في عالم يسوده الاحتباس الحراري، يزداد الانتقال من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة. تتوسع القدرة العالمية لتوليد الطاقة المتجددة بسرعة أكبر من أي وقت مضى في السنوات الثلاثين الماضية، وفقا لوكالة الطاقة الدولية (IEA). وتتوقع الوكالة (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com) أنه بحلول عام 2025، سوف تتفوق الطاقة المتجددة على الفحم لتصبح المصدر الرئيسي للكهرباء في العالم. من المتوقع أن يتجاوز توليد الطاقة الكهروضوئية من الرياح والطاقة الشمسية توليد الطاقة النووية في عامي 2025 و 2026 على التوالي. وبحلول عام 2028، ستفتخر 68 دولة (الرابط موجود خارج موقع ibm.com) بالطاقة المتجددة كمصدر رئيسي للطاقة.
ولا يأتي التسارع في توليد الطاقة النظيفة والمتجددة في وقت قريب جدًا بالنسبة لصانعي السياسات والمدافعين عن حقوق الإنسان المهتمين بالتغير المناخي الناجم عن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
في مؤتمر الأمم المتحدة لتغير المناخ (COP28) لعام 2023، حددت الحكومات هدفا لمضاعفة قدرة الطاقة المتجددة العالمية ثلاث مرات بحلول عام 2030. سيساعد هذا بشكل مثالي في تعزيز إزالة الكربون والتخفيف من تغير المناخ وتحقيق صافي انبعاثات صفرية ، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (الرابط موجود خارج ibm.com).
لتطوير تكنولوجيا الطاقة المتجددة، تتجه الحكومات إلى اتخاذ تدابير مختلفة في مجال السياسة العامة. إن الخطة الصناعية للصفقة الخضراء في الاتحاد الأوروبي، والحوافز المرتبطة بالإنتاج في الهند (PLI)، وقانون خفض التضخم (IRA) في الولايات المتحدة الأمريكية، كلها سياسات مصممة لزيادة تحفيز دمج الطاقة المستدامة. أدت السياسات الاقتصادية الداعمة في الصين إلى تسريع مشاريع طاقة الرياح البرية والطاقة الشمسية الكهروضوئية هناك، مما ساعد البلاد على تجاوز الأهداف الوطنية لعام 2030 قبل سنوات من الموعد المحدد. وهذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق هدف مضاعفة مصادر الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم ثلاث مرات، حيث تمثل الصين ما يقرب من 60% من إجمالي القدرة العالمية الجديدة للطاقة المتجددة التي من المتوقع أن تصبح متاحة بحلول عام 2028 (الرابط موجود خارج موقع ibm.com). وعلاوة على ذلك، تعمل اللوائح المتطورة المتعلقة بمبادرات الممارسات البيئية والاجتماعية وحوكمة الشركات في جميع أنحاء العالم على زيادة الطلب على الطاقة المتجددة في القطاع الخاص، مما يشجع على المزيد من النمو.
وعلى الرغم من تدابير السياسة العامة، فإن دعم السياسات العامة غالبًا ما يختلف باختلاف نوع الطاقة المتجددة المعنية. دعونا نلقي نظرة فاحصة على عدة أنواع من موارد الطاقة المتجددة والاتجاهات التي تتشكل في كل فئة.
في عام 2023، شكلت الطاقة الشمسية الكهروضوئية ثلاثة أرباع إضافات الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية. وقد نتج نمو القدرات عن كل من المحطات على نطاق المرافق العامة واعتماد المستهلكين للأنظمة الكهروضوئية الموزعة—في الموقع لتوليد الطاقة الشمسية في المنازل والشركات—وهو ما يمثل النصف الآخر (الرابط موجود خارج ibm.com).
