مستقبل الكهرباء (5 اتجاهات تحدد مصيرها)

معظمنا لا يفكر كثيرًا في مصدر الكهرباء. طالما بقيت الأنوار مضاءة وظل اللبن باردًا في الثلاجة ، فإن هذه الأعجوبة الحديثة لا تؤثر على وعينا إلا لفترة وجيزة عندما ندفع فاتورة الكهرباء أو تنقطع الكهرباء لفترة طويله. الكهرباء أمر حاسم في أسلوب حياتنا الحديثة ، لكنها لا تحظى إلا بقليل من اهتمامنا. بعد فترة وجيزة ، على الرغم من ذلك ، يتوقع اللاعبون الكبار في مجال الكهرباء أن يلاحظ العملاء السكنيون والتجاريون باهتمام التكنولوجيات الجديدة في هذا المجال الحيوي.

كيف تعمل شبكة الكهرباء؟

تم بناء شبكة الكهرباء الحديثة بشكل أساسي على طبقتين: طبقة نقل وطبقة توزيع. طبقة النقل عبارة عن شبكة من خطوط النقل عالية الجهد التي تربط مولدات الطاقة الكبيرة بالمدن والضواحي والمواقع الريفية التي تعتمد عليها للحصول على طاقة يمكن الاعتماد عليها. تسمح هذه الشبكة التي تشبه الطرق السريعة بمشاركة موارد الكهرباء في مناطق واسعة. نادراً ما تتفاعل معظم المنازل والشركات مع شبكة النقل ؛ بدلا من ذلك أنها تتصل مع خدمة التوزيع.

تعمل شبكة التوزيع على "فصل الطاقة" عن نظام النقل المركزي للوصول إلى جميع مستهلكي الكهرباء الأصغر والأكثر تشتتًا. بنفس الطريقة التي تحمل بها الفروع العناصر الغذائية للشجرة من جذعها إلى أوراقها ، فإن خطوط الطاقة في شبكة التوزيع تنقل الكهرباء ذات الجهد المنخفض من المحطة الفرعية (الرابط الذي يربط بين البنية التحتية للنقل والتوزيع) إلى المنازل والشركات. هذه الأغصان وأوراق "شجرة التوزيع" هي ما يسميه الخبراء بحافة التوزيع أو حافة الشبكة.

كيف تتغير الشبكة؟

شهدت خدمة النقل تطوراً كبيراً في العقدين الأخيرين ؛ يستخدم مشغلو الشبكات غرف تحكم جديدة فاخرة لإدارة تدفقات الطاقة في المناطق الأكبر والأكبر ، وقد حول الابتكار التكنولوجي الطاقة النووية والغاز والطاقة المتجددة إلى مساهمين رئيسيين في الطاقة. ولكن على الرغم من هذا التحول في جانب ناقل الحركة ، بقيت الأقطاب والمحولات في نهاية توزيع الأشياء على حالها. تاريخيا ، كانت حافة الشبكة مكانا مملا إلى حد ما. أكثر من منزل التقنيات والتقنيات الناضجة في القرن العشرين أكثر من موطن المبدعين البصريين ورؤوس الأموال المغامرين الذين يتطلعون إلى أخذ العالم من خلال العاصفة. يمكن جدولة التوسعات والإصلاحات والصيانة باستخدام أساليب عمرها عشر سنوات وعدد قليل من المكالمات الهاتفية والقليل جدًا من البيانات. ومع ذلك ، بهدوء ولكن بثبات ، أصبحت المناطق الخلفية الصامتة لحافة التوزيع حية مع وجود فرص جديدة وتعطيل العمل كالمعتاد.

خمسة اتجاهات تحدث على حافة الشبكة

• الطاقة الموزعة تدخل ساحة اللعب

  الاتجاه الأكثر وضوحا في تحويل حافة الشبكة هو صعود الطاقة الكهروضوئية الشمسية (PV) الموزعة الرخيصة. هذه المنشآت مملوكة أو يديرها  صاحب المنزل أو صاحب العمل - ما إن كان مستهلكًا للكهرباء بحتًا ، وأصبح الآن "عامل جذب" للكهرباء. وقد يبدو هذا الاتجاه مثيرًا للغرابة ، حيث لا يزال تأثير هذا الجيل الإضافي في معظم الأماكن محدود. ومع ذلك ، مع الملايين من المنشآت الجديدة كل عام ، وتسارع ، بدأت هذه الأصول الموزعة تؤثر تأثيرا خطيرا على المزيد والمزيد من نماذج الأعمال التجارية المنفعة. إنها تجبر جميع المرافق على تقرير ما إذا كان هذا التطور سيؤدي إلى زوالها أو إلى نهضة عظيمة مع تطور دورها.
• ثورة تكنولوجيا المعلومات (IT)

