أخبار

تتوقع إدارة معلومات الطاقة الأمريكية أن تضيف الولايات المتحدة رقماً قياسياً قدره 86 جيجاوات من القدرة الجديدة للشبكة في عام 2026، وذلك وفقًا لتقرير صدر في فبراير. ويظهر استطلاع إدارة معلومات الطاقة أن الطاقة الشمسية تتصدر الطريق بنسبة 51 بالمائة من الإضافات التي يبلغ مجموعها 43.4 جيجاوات، تليها أنظمة تخزين طاقة البطاريات بنسبة 28 بالمائة تمثل 24.3 جيجاوات، وطاقة الرياح بنسبة 14 بالمائة بواقع 11.8 جيجاوات. وتُشكل الغاز الطبيعي النسبة المتبقية البالغة 7 بالمائة خارج فئة "الكل الآخر".

يمثل التوقع البالغ 86 جيجاوات توسعاً غير مسبوق للشبكة، مدفوعاً بانتشار الطاقة المتجددة، وتركيب أنظمة تخزين الطاقة، والتطوير المستمر للغاز الطبيعي. ووفقاً لتحليل إدارة معلومات الطاقة، فإن إضافة هذه السعة تعكس كلاً من استبدال سعة الوقود الأحفوري المتقادمة والنمو الصافي في إجمالي سعة التوليد لتلبية الطلب المتزايد على الكهرباء من كهربة النقل والتدفئة والعمليات الصناعية.

يعكس هيمنة الطاقة الشمسية في إضافات السعة الجديدة استمرار انخفاض التكاليف ودعم السياسات المواتية. تستفيد مشاريع الطاقة الشمسية على مستوى المرافق من وفورات الحجم، بينما توفر التركيبات الشمسية الموزعة على المنشآت التجارية والصناعية توليدًا خلف العداد يقلل من الطلب على الشبكة. يمكن أن تلبي الـ 43.4 جيجاوات من سعة الطاقة الشمسية الطلب السنوي على الكهرباء لملايين الأسر الأمريكية، على الرغم من أن التوليد الفعلي يعتمد على الموارد الشمسية الخاصة بالموقع وعوامل السعة.

تمثل أنظمة تخزين طاقة البطاريات أسرع فئة موارد شبكية نمواً. تعالج الإضافات البالغة 24.3 جيجاوات من تخزين البطاريات تقطع الطاقة الشمسية عن طريق تخزين التوليد الزائد خلال ساعات الذروة الشمسية لإرساله أثناء فترات ذروة الطلب المسائية. تهيمن البطاريات التي تدوم أربع ساعات على عمليات النشر الحالية، على الرغم من ظهور أنظمة ذات مدة أطول. توفر أنظمة التخزين هذه خدمات شبكية متعددة بما في ذلك تحكيم الطاقة، وتنظيم التردد، وقيمة السعة خلال فترات ذروة الطلب.

تساهم طاقة الرياح بـ 11.8 جيجاوات مكملةً لملف توليد الطاقة الشمسية. غالبًا ما تبلغ موارد الرياح ذروتها في ساعات مختلفة عن الطاقة الشمسية، مما يوفر تنوعًا في التوليد يقلل من التقلبات الكلية للنظام. تستفيد مشاريع الرياح في وسط الولايات المتحدة من موارد الرياح القوية والأراضي المتاحة، بينما يبدأ تطوير طاقة الرياح البحرية على طول الساحل الشرقي. يخلق الجمع بين الطاقة الشمسية والرياح والتخزين محافظ توليد مرنة وموثوقة بشكل متزايد.

توفر إضافات سعة الغاز الطبيعي، على الرغم من صغر نسبتها، توليدًا مرنًا يمكنه الاستجابة بسرعة للتغيرات في الطلب وتقلبات التوليد المتجدد. تحقق توربينات الغاز الحديثة ذات الدورة المركبة كفاءة عالية بينما توفر سعة قابلة للتوزيع. توفر محطات الغاز أيضًا خدمات شبكية أساسية بما في ذلك القصور الذاتي، ودعم الجهد، وقدرة البدء من الصفر التي تدعم استقرار الشبكة الكلي مع زيادة الموارد القائمة على العاكس.

تزداد تحديات دمج الشبكة مع هذا المستوى من إضافة السعة الجديدة. يجب أن تربط البنية التحتية للنقل الموارد المتجددة البعيدة بمراكز الطلب، مما يتطلب استثمارًا كبيرًا في خطوط الجهد العالي والمحطات الفرعية. تمتد قوائم الربط البيني في العديد من المناطق لسنوات في المستقبل، مما يشير إلى أن الطلب على السعة الجديدة يتجاوز سعة ربط الشبكة الحالية. يعد تبسيط عمليات الربط البيني وتوسيع البنية التحتية للنقل أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق إضافات السعة المخطط لها.

يؤدي التحول نحو الموارد القائمة على العاكس إلى تغيير خصائص الشبكة الأساسية. توفر المولدات المتزامنة التقليدية القصور الذاتي الذي يساعد في الحفاظ على تردد النظام أثناء الاضطرابات. لا توفر الموارد القائمة على العاكس مثل الطاقة الشمسية والبطاريات القصور الذاتي بطبيعتها، على الرغم من أن وحدات التحكم المتقدمة للعاكس يمكنها محاكاة الاستجابة بالقصور الذاتي. يقوم مشغلو الشبكات بتطوير بروتوكولات ومتطلبات جديدة للحفاظ على استقرار النظام مع تطور مزيج التوليد. يتيح التكامل مع وحدات إمداد الطاقة ومحركات السرعة المتغيرة المتقدمة وظائف دعم الشبكة المتطورة.

يترافق تطوير القوى العاملة مع توسع هذه البنية التحتية. يتطلب النشر السريع للطاقة المتجددة وأنظمة التخزين عمالاً ماهرين للبناء والتشغيل والصيانة. تهدف برامج التدريب والتدريب المهني ومبادرات تطوير القوى العاملة إلى بناء رأس المال البشري اللازم لدعم تحول الطاقة. يؤثر التحول من توليد الوقود الأحفوري إلى الموارد المتجددة أيضًا على المجتمعات التي اعتمدت تاريخيًا على صناعات الفحم والنفط والغاز.

بالنسبة لموردي أنظمة الأتمتة والتحكم، يمثل هذا المستوى من توسع الشبكة فرصة كبيرة. يتطلب كل جيجاوات من السعة الجديدة أنظمة تحكم، إلكترونيات طاقة، أنظمة مراقبة، وشبكات اتصالات. تضيف أنظمة تخزين الطاقة تعقيدًا مع تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه وخوارزميات التحكم المتطورة. يتطلب دمج موارد التوليد المتنوعة أنظمة إدارة طاقة متقدمة وأدوات تحسين الشبكة.

كتب بواسطة: ماكسويل، مهندس أنظمة طاقة بخبرة 17 عامًا في تخطيط المرافق وعمليات الشبكة، متخصص في دمج الطاقة المتجددة، ونشر أنظمة تخزين الطاقة، وتخطيط النقل لمجموعات التوليد المتطورة.