في صباح يوم 28 أبريل ، أصبحت أجزاء كبيرة من إسبانيا والبرتغال وجنوب فرنسا مظلمة. غادر تعتيم هائل الملايين دون قوة ، ويوقف القطارات في منتصف المسار ، وقطع شبكات الهاتف المحمول ، وتهز أساس إحدى شبكات الطاقة الأكثر تقدماً في أوروبا.
في الأيام التي تلت ذلك ، سارع الخبراء والوسائط الإعلامية لشرح ما حدث. هل كانت الهجوم الإلكتروني؟ خطأ بشري؟ فشل هيكلي؟ بعد مرور أكثر من شهرين ، لا تزال التحقيقات الرسمية مستمرة. أكدت البيانات المبكرة التي أجرتها الحكومة الإسبانية أنه على الرغم من عدم ظهور سبب واحد ، إلا أنه لم يكن الهجوم الإلكتروني.
على الرغم من أن السبب الدقيق يبقى قيد المراجعة ، إلا أنه شيء واحد توافق عليه صناعة الطاقة واضح: هذا لا يمكن أن يحدث.
“دورة لا هوادة فيها من التطور”
يقول ريتشارد شومبرج ، مبعوث خاص للكهربة الذكية في اللجنة الدولية للكهربة الكهربائية (IEC): “إن أنظمة الطاقة ليست معقدة للغاية فحسب ، بل هي أيضًا في دورة لا هوادة فيها من التطور – مع وجود أجزاء جديدة قادمة والخروج القديمة – بينما تظل مستقرة ويمكن الاعتماد عليها على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع”.
المشكلة هي أن العديد من أنظمة اليوم لم يتم بناؤها في عصر تطور الطاقة هذا. مع تقدم محطات الطاقة التقليدية في وضع عدم الاتصال والطاقة المتجددة على الإنترنت ، يصبح استقرار الشبكة أكثر صعوبة في ضمانه. ما كان يعمل مرة واحدة لم يعد يعمل.
“هناك العديد من الأسباب للفشل في نظام كهربائي ،” يلاحظ Schomberg ، “من قيود التصميم إلى خطأ المستخدم إلى الهجوم الإلكتروني إلى زيادة مفاجئة في الاستخدام.” ويقول إن الهدف من شبكة مرنة ، يجب أن يكون “تقسيم وقهر” – هو الذي يشير إلى أن الأجزاء الفاشلة من الشبكة بسرعة لتجنب تدمير البنية التحتية الحرجة. ولكن في الممارسة العملية ، غالبًا ما يؤدي هذا إلى brownouts أو انقطاع التيار الكهربائي.
لم يكن حدث أبريل مجرد دعوة للاستيقاظ لأوروبا. لقد كان تحذيرًا للعالم. ورددت اضطرابات واسعة النطاق مماثلة في الولايات المتحدة (لا سيما في تكساس في عام 2021) ، باكستان ، وأجزاء من إفريقيا ، حيث كشفت البنية التحتية الهشة ، والبروتوكولات القديمة ، أو الطقس القاسي مرارًا وتكرارًا كيف تبقى العديد من الشبكات الحديثة الهشة.
“الأمر لا يتعلق فقط بوجود المزيد من القوة”
وفقًا لخبراء الطاقة ، فإن أحد أكبر الجناة في هشاشة الشبكة ليس نية ضارة ؛ إنه تخطيط ضعيف. يشير Anders Lindberg ، رئيس Wärtsilä Energy ومقره هلسنكي ، إلى الفجوة المتزايدة بين الطموح والبنية التحتية. ويوضح قائلاً: “بينما نأتي بمزيد من مصادر الطاقة المتجددة عبر الإنترنت ، فإننا لا نحل محل الاستقرار الذي استخدمته محطات الطاقة التقليدية” ، مشيرًا إلى أن الاستقرار كان بمثابة نوع من “امتصاص الصدمات” للشبكة. عندما يختفي ، حتى الاضطرابات الصغيرة يمكن أن تتحول إلى فشل جهازي.
