اشترك في النشرة الأخبارية
اشترك
#239مارس 2021

الطلب الناشئ عن فصل الشتاء للموثوقية

العودة إلى المحتويات

أثبت انقطاع التيار الكهربائي هذا الشتاء في أوروبا والولايات المتحدة أنه على توليد الكهرباء ألا يكون نظيفًا فحسب، بل وأن يكون قابلا للاعتماد عليه.

في كانون الثاني (يناير) 2021 ، أدى الارتفاع الكبير في الطلب على الطاقة والانقسام اللاحق لشبكة أوروبا إلى منطقتين إلى اقتراب القارة من انقطاع التيار الكهربائي الهائل. بعد مرور شهر، تسببت معدات التوليد التي تضررت جراء البرد القارس في حدوث انقطاع الكهرباء في تكساس (الولايات المتحدة الأمريكية). كان التوسع الهائل في توليد الطاقة المتجددة هو أول شيء يلومه ممثلو الإعلام وخبراء الصناعة. حيث دعت وسائل الإعلام في فرنسا وألمانيا والسويد صناعة الطاقة إلى عدم التسبب في مشاكل لنفسها.

أوروبا

كاد عطل في محطة فرعية في كرواتيا في 8 كانون الثاني (يناير) 2021 أن يتسبب في انهيار منطقة قارة أوروبا المتزامنة. حيث انقسمت إلى منطقتين كل منهما تحاول الحفاظ على تردد الشبكة وإمدادات الطاقة بشكل منفصل عن الأخرى. تم قطع التيار الكهربائي عن حوالي 200000 منزل في جميع أنحاء أوروبا والمواقع الصناعية في فرنسا وإيطاليا. وكان على محطات الطاقة في البلدان الأوروبية الأخرى زيادة إنتاج الطاقة على الفور من أجل الحفاظ على مؤشرات الشبكة الحرجة.

في فرنسا ، نشرت شركة تابعة لشركة EDF  بيانًا يطلب من المستهلكين توفير الكهرباء أي القيام بإيقاف تشغيل الإضاءة وخفض درجة الحرارة إلى 17 درجة مئوية إذا لم يكن هناك أحد في المنزل  والامتناع عن استخدام الغسالات حيثما أمكن ذلك وإيقاف تشغيل أجهزة الراوتر إذا لم يستخدم أحد الإنترنت. كان السبب وراء البيان هو الطلب المرتفع بشكل غير عادي على الطاقة وسط انخفاض إنتاج الطاقة في محطات الطاقة النووية. وفقًا لـ EDF ، تم إيقاف تشغيل 44 وحدة مفاعل من أصل الـ56 في يناير حيث تم تأجيل حملات الصيانة بسبب قيود فيروس كورونا.

أشار الخبراء في تعليقاتهم لوسائل الإعلام الأوروبية إلى أن السعي وراء توليد الطاقة المتجددة قد يشكل تهديدًا لاستقرار وموثوقية إمدادات الطاقة. وقال بيتر زيلر، أستاذ الهندسة الكهربائية في جامعة العلوم التطبيقية في النمسا العليا: “إن الأمر سيكون أسوء إن كان لدينا مصادر متعددة للطاقة المتجددة في الشبكة. إذا لم تتمكن من ربط وفصل مزارع الرياح بشكل عشوائي أو إذا لم يكن لديك ما يكفي من الطاقة الشمسية، فلا شك أن الشبكة ستنهار”.

“لا تكمن المشكلة في تطوير الكهرباء الخضراء بشكل مباشر، بل تتمثل في تقلص القدرة التقليدية. والنتيجة هي فجوة في تأمين توليد الطاقة وموازنة الشبكة التي يجب إصلاحها”، كما يقول إيجلانتين كوينلي، كبير مصممي النماذج في معهد EWI لاقتصاديات الطاقة في جامعة كولونيا.

