هل يمكن للطاقة المتجددة البقاء على قيد الحياة في تغير المناخ؟ – القضايا العالمية

يتسارع السباق نحو الطاقة المتجددة ، وبالنسبة لجميع التحديات التي تلوح في الأفق في أزمة المناخ ، توجد علامات على التقدم: بدأت الألواح الشمسية في الصحارى ، وتوربينات الرياح التي تنطلق من السواحل ، وسدود الطاقة الكهرومائية تسخن الأنهار القوية لتفتت من الكهرباء النظيفة.

ومع ذلك ، حتى مع اكتساب الضغط من أجل مصادر الطاقة المتجددة زخمًا – مدفوعًا بتكنولوجيا أرخص وحاجة ملحة لخفض انبعاثات الكربون – يلوح الخبراء بأعلام تحذيرية: لأن مصادر الطاقة المتجددة تعتمد على الظروف الجوية ، ويتم إملاء تغير المناخ بشكل متزايد ، ويضعف إنتاج الطاقة المتجددة.

أصبح هذا الاتجاه أكثر وضوحًا في عام 2023 ، والذي يتميز بتقلبه يعطل توليد الطاقة المتجددة على مستوى العالم. ارتفعت درجات الحرارة 1.45 درجة مئوية أعلى من مستويات ما قبل الصناعة ، والتحول من النينيا La إلى النينيو غيرت هطول الأمطار وأنماط الرياح والإشعاع الشمسي.

قدم حميد باستاني ، خبير المناخ والطاقة في منظمة العالم للأرصاد الجوية (WMO) ، مثالاً صارخاً على هذا التأثير. “في السودان وناميبيا ، انخفض إنتاج الطاقة الكهرومائية بأكثر من 50 في المائة بسبب انخفاض هطول الأمطار بشكل غير عادي” ، قال في مقابلة مع شركة الأمم المتحدة.

في السودان ، بلغ إجمالي هطول الأمطار 100 ملليمتر فقط (أقل من أربع بوصات) في عام 2023-أقل من نصف المتوسط ​​الوطني طويل الأجل.

“هذا بلد تشكل فيه الطاقة الكهرومائية حوالي 60 في المائة من مزيج الكهرباء. يمكن أن يكون لهذه التخفيضات آثار كبيرة” ، أوضح السيد باستاني ، مشيرًا إلى أن نظام الطاقة يدعم عدد كبير من السكان المتزايدة بسرعة 48 مليون.

لم تقتصر هذه التحولات على الطاقة الكهرومائية. أظهرت طاقة الرياح أيضًا علامات الإجهاد في ظل تغيير الظروف المناخية.

لم تشهد الصين ، التي تمثل 40 في المائة من سعة الرياح البرية العالمية ، زيادة متواضعة من 4 إلى 8 في المائة في الإنتاج في عام 2023 ، حيث تعطلت الحالات الشاذة للرياح. في الهند ، انخفض الإنتاج وسط رياح الرياح الموسمية الأضعف ، في حين تعرضت بعض المناطق في إفريقيا حتى خسائر أكثر حدة ، مع انخفاض إنتاج الرياح بنسبة تصل إلى 20 إلى 30 في المائة.

أمريكا الجنوبية ، في الوقت نفسه ، رأت طرف المقياس في الاتجاه الآخر. عززت السماء الصافية والإشعاع الشمسي المرتفع أداء اللوحة الشمسية ، وخاصة في بلدان مثل البرازيل وكولومبيا وبوليفيا.

على هذا النحو ، شهدت المنطقة زيادة من أربع إلى ستة في المائة في توليد الطاقة الشمسية-وهي عثرة تعتمد على المناخ تترجم إلى ثلاث ساعات من تيراوات من الكهرباء الإضافية تقريبًا ، بما يكفي لتشغيل أكثر من مليوني منزل لمدة عام بمعدلات الاستهلاك المتوسطة.

“هذا مثال جيد على كيف يمكن أن يخلق تقلب المناخ في بعض الأحيان فرصة” ، يوضح روبرتا بوسكولو ، الذي يقود مكتب WMO في نيويورك وعمل المناخ والطاقة في الوكالة سابقًا. “في أوروبا أيضًا ، نشهد المزيد من أيام الإشعاع الشمسي العالي ، مما يعني أن الطاقة الشمسية أصبحت أكثر كفاءة مع مرور الوقت.”