يركز نهج Wärtsilä على المحركات السريعة والأنظمة الهجينة التي يمكن أن تستقر الشبكة عندما تموت الرياح أو تدور حولها. “في اسكتلندا ، على سبيل المثال ، قمنا بالشراكة مع Zenobe لتقديم بطاريات تشكيل الشبكة التي يمكنها إعادة تشغيل النظام إذا انخفضت”. تتمتع أنظمة Wärtsilä أيضًا بقدرات “بداية سوداء” ، مما يعني أنها لا تعتمد على الطاقة الخارجية للتشغيل.
في حين أن المرافق الكبيرة تلعب دورًا ، فإن الشركات الناشئة هي أيضًا جزء من اللغز. تستخدم Heimdall Power ومقرها النرويج تقنية المستشعرات و AI لمراقبة البنية التحتية للشبكة في الوقت الفعلي. “مع أجهزة استشعارنا ، تحصل على بيانات سعة فعلية من الشبكة ، وليس الحدود الثابتة على أساس الطقس أو الافتراضات” ، يقول الرئيس التنفيذي Jørgen Festervoll شركة سريعة. “هذا النوع من الرؤية في الوقت الفعلي يمكن أن يعني الفرق بين التدخل المستهدف وانهيار النظام الكلي.”
تعتمد مراقبة الشبكة التقليدية عادة على الحدود الحرارية الثابتة والتقديرات القائمة على الطقس ، والتي غالباً ما تقلل من القدرة الفعلية لخطوط الطاقة. تقيس أجهزة استشعار Heimdall درجة حرارة الخط في الوقت الفعلي ، والتيار ، و SAG-التي تسمح للمشغلين بتحسين السعة بأمان دون التحميل الزائد.
يضيف Festervoll أن أحداث مثل تعتيم الأيبيرية لم تعد شذوذًا نادرًا ؛ إنها إشارات من عدم الاستقرار أعمق للشبكة. يقول: “الأمر لا يتعلق فقط بوجود المزيد من القوة”. “يتعلق الأمر بمعرفة أين تسير هذه القوة ومتى قد تسوء الأمور.”
“تحتاج إلى تخزين يمكن أن يتوسع مع الطلب”
بالنسبة للعديد من الخبراء ، فإن شبكة المستقبل ليست مركزية. إنه مرن وموزع وذكي. هذا هو المكان الذي يأتي فيه ابتكار البطاريات. على الرغم من أنه ليس جزءًا من التحقيق في تعتيم ، فإن شركات مثل بطاريات مورو تضع نفسها للمساعدة في حل مشكلة التوتر على نطاق واسع.
تقوم بطاريات مورو ، التي تهدف إلى تقليل تكاليف البطارية بنسبة 50 ٪ أثناء خفض الانبعاثات ، إلى بناء مصنع في النرويج بسعة مستهدفة تبلغ 43 جيجاوات ساعة تركز على خلايا ليثيوم أيون عالية الكفاءة. يقول الرئيس التنفيذي لارس كريستيان باخير “النطاق والقرب” هما ما يجعل الحلول المحلية مثل مورو مهمة: “لا يمكنك الحصول على جيل فقط – أنت بحاجة إلى تخزين يمكن أن يتوسع مع الطلب”.
وفقًا لسيناريو “صافي صفر انبعاثات بحلول عام 2050” لوكالة الطاقة الدولية ، تحتاج سعة تخزين البطارية على نطاق الشبكة إلى أن تنمو من حوالي 16 جيجاوات في 2021 إلى 680 جيجاوات بحلول عام 2030-وهي زيادة تقارب 44 أضعاف-لتوافق مع أهداف صافية متفق عليها في COP28 ، وهي قمة 2023 UN المناخية في دبي.
لكن التكنولوجيا وحدها لن تحل كل شيء. قواعد الشبكة تحتاج أيضا إلى التغيير. بدون إصلاح منهجي ، حتى أفضل البطاريات لا يمكنها تقديم النتائج التي تم بناؤها.
