد الانخفاض في تكاليف تقنيات الطاقة النظيفة. يوفر تحليل ماساتشوستس دعم نمذجة صارم لمخططي الذين يميلون بالفعل نحو مسارات الطاقة النظيفة لكنهم يواجهون معارضة من أصحاب المصلحة الذين لديهم مصالح في الاستخدام المستمر للغاز الطبيعي.

التحديات المقبلة

يتطلب تحقيق مسار خالٍ من الاحتراق دعم السياسات المستدام وتقليل تكاليف التكنولوجيا المستمر والاستثمار الكبير في البنية التحتية. يجب تقصير جداول تصاريح طاقة الرياح البحرية وترقيات النقل ومرافق تخزين الطاقة لمطابقة وتيرة النشر التي يفترضها النموذج. تطوير القوى العاملة في تثبيت الطاقة النظيفة والصيانة هو شرط تمكين حرج آخر.

يقر التقرير بأن تنبؤاته تعتمد على مسارات تكلفة التكنولوجيا التي، بينما متسقة مع الاتجاهات التاريخية، ليست مضمونة. قد يؤدي البطء في تقليل تكاليف البطارية أو التأخير في توسيع نطاق تخزين الطاقة طويلة الأجل إلى تغيير الحساب الاقتصادي. ومع ذلك، يوفر هامش التوفير المحدد في التحليل حاجزاً كبيراً ضد هذه الحالات الطارئة، مما يشير إلى أن المسار النظيف يبقى أفضل رهان حتى في ظل الافتراضات الأقل تفاؤلاً.

يعتمد هذا المقال على التقارير من Utility Dive. اقرأ المقالة الأصلية.