السيدة بوسكولو والسيد باستاني من بين المساهمين في دراسة حديثة من WMO -IRENA التي تدرس كيف أثرت الظروف المناخية في عام 2023 ، التي شكلها النينيو ، الاحترار العالمي ، والتطابقات الإقليمية ، على كل من توليد الطاقة المتجددة والطلب على الطاقة في جميع أنحاء العالم.

الأنظمة المبنية على الاستقرار ، في عالم ليس سوى أي شيء

السيدة بوسكولو ، التي أمضت سنوات في العمل عند تقاطع سياسة علوم المناخ والطاقة ، تسارع إلى الإشارة إلى ضعف البنية التحتية للطاقة المتجددة. تم تصميم السدود والمزارع الشمسية وتوربينات الرياح على أساس أنماط المناخ السابقة ، مما يجعلها عرضة للمناخ المتغير.

خذ الطاقة الكهرومائية. تعتمد السدود على التدفقات الموسمية التي يمكن التنبؤ بها ، وغالبًا ما تغذيها ذوبان الثلوج أو الجريان السطحي الجليدي. وقالت: “سيكون هناك دفعة قصيرة الأجل في الطاقة الكهرومائية بينما تذوب الأنهار الجليدية”. “ولكن بمجرد اختفاء تلك الأنهار الجليدية ، وكذلك الماء. وهذا أمر لا رجعة فيه – على الأقل على النطاقات الزمنية البشرية.”

هذا النمط يتكشف بالفعل في مناطق مثل جبال الأنديز و Himalayas. إذا اختفت مياه الذوبان ، فستحتاج البلدان إلى استبدال الطريقة التي تولد بها الطاقة أو مواجهة عجز في الطاقة على المدى الطويل.

على سبيل المثال ، أشار تقرير حديث صادر عن برنامج البيئة الأمم المتحدة (UNEP) إلى أن ارتفاع مستويات سطح البحر والعواصف الأقوى تشكل مخاطر متزايدة على مرافق إنتاج الطاقة ، بما في ذلك المزارع الشمسية الموجودة بالقرب من السواحل.

وبالمثل ، يمكن أن تنزل حرائق الغابات الشديدة والمتكررة بشكل متزايد خطوط الطاقة والأسود من المناطق بأكملها ، في حين أن الحرارة الشديدة يمكن أن تقلل من كفاءة الألواح الشمسية والبنية التحتية لشبكة الإجهاد – فقط كطلب على قمم التبريد.

محطات الطاقة النووية معرضة للخطر أيضًا في المناخ المتغير.

“لقد رأينا محطات الطاقة النووية التي لا يمكن أن تعمل بسبب نقص المياه … للتبريد” ، قالت السيدة بوسكولو. عندما تصبح موجات الحرارة أكثر تواتراً وانخفضت مستويات الأنهار ، قد لا تكون بعض المرافق النووية القديمة قابلة للحياة في مواقعها الحالية.

“هذا شيء آخر يجب أن ينظر إليه بعيون مختلفة في المستقبل. عندما نتصميم ، عندما نبني ، عندما نقوم بإعداد البنية التحتية لتوليد الطاقة ، نحتاج حقًا إلى التفكير فيما سيكون مناخ المستقبل ، وليس ما كان مناخ الماضي”.

التكيف مع المستقبل من خلال البيانات و AI والتكنولوجيا

يؤكد الخبير أن هناك شيئًا واحدًا مؤكدًا: كوكبنا يتجه نحو مستقبل تكون فيه الكهرباء ، وخاصة من المصادر المتجددة ، مركزية.

“سيكون نقلنا كهربائيًا ؛ سيكون طهينا كهربائيًا ؛ سيكون تسخيننا كهربائيًا. لذا ، إذا لم يكن لدينا نظام كهرباء موثوق ، فإن كل شيء سينهار. سنحتاج إلى الحصول على هذا الذكاء المناخي عندما نفكر في كيفية تغيير أنظمة الطاقة لدينا والموثوقية ومرونة نظام الطاقة لدينا في المستقبل.”