  تجتمع مع توماس إديسون

  يعد قطاع الكهرباء واحدًا من آخر معاقل اقتصاد القرن العشرين التي لم تشعر بعد بالقدرة التحويلية الكاملة لثورة الإنترنت وتكنولوجيا المعلومات. لكن الأوقات تتغير. لقد تم استثمار مليارات الدولارات في توزيع العدادات الذكية ، والتي تجمع معلومات حول استهلاك الكهرباء لنظام ما وتوفر قيمة بينما يتعلم الناس كيفية الوصول إلى بياناتهم واستخدامها. تتصل الأجهزة ومصابيح الإضاءة والحرارة بسحابة مباشرة ، مما يسمح للبيوت والشركات بقدرة أكبر على إدارة استهلاكها وفهم ما يحدث داخل مبانيها. حتى الألواح الشمسية الجديدة الموجودة على السطح تتحرك مع هذا الاتجاه ، لأنها تأتي على نحو متزايد مزودة بأجهزة مثل المحولات الصغرى ومحسنات التيار المستمر التي تربطها بالإنترنت حتى يتمكن أصحاب اللوحات من تتبع الأداء وتتبع أي مشاكل.

• التخزين الموزع

  في الماضي ، كان تخزين الكهرباء باهظ التكلفة. لقد كان من الأسهل بكثير ضبط الناتج من محطات الطاقة أو موازنة فوائض العجز والعجز في مناطق أكبر. ومع ذلك ، في السنوات القليلة الماضية ، شهدنا انخفاضًا حادًا في تكلفة البطاريات ، وبدأ ظهور حالة العمل بالنسبة لهم. على الرغم من أنه لا يزال من الملائم أكثر بالنسبة لمالكي الطاقة الشمسية الكهروضوئية توفير كل ما لديهم من كهرباء إضافية على الشبكة ، إلا أن هناك بعض الاهتمام بالبطاريات التي يمكنها تخزين هذه الطاقة الاحتياطية وتوفيرها لفترة أكثر فائدة. في بلدان مثل ألمانيا وأستراليا ، يدفع الملاك الجدد للوحات الكهروضوئية الموزعة الكثير من الكهرباء من الشبكة عندما لا تشرق الشمس على الألواح الشمسية الخاصة بهم ، ولكن يتم تعويضهم بشكل ضئيل للغاية عندما يعيدون الكهرباء الإضافية إلى الشبكة. في حالات كهذه ، يسمح التخزين للعملاء بالاحتفاظ بفائض الكهرباء لديهم حتى لا يضطروا إلى دفع تكاليف المرافق التي أنشأوها بالفعل - وليس فقط في الوقت المناسب. أصبح تخزين الطاقة الشمسية زائد بديلاً مقنعا بشكل خاص لمولدات النسخ الاحتياطي أو اتصال الشبكة في الأماكن التي تعاني من انقطاع التيار الكهربائي بشكل متكرر أو ضعف الوصول إلى الشبكة.

• السيارات الكهربائية

  السيارات الكهربائية (EVs) ، على وشك أن تكون الصفقة الحقيقية لعدة سنوات حتى الآن ، جاهزة للوقت الأول. أذهلت سيارة تسلا موديل 2013 ، أفضل سيارة في العالم ، العالم لما هو ممكن لـ EVs ، بينما استحوذت نيسان ليف على المزيد من الحصة السوقية بسرعة في هذه المساحة المثيرة. وصلت مبيعات السيارات الكهربائية في جميع أنحاء العالم في عام 2014 إلى حوالي 320،000 في عام 2014 ، بزيادة قدرها 60٪ في عام 2013. وفي الوقت نفسه ، حددت الهيئات التنظيمية في كاليفورنيا هدفًا يتمثل في 1.5 مليون سيارة بدون انبعاثات بحلول عام 2025. ويعني أكثر من مليون EVs جديد استهلاكًا أكبر للكهرباء ، وهو جيد لرجال الأعمال. لكنه يقدم أيضًا فرصًا جديدة للعملاء على حافة الشبكة. نظرًا لأن EV يمثل شيئًا مثل زيادة الثلث في استخدام الكهرباء في المنزل النموذجي ، فإن الحوافز الجديدة (مثل أسعار الكهرباء الأرخص في أوقات معينة من اليوم) والبنية التحتية (مثل محطات الشحن EV في جميع أنحاء المدينة وفي العمل) ستساعد الأسر على تحديد الطريقة الأكثر بأسعار معقولة وفعالة لشحن سياراتهم.

• الشبكة الرقمية

  تشهد الشبكة ككل ، وخاصة حافة الشبكة ، تثبيت المزيد من أجهزة الشبكة الذكية التي يمكنها التحكم في الجهد وإعادة توجيه التيار بطريقة منسقة. تقدم الشركات الناشئة حلولًا جديدة تجعل العمليات على حافة الشبكة أرخص وأكثر استجابة وأكثر موثوقية. عبر شبكة التوزيع ، سيلعب هذا الجيل الجديد من الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة دورًا محوريًا في دمج وتمكين التقنيات الجديدة ونماذج الأعمال على حافة الشبكة.

مترجم بتصرف من موقع Virgin