تتساءل السويد أيضًا عن العواقب الناشئة عن إيقاف تشغيل سعة التحميل الأساسي. وكتب مدير عام الرابطة النووية العالمية ساما بيلباو ومدير الشؤون العامة للرابطة جون ليندبيرغ في مقالهما تحت عنوان (على السويد أن تعيد النظر في سياستها النووية) والذي نشرته  داجينز إندوستري: “مع تقاعد محطة رينغالز للطاقة النووية وقدوم شتاء سويدي عادي، بدأ نظام الكهرباء في البلاد في التراجع. فالمناطق الجنوبية التي كانت تضم في السابق ستة مفاعلات أخرى، مجبرة الآن على استيراد الكهرباء القائمة على الوقود الأحفوري هو الفحم من بولندا والدنمارك والغاز الروسي من ألمانيا. ماذا سيحدث عند قدوم قسوة الشتاء الحقيقي؟”

ليس من المستبعد أن تتعرض موثوقية إمدادات الطاقة في أوروبا لخطر أكبر في المستقبل، حيث ستواصل ألمانيا وهي واحدة من أكبر مستهلكي الطاقة في المنطقة التخلص التدريجي من الطاقة النووية والفحم وهما مصدران رئيسيان للطاقة الأساسية حتى الآن. ويصبح من الصعب بشكل متزايد استبدال قدرة التحميل الأساسي بمصادر الطاقة المتجددة لأن السكان يحتجون على بناء مزارع الرياح في مناطقهم. علاوة على ذلك، لا يتعلق الأمر فقط بالمنشآت المركبة التي تعد كافية في ألمانيا. ففي عام 2017 شكلت السعة المتجددة المركبة 112 جيجاواط، بينما وصلت ذروة الطلب 80-85 جيجاواط فقط. وستفتقر البلاد إلى مصادر الطاقة الموثوقة المتاحة في أي لحظة ليس فقط عندما تكون الظروف الجوية مواتية.

وفقًا للبروفيسور هارالد شوارتز من جامعة براندنبورغ للتكنولوجيا، فإن سيناريو تطوير سوق الطاقة في ألمانيا حتى عام 2030 ينص على خفض توليد الفحم والنووي من 57.2 جيجاوات إلى 19.1 جيجاوات. إذا تم الكشف عن هذا السيناريو ، فإن قدرة التوليد المتاحة في أي وقت ستنخفض من 87.2 جيجاوات في عام 2017 إلى 54.8 جيجاوات في عام 2030، وهو أقل من ذروة الطلب المتوقع عند 80-100 جيجاوات في عام 2030. أما خطط استيراد الطاقة من بولندا أو فرنسا فقد تفشل إذا واجهت الدول المجاورة زيادة في الطلب أو نقصًا في الطاقة.

تنتقد وسائل الإعلام بشكل متزايد عدم استقرار إمدادات الطاقة في ألمانيا. “الظروف الجوية المتوقعة تعني عدم وجود طاقة شمسية تقريبًا وقد تتطلب الرياح العاتية المتوقعة إيقاف تشغيل توربينات الرياح أو تسبب تقلبات في التغذية البرية. وما لا شك فيه هو أن الشبكة ستواجه تحديات خلال ساعات وأيام قادمة. وعلى الأرجح، ستصمد الشبكة وتبقي الجميع بعيدًا عن البرد والظلام. لكن النبأ السيئ هو أنه في فصل الشتاء تحولت شبكة الكهرباء في البلاد إلى لعبة روليت للطاقة وعلى المواطنين الاعتماد على حظهم في كل مرة يتحول فيها الطقس إلى عاصف وبارد شديد البرودة، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى سياسات الطاقة الكارثية المطبقة من قبل الحكومة الألمانية “، يأسف مدون المناخ والطاقة الألماني بيير ل. جوسلين.

الولايات المتحدة الأمريكية

حقيقة اقتراب الطقس البارد والثلج كانت معروفة قبل يومين على الأقل. في 9 فبراير 2021 أعلنت شركة CPS Energy المزودة المحلية للطاقة الكهربائية والغاز، أنها تستعد لظروف الطقس القاسية وانقطاع التيار الكهربائي وضرورة الاستجابة لطلبات العملاء. وبعد ثلاثة أيام فقط في 12 فبراير أعلن حاكم ولاية تكساس غريغ أبوت عن وقوع كارثة.

في يومي 13 و14 فبراير دعت سلطات سان أنطونيو (عاصمة تكساس) ومجلس الموثوقية الكهربائية في تكساس (ERCOT)  الذي يدير شبكة الكهرباء في تكساس السكان المحليين لتقليل استهلاك الطاقة الكهربائية نظرًا لارتفاع الطلب القياسي على الكهرباء. وكان سبب هذا الطلب المحموم بسيطا ففي محاولتهم للبقاء دافئين قام الناس بتشغيل السخانات الكهربائية بالكامل.