في الواقع ، للتكيف ، أكد كلا الخبراء على الحاجة إلى تبني ما يسمونه ذكاء المناخ – دمج التوقعات المناخية والبيانات والعلوم في كل مستوى من مستويات تخطيط الطاقة.

“في الماضي ، عمل مخططي الطاقة مع المتوسطات التاريخية” ، أوضح السيد باستاني. “لكن الماضي لم يعد دليلًا موثوقًا به. نحتاج إلى معرفة ما الذي ستفعله الريح في الموسم المقبل ، ما الذي سيبدو عليه هطول الأمطار في العام المقبل – وليس فقط ما بدا عليه قبل عقد من الزمان.”

في تشيلي ، على سبيل المثال ، ارتفع توليد الطاقة الكهرومائية بنسبة تصل إلى 80 في المائة في نوفمبر 2023 ، بسبب ارتفاع هطول الأمطار بشكل غير عادي. على الرغم من أن هذه الزيادة كانت مدفوعة بالمناخ ، إلا أن الخبراء يقولون إن التنبؤ الموسمي المتقدم يمكن أن يساعد مشغلي السد بشكل أفضل على توقع مثل هذه الأحداث في المستقبل وإدارة الخزانات لتخزين المياه بشكل أكثر فعالية.

وبالمثل ، يمكن للعاملين في مزرعة الرياح استخدام التنبؤات لجدولة الصيانة خلال فترات الرياح المنخفضة-تقليل وقت التوقف عن العمل وتجنب الخسائر. يمكن لمشغلي الشبكات ، أيضًا ، التخطيط للمسامير للطاقة أثناء موجات الحرارة أو الجفاف.

وقال السيد باستاني: “لدينا الآن توقعات تمتد من بضع ثوان إلى عدة أشهر”. “كل واحد لديه تطبيق محدد-من موازنة الشبكة الفورية إلى قرارات الاستثمار طويلة الأجل.”

تقوم الذكاء الاصطناعي (AI) بإعداد اليد: يمكن أن تتنبأ نماذج التعلم الآلي المدربين على بيانات المناخ والطاقة الآن بتقلبات الموارد بدقة ودقة أعلى. يمكن أن تساعد هذه الأدوات في تحسين عند نشر تخزين البطارية أو تحويل الطاقة بين المناطق ، مما يجعل النظام أكثر مرونة واستجابة.

“يمكن أن تساعد هذه النماذج المشغلين على توقع التقلبات في الرياح أو هطول الأمطار أو الإشعاع الشمسي” ، أوضح السيد باستان.

على سبيل المثال ، يوضح مشروعان حديثان حديثان لـ WMO Energy Mini كيف يمكن تطبيق الذكاء الاصطناعي في تخطيط الطاقة المتجددة في العالم الحقيقي. في كوستاريكا ، عملت الوكالة مع سلطات الطاقة الوطنية لتطوير وتنفيذ نموذج قائم على الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بسرعة الرياح قصيرة الأجل. تم دمج هذه الأداة الآن في منصة التنبؤ بالطاقة الداخلية لمعهد الكوستاريكا ، مما يساعد على تحسين العمليات في مزارع الرياح المختارة.

في تشيلي ، ركز مشروع آخر على التكنولوجيا الشمسية العائمة ، باستخدام الذكاء الاصطناعى لتقدير معدلات التبخر على الخزانات. أظهرت النتائج ، التي تم دمجها الآن في منصة مستكشف الطاقة الشمسية الرسمية في تشيلي ، أن الألواح الشمسية العائمة يمكن أن تقلل من تبخر المياه بنسبة تصل إلى 85 في المائة في الصيف ، بمتوسط ​​وطني 77 في المائة.

في الواقع ، فإن الوعد والتحدي المتمثل في التخطيط المتجدد المناخي الأكثر وضوحًا في الجنوب العالمي. أفريقيا ، على سبيل المثال ، تفتخر ببعض من أفضل الإمكانات الشمسية على هذا الكوكب ، ومع ذلك ، تم العثور على 2 في المائة فقط من القدرة المتجددة المثبتة في العالم في القارة.

لماذا الفجوة؟ السيدة بوسكولو تشير إلى نقص البيانات والاستثمار.