يقول ليندبيرج من وارتسلا: “تمت كتابة العديد من بروتوكولات الشبكة لعالم من القوة المركزية ، والوقود الأحفوري”. “لا يفسرون عدم القدرة على التنبؤ بالرياح أو الطاقة الشمسية. يمكنك الحصول على أفضل تقنية ، ولكن إذا لم تسمح اللوائح بالاستجابة بسرعة كافية ، فلا تزال تفشل”.
تعمل Wärtsilä ، على سبيل المثال ، مع المنظمين لتحديث استجابة النظام وضمان الأصول اللامركزية – مثل البطاريات والمحركات المرنة – عند الحاجة إليها. اتفاقية النظام الهجينة الأخيرة في الشركة في كوراساو ودعمها لمقاومة الشبكة في تكساس خلال تعتيم الشتاء 2021 هي نقاط دليل.
“لدينا الأدوات”
على الصعيد العالمي ، ترتفع تكلفة انقطاع التيار الكهربائي. تقوم وزارة الطاقة الأمريكية بتقديمها بحلول عام 2030 ، يمكن للولايات المتحدة أن تواجه أكثر من 800 ساعة من انقطاع التيار الكهربائي سنويًا ، من حفنة اليوم.
إذا لم تستمر استثمارات البنية التحتية الحالية والمرونة ، فقد تصبح هذه الواقع صاخبة. أضف تقلبات المناخ إلى المعادلة – مع المزيد من العواصف ، وموجات الحرارة ، وارتفاع الطلب على الطاقة – وتزداد المخاطر الاقتصادية.
بناء للمرونة لا يعني فقط استعادة أسرع. وهذا يعني تصميم الأنظمة التي يمكن أن تتجنب انقطاع التيار الكهربائي في المقام الأول. أكدت دراسة أجريت عام 2024 أجرتها مدرسة USC Price أن الاستثمارات في مرونة شبكة الطاقة أكثر فعالية من حيث التكلفة من جهود الاسترداد المتكررة. وجد الباحثون أن “الدولار الذي تم إنفاقه على تكتيكات المرونة يمكن أن يتجنب عدة دولارات في تكاليف انقطاع التيار المستقبلي” ، وخاصة في المناطق المعرضة للطقس القاسي أو فشل البنية التحتية. تتراوح هذه التكتيكات من خطوط الطاقة تحت الأرض وتقوية المحطات الفرعية إلى دمج أنظمة الطاقة اللامركزية.
والمرونة ليست مجرد مسألة أجهزة – إنها تشمل التنسيق والرؤية والبروتوكولات الأكثر ذكاءً التي يمكنها عزل الحالات الشاذة وتحتويها وتصحيحها قبل تصاعدها.
ومع ذلك ، هناك أمل.
يقول ليندبرج: “لدينا الأدوات. لدينا التكنولوجيا”. “ما يعطيني الأمل هو أن البلدان بدأت في أخذ رؤية أكثر براغماتية ، مع التركيز ليس فقط على قطع الكربون ولكن على أنظمة بناء يمكن أن تتعامل مع الإجهاد.”
يوافق Schomberg من IEC ، مؤكدًا على أن التقييس سيكون أساسيًا: “تختلف تصميمات الطاقة والقيود المحلية ، لكن جميع الأنظمة تحتاج إلى حلول فنية لمراقبة وتحسين واستقرار. هذا هو المكان الذي تأتي فيه معايير IEC.”
كان تعتيم أبريل في شبه الجزيرة الأيبيرية نقطة فلاش ، لكن لا ينبغي أن تكون الكلمة الأخيرة. إذا كان هناك أي شيء ، فقد كشف مدى هشاشة أنظمة الطاقة لدينا عندما تفوق الطموح على الاستعداد. السؤال التالي ليس ما إذا كان سيكون هناك تعتيم آخر ، ولكن ما إذا كنا سنكون مستعدين عندما يأتي.