في ليلة 15 فبراير اتخذ مجلس ERCOT قرارًا ببدء انقطاع التيار المتحكم فيه. كان من المقرر أن تستمر الانقطاعات لبضع ساعات لكنها استمرت حتى 18 فبراير. أثرت الانقطاعات على ثلثي شبكات الدولة. وفي أوقات الذروة وصل عدد المستهلكين الذين عانوا من العتمة إلى 4.5 مليون نسمة. وكان كل هذا يحدث وسط درجات حرارة منخفضة للغاية وغطاء ثلجي يتراوح من 3 إلى 6 بوصات، وهو رقم قياسي منذ عام 1985.

جعلت مضخات المياه الكهربائية الوضع أكثر سوءًا بالنسبة لتكساس فمع انقطاع التيار الكهربائي، إما توقفت إمدادات المياه أو كانت متقطعة. “مع اقتراب الطقس البارد، اتجه الناس الذين كانوا يخزنون الطعام إلى المتاجر المحلية. لم يتوقع أحد أن تكون الأوضاع التي يجب الاستعداد لها مختلفة تمامًا، وهو انقطاع التيار الكهربائي لفترة طويلة ونقص المياه. فتسخين الطعام المخزن أو طاهيه بات أمرا مستحيلا. لم يكن بإمكان الناس حتى تخيل أنهم سيحتاجون إلى الحطب والبروبان وكان على الكثيرين أن يقرروا بشكل عاجل كيفية تدفئة منازلهم. نظرًا لأن درجة الحرارة في تكساس لا تقل أبدًا عن الصفر، إن المنازل ليست ملائمة لتحمل الصقيع أو انقطاع التيار الكهربائي وتبرد في غضون ساعتين عندما تكون درجة الحرارة -10 درجة مئوية بالخارج” وفق ما قالته إيكاترينا مانور، طالبة دراسات عليا في جامعة تكساس A&M. لم يبدأ التيار الكهربائي في الاستئناف حتى 18 فبراير وعاد إلى طبيعته خلال الأيام القليلة التالية حيث بدأت الحرارة بالارتفاع. في تكساس تجري مناقشات حول من وكيف سيدفع مقابل الكهرباء. فارتفعت الأسعار بنسبة 16000%  لتصل إلى 9000 دولار لكل ميغاواط وهو الحد الأقصى المسموح به في سوق الطاقة. ما تسبب في انقطاع التيار الكهربائي في تكساس هو انقطاع 46 جيجاواط من السعة المركبة، أو حوالي 40% من قدرة التوليد بالولاية، بما في ذلك محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والغاز (50%) ومصادر الطاقة المتجددة (39%). وفقًا لبيانات ERCOT في 15 فبراير في الساعة 8:15 مساءً ، كان هناك 800 ميجاوات فقط من أصل 30 جيجاوات من سعة الرياح المثبتة في تكساس قيد التشغيل.

كما تم  الفصل المؤقت للوحدة الأولى من محطة توليد الطاقة النووية عن الشبكة بجنوب تكساس. وكان الانفصال ناتجًا عن رحلة خاطئة لمرحل حماية مضخة تغذية المياه. بدوره تعثر المرحل  بسبب عدم وجود قاعة توربينات حيث تم تثبيت توربينات جنوب تكساس 1 في العراء ، كما أوضح الخبير النووي رود آدامز في مدونته.

هناك تجادل حول ما إذا كان الوضع في تكساس قد تفاقم بسبب عدد صغير من وصلات الشبكة مع الولايات المجاورة وما إذا كان بإمكان تكساس الحصول على الكهرباء منها عندما كانت تواجه نمو الطلب على الطاقة وسط الطقس الشديد البرودة. ومع ذلك، يشارك الخبراء وسلطات الولاية الرأي القائل إن شبكة الكهرباء في تكساس لم تكن مستعدة للطقس البارد الواقع اعتياديا ولكن نادرا.