وقالت: “في أجزاء كثيرة من الجنوب العالمي ، لا توجد بيانات مراقبة كافية لإنشاء تنبؤات دقيقة أو جعل مشاريع الطاقة قابلة للبنوك”. “يحتاج المستثمرون إلى رؤية توقعات طويلة الأجل موثوقة. وبدون ذلك ، فإن المخاطر مرتفعة للغاية.”

تعمل WMO على تحسين الطقس والطاقة في المناطق التي تعاني من نقص الخدمات ، لكن التقدم غير متساوٍ. تدعو الوكالة إلى مزيد من التمويل لشبكات البيانات المحلية ، والتخطيط عبر الطاقة عبر الحدود ، وخدمات المناخ المصممة خصيصًا للاحتياجات الإقليمية.

“هذا لا يتعلق فقط بتخفيف المناخ” ، أضافت السيدة بوسكولو. “إنها فرصة تنمية. يمكن للطاقة المتجددة أن تجلب الكهرباء للمجتمعات ، ودفع النمو الصناعي ، وخلق فرص عمل إذا تم تصميم الأنظمة بشكل صحيح.”

يرى السيد باستاني حاجة إلى مشاركة البيانات العالمية بين شركات الطاقة وعلماء المناخ.

“هناك إمكانات ضخمة غير مستغلة في البيانات التي جمعها القطاع الخاص … دمج الملاحظات التاريخية والوقت الحقيقي من محطات الطاقة-الطاقة الشمسية والرياح والطاقة الكهرومائية ، وحتى النووية-يمكن أن يحسن بشكل كبير من نماذج الطقس والمناخ. هذا هو الفوز.”

تنويع محفظة الطاقة للتكيف

هناك إجراء رئيسي آخر لضمان الطاقة النظيفة في المستقبل القريب وهو التنويع. يوضح السيد باستاني أن الاعتماد بشكل كبير على مصدر واحد فقط يمكن أن يعرض البلدان للتحولات الموسمية أو طويلة الأجل في المناخ.

في أوروبا ، على سبيل المثال ، يشعر مخططو الطاقة بالقلق بشكل متزايد بشأن شيء يسمى “Dunkelflaute”– فترة من الطقس الغائم والرياح في فصل الشتاء تقوض كل من الطاقة الشمسية وتوليد الرياح. وقد دفعت هذه الظاهرة ، المرتبطة بأنظمة الضغط العالي المعروفة باسم الكآبة المضادة للإعلان ، مكالمات لمزيد من تخزين الطاقة وطاقة النسخ الاحتياطي.

وقال السيد باستاني: “إن المزيج المتنوع الذي يشمل الطاقة الشمسية والرياح والطاقة المائية وتخزين البطارية وحتى مصادر الكربون المنخفضة (مثل الطاقة الحرارية الأرضية) ضرورية”. “خاصة وأن الطقس القاسي يصبح أكثر تواترا.”

في المستقبل

نظرًا لأن العالم يتجه نحو مستقبل مدعوم من الطاقة المتجددة ، فإن مواجهة التحديات التي يطرحها تغير المناخ أمر ضروري. يؤكد التقلبات التي شهدتها عام 2023 على الحاجة إلى تخطيط والبنية التحتية التي يمكن أن تتمكن من تحمل التحولات غير المتوقعة في أنماط الطقس.

من أجل تحقيق الطاقة المتجددة حقًا ، يجب على العالم أن يستثمر ليس فقط في توسيع القدرة ولكن أيضًا في بناء نظام مرن وقابل للتكيف ومستنيّر بأفضل علوم المناخ المتاحة.

يؤكد خبراء WMO حميد باستاني وروبرتا بوسيولو على أهمية دمج ذكاء المناخ في أنظمة الطاقة لضمان موثوقيتهما ومرونتهما. من خلال الاستفادة من التنبؤ المتقدم والذكاء الاصطناعي ، يمكننا أن نتوقع بشكل أفضل والتكيف مع هذه التغييرات ، وتحسين إنتاج الطاقة المتجددة وحماية مستقبلنا.

لا يقتصر مستقبل الطاقة على المزيد من توربينات الرياح والألواح الشمسية ، ولكن أيضًا حول ضمان قدرتهم على تحمل القوى ذاتها التي تهدف إلى التخفيف.