23 دسامبر 2022 -توسط آندره آ ونتورینی، اعتبار: دامنه عمومی Pixabay/CC0
برای مدیریت تقاضای برق در آینده مطابق با نقشه راه انرژی اتحادیه اروپا در سال 2050، شبکه های برق باید به انعطاف پذیری عرضه و تقاضا تکیه کنند و به عنوان یک سیستم از سیستم ها ی ساختار یافته باشند.
بحران انرژی که در تابستان 2021 به دلیل عرضه کم گاز طبیعی آغاز شد و با تهاجم روسیه به اوکراین بدتر شد، نیاز فوری به یک سیاست انرژی مستقل تر اروپا را برجسته کرده است. نقشه راه انرژی اتحادیه اروپا در سال 2050، که از طریق آن اتحادیه اروپا می خواهد تا سال 2050 نسبت به آب و هوا خنثی شود، فرصتی عالی برای کاهش یا توقف وابستگی انرژی این اتحادیه به کشورهای همسایه است، اما چالش هایی را نیز به همراه دارد.
در 10 تا 30 سال آینده ، انتظار می رود تقاضای برق اروپا افزایش یابد، بنابراین نیاز به افزایش عرضه، به ویژه از منابع تجدیدپذیر، نیز خواهد داشت. مشکل منابع تجدیدپذیر، به ویژه انرژی خورشیدی و بادی، این است که آنها الگوهای انرژی نوسانی ایجاد می کنند که گاهی اوقات نمی تواند با تقاضا مطابقت داشته باشد و این ممکن است منجر به اضافه بار شبکه شود.
به عنوان مثال، امروزه در اروپا تقریباً 1.5 میلیون وسیله نقلیه الکتریکی وجود دارد، در حالی که هدف اتحادیه اروپا برای سال 2030 30 میلیون است. اگر همه 30 میلیون وسیله نقلیه برقی همزمان با شبکه های فعلی شارژ شوند، سیستم با آن مقابله نمی کند. به منظور مطابقت با تقاضای برق، سیستم به انعطاف پذیری در سمت مصرف یا انعطاف پذیری در سمت تولید یا در حالت ایده آل، در هر دو طرف نیاز دارد. اما به چه معنی است؟
برق بیش از هر چیز به یک چیز نیاز دارد: زمانی که تولید می شود باید مصرف شود. ما نمی توانیم پیش بینی کنیم که یک آسیاب بادی چه زمانی برق تولید می کند، زیرا به باد بستگی دارد. پس چگونه می توانیم این وضعیت را متعادل کنیم؟ اینجاست که باید عناصر دیگری مانند ظرفیت ذخیره سازی در سمت عرضه و مدیریت سمت تقاضا در سمت مصرف را معرفی کنید. به عنوان مثال، این بدان معناست که رانندگان خودروهای برقی نمی‌توانند هر زمان که بخواهند خودروی خود را به برق وصل کنند. آنها باید زمان خاصی را انتخاب کنند که نسل در دسترس باشد.
ENTSO-E، شبکه اروپایی اپراتورهای سیستم انتقال برق، اخیراً مقاله ای را منتشر کرده است که چشم انداز جامعی از آنچه برای دستیابی به یک سیستم قدرت مناسب برای اروپای خنثی از کربن ضروری است را ارائه می دهد.
این شبکه گفت: “این سیستم قدرت آینده در اروپا یک سیستم سیستم خواهد بود که به همکاری قوی بین انتقال و توزیع و بین سیستم های مختلف انرژی نیاز دارد. همه اپراتورها قادر سازان و تسهیل کننده های کلیدی برای کارکرد این سیستم انرژی آینده خواهند بود.”
این سازمان افزود: «در عین حال اروپایی‌تر و محلی‌تر خواهد بود و اپراتورهای سیستم انتقال یک رابط مهم بین هر دو بعد را فراهم می‌کنند». ENTSO-E تاکید کرد که چنین سیستم قدرتی در دسترس است، اگرچه چهار عنصر باید تغییر کند تا این امکان فراهم شود: توسعه انعطاف‌پذیری‌های سیستم در مقیاس بزرگ، متناسب با نیازهای سیستم آینده و حذف تدریجی تولید سوخت‌های فسیلی. عملیاتی از سیستم که از طریق نوآوری و همکاری یک چارچوب نظارتی تسهیل کننده و طراحی بازار به عنوان یک عامل کلیدی با چالش این سیستم بسیار پیچیده‌تر سیستم‌ها مقابله خواهد کرد.