واجهت تكساس نفس الطقس البارد قبل عشر سنوات ولم تكن النتيجة مختلفة مع إبقاء الأسر في العتمة وتضرر معدات توليد الطاقة جزئيًا. “كانت التوصيات الرئيسية من مختلف الخبراء تتطلب تجهيز معدات توليد الطاقة والبنية التحتية لتوصيل الوقود مثل خطوط  أنابيب الغاز لفصل الشتاء، وتوفير سعة توليد احتياطية ستكون مطلوبة عندما يرتفع الطلب أو عندما يتوقف بعض المزودين عن العمل. ستفرض كلا الخطوتين تكاليف أعلى إلى حد ما وستؤدي إلى معدلات كهربائية أعلى. لكنها قد تكون ساهمت في تجنب التكاليف الباهظة التي يواجهها سكان تكساس الآن بسبب اضطراب الأعمال والأنابيب المكسورة والفيضانات وارتفاع فواتير الكهرباء، ناهيك عن المعاناة البشرية وحالات الوفاة”، وفق تعليقات جيفري بول من موقع Texasmonthly.com .

كما يتم مناقشة موثوقية مصادر الطاقة المتجددة. وقال حاكم ولاية تكساس: “يثبت انقطاع التيار الكهربائي في تكساس أن الصفقة الخضراء الجديدة يمكن أن تكون صفقة مميتة للولايات المتحدة الأمريكية”. ومع ذلك غالبًا ما تضفي وسائل الإعلام المحلية نكهة سياسية على تلك النقاشات مشيرة على سبيل المثال إلى أن غريغ أبوت جمهوري. واعترف الحاكم لاحقًا بأن محطات الطاقة التي تعمل بالغاز أثبتت أيضًا عدم موثوقيتها في ظروف درجات الحرارة المنخفضة.

موضوع آخر للنقاش هو قدرة توربينات الرياح على مقاومة الجليد. ويصر المدافعون عن الطاقة المتجددة على أن المشكلة ليست في تصميم أو اداء توربينات الرياح ولكن في عدم ملاءمتها أو عدم استعدادها للتشغيل في الطقس البارد.

عواقب

في أوروبا ، حيث كان رد الفعل على كارثة فوكوشيما دايتشي أكثر جذرية، بدأت المنشورات تدعو إلى تطوير وتعزيز الطاقة النووية لأنها تضمن إمدادًا موثوقًا بالكهرباء ولا تنتج انبعاثات خطرة. وقال ممثلو الرابطة النووية الدولية: “ندعو الحكومة السويدية إلى مراجعة سياستها الخاصة بالطاقة النووية وإعادة تأكيد ما كان المجتمع الأكاديمي يقوله منذ عقود: إن الطاقة النووية جعلت السويد دولة مزدهرة ويمكن أن تعود بفائدة كبيرة على كل جزء من كوكبنا”.

قال أستاذ أنظمة الطاقة النووية في المعهد التقني السويسري بزيورخ هورست مايكل براسر أثناء إلقاء محاضرة في حدث نظمه المنتدى النووي السويسري إن “التخلص التدريجي من الطاقة النووية أكثر خطورة من الاستمرار في تشغيل المحطات النووية المتقدمة”. خلاف ذلك، من المحتمل التعرض لمخاطر بيئية كبيرة.

“لن تتمكن سويسرا من استبدال الطاقة النووية بالكامل بطاقة الرياح والطاقة الشمسية. عاجلاً أم آجلاً، سيتعين على الحكومة التفكير في خيارات أخرى أيضًا. بما أن محطات الطاقة التي تعمل بالغاز تخرج الأهداف المناخية عن مسارها ومن المرجح أن تتعرض سلامة الواردات للتهديد، فإن المحطات النووية الجديدة أصبحت موضع اهتمام”، حسبما ورد في مقال عن محاضرة براسر.

حتى لو استمرت الكوارث الطبيعية بضعة أيام فقط على مدار عدة سنوات، فقد تكون عواقبها محسوسة لفترة طويلة، مما يؤثر على الحياة اليومية ورفاهية الناس والاقتصاد. يبدأ الناس في إدراك أن موثوقية مصدر الطاقة لا تقل قيمة عن سلامتها البيئية. اليوم وبفضل متطلبات السلامة الأكثر صرامة، تعد محطات الطاقة النووية منشآت محمية جيدًا وقادرة على توفير الطاقة في أي ظروف مناخية وبيئات قاسية، سواء كانت باردة أو حارة. والأمثلة متعددة بينها محطات الطاقة النووية التي بنتها روساتوم حيث تعمل في أقصى الشمال (تشوكوتكا) وفي المناطق الاستوائية (الهند والصين مع محطة أخرى قيد الإنشاء في بنغلاديش).