از نقطه نظر اقتصادی، عنصر انعطاف‌پذیری نشان‌دهنده بزرگترین هزینه در حال حاضر است، اگرچه Smart Energy Europe (SmartEn)، یک انجمن تجاری اروپایی که راه‌حل‌های مصرف‌محور انتقال انرژی پاک را ادغام می‌کند، اخیراً مطالعه‌ای در مورد چگونگی تقاضا منتشر کرده است. انعطاف پذیری جانبی می تواند منجر به صرفه جویی بزرگ هم برای مصرف کنندگان و هم برای توزیع کنندگان برق شود. طبق گفته SmartEn، سناریویی که امکان فعال سازی کامل انعطاف‌پذیری ساختمان‌ها، وسایل نقلیه الکتریکی و صنعت را در سال 2030 فراهم می‌کند، می‌تواند منجر به صرفه‌جویی 37.5 میلیون تنی در انتشار گازهای گلخانه‌ای، 11.1 تا 29.1 میلیارد یورو در سرمایه‌گذاری در شبکه توزیع شود. 71 میلیارد یورو صرفه جویی مستقیم توسط مصرف کنندگان، 15.5 تراوات ساعت (61 درصد) از کاهش انرژی های تجدیدپذیر و 2.7 میلیارد یورو صرفه جویی در ظرفیت تولید حداکثری جلوگیری شده است.
مایکل ویلا، مدیر اجرایی SmartEn می‌گوید: «هرچه سیستم انرژی تجدیدپذیر متغیرتر باشد، خطر تراکم در سیستم بیشتر می‌شود، بنابراین ما باید مطمئن شویم که مصرف‌کنندگان انعطاف‌پذیر در واقع سیگنال‌هایی را برای مصرف به این روش وابسته به زمان بر اساس تولید انرژی‌های تجدیدپذیر دریافت می‌کنند». وی افزود: “اگر تولید انرژی های تجدیدپذیر بیش از حد وجود داشته باشد، ارائه دهندگان انرژی های تجدیدپذیر باید تولید را متوقف کنند تا از ازدحام در سیستم جلوگیری شود، که این امر هزینه بر است. اما اگر واقعاً به مصرف کنندگان سیگنال هایی می دهید که آنها نیاز به مصرف یا ذخیره بیشتر از این دارند. فراوانی تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، آنگاه این هزینه‌های کاهش انرژی‌های تجدیدپذیر را کاهش خواهید داد.»
بهبود تدریجی شبکه، افزایش انرژی‌های تجدیدپذیر و انعطاف‌پذیری مورد نیاز در شبکه نیز در شهرهای هوشمند مانند آنتالیا، درسدن و والنسیا که بخشی از پروژه تحقیقاتی اروپایی MAtchUP هستند، اجرا می‌شود. هدف MAtchUP تغییر شهرها از طریق راه حل ها و فناوری های نوآورانه در خدمت جوامع محلی است. این برنامه اقدامات خاصی را برای بهبود سهم انرژی های تجدیدپذیر، افزایش تحرک پایدار و سرمایه گذاری در فناوری پیش بینی می کند.
“شبکه‌ها، تا کنون، آماده نیستند؛ ما باید زیرساخت‌ها را تغییر دهیم و به یک زیرساخت کاملاً متفاوت برویم. یک چالش بزرگ این است که نوع جدیدی از بار برای شبکه برق است، به این معنی که برای پوشش به انرژی بیشتری نیاز داریم.
اومر آکیورک، رئیس تیم انرژی در MAtchUP گفت: تقاضای برق از وسایل نقلیه الکتریکی، بنابراین برای شروع به ظرفیت های بیشتری نیاز داریم. و همچنین موضوعی است که مصرف کنندگان می خواهند خودروهای برقی خود را با چه سرعتی شارژ کنند.
“هیچ کس حاضر نیست نیم روز برای زمان شارژ منتظر بماند، مصرف کنندگان آن را سریع و فوری می خواهند. این به ایستگاه های شارژ پرقدرت نیاز دارد که می توانند انرژی زیادی را به سرعت انتقال دهند. اما این باعث می شود اوج تقاضا در شبکه ایجاد شود و این یک مشکل است. چگونه می‌توانیم آن بارهای اوج را مدیریت کنیم، آیا می‌توانیم ظرفیت ذخیره‌سازی را نصب کنیم، آیا می‌توانیم این ظرفیت ذخیره‌سازی و شارژ تقاضا را با انرژی‌های تجدیدپذیر مرتبط کنیم؟» آکیورک در پایان افزود که این اقدامات برای کمک به شهرهای هوشمند برای مقابله با مشکل پیک و مدیریت پایداری شبکه و تقاضای برق است.