ولا يزال الدعم المستمر للسياسات من الحكومات في جميع أنحاء العالم هو المحرك الرئيسي لهذا النمو. على سبيل المثال، يحفز بعض صانعي السياسات توليد الطاقة المتجددة من قِبل الأفراد والشركات من خلال برامج القياس الصافي التي تسمح لعملاء المرافق بإرسال الطاقة الزائدة المولدة إلى مرافقهم للحصول على ائتمانات. وتشمل الحوافز الأخرى التي تشجع إنتاج واستخدام الطاقة الشمسية التعريفات الجمركية على الطاقة الشمسية، والائتمانات الضريبية، والمزادات التي يتنافس فيها مزودو الطاقة الشمسية على سعر سوق الطاقة للفوز بالعقود.
إن التوسع في سلسلة توريد الطاقة الشمسية الكهروضوئية يتيح التصنيع اللازم لتلبية متطلبات الصناعة المتنامية. من المتوقع أن تساعد المزيد من القدرة التصنيعية في الولايات المتحدة والهند والاتحاد الأوروبي في تنويع سلسلة توريد الطاقة الشمسية الكهروضوئية، لكن الصين لا تزال تهيمن على المجال. كانت الدولة موطنًا لـ 95% من مرافق تصنيع تكنولوجيا الطاقة الشمسية الجديدة في عام 2022 (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com). وتؤدي التطورات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى إنتاج ألواح شمسية أخف وزنا وأقل تكلفة وأكثر كفاءة (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com) والتي سوف تستمر في زيادة القدرة على توليد الطاقة بمرور الوقت.
استنادًا إلى سيناريو صافي الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050 الذي وضعته وكالة الطاقة الدولية، إذا تم الحفاظ على معدلات النمو الحالية حتى عام 2030، فإن الطاقة الشمسية الكهروضوئية ”في طريقها“ لتلبية قدرة توليد سنوية تبلغ حوالي 8300 تيراواط/ساعة (تيراواط/ساعة) بحلول نهاية العقد (الرابط موجود خارج ibm.com). بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن تكون الطاقة الشمسية الكهروضوئية المصدر المهيمن للطاقة في إنتاج الهيدروجين منخفض الانبعاثات أو الهيدروجين الأخضر. إن الهيدروجين منخفض الانبعاثات (على النقيض من الهيدروجين المنتج باستخدام طاقة الوقود الأحفوري) يمكن أن يدفع جهود إزالة الكربون بشكل أكبر (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com) في الشركات التي تتنوع من صناعة الصلب إلى إنتاج الأمونيا، حيث يتم استخدام الهيدروجين للأغراض الصناعية.
كما هو الحال مع الطاقة الشمسية، كانت السياسات العامة عاملاً رئيسياً في دفع التوسع في طاقة الرياح، ولكن توقعات النمو تختلف حسب المنطقة. شهدت الصين زيادة بنسبة 66٪ في قدرة طاقة الرياح في عام 2023 وهي في طريقها لمزيد من الإضافات في السنوات القادمة. ومع ذلك، كان تطوير المشروع أبطأ مما كان متوقعًا في البداية في أوروبا وأمريكا الشمالية. كانت مشاريع طاقة الرياح البحرية عرضة للخطر بشكل خاص: في عام 2023، في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وحدهما، ألغى المطورون مشاريع بحرية (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com) بسعة إجمالية تبلغ 15 جيجاوات (GW).
قد تساعد السياسات العامة الأخيرة في دعم الصناعة خلال هذه الفترة الصعبة. في عام 2023، أعلن الاتحاد الأوروبي عن خطة عمل طاقة الرياح، والتي تتضمن تدابير لتحسين التصاريح وعمليات المزادات والوصول إلى التمويل، فضلاً عن توسيع تدريب القوى العاملة (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com). وفي العام نفسه، أعلنت تسع دول أوروبية عن خططها لزيادة قدرة طاقة الرياح البحرية إلى أكثر من 120 جيجاوات بحلول عام 2030 وأكثر من 300 جيجاوات بحلول عام 2050 (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com). وفي الوقت نفسه، في الولايات المتحدة، تستثمر الحكومة في تطوير مزارع الرياح العائمة. ومن المتوقع نشر مزارع الرياح العائمة بسعة 15 جيجاوات بحلول عام 2035 (الرابط موجود خارج موقع ibm.com).
ولكي تتمكن طاقة الرياح من تلبية أهداف الطاقة المتجددة النيوزيلندية التي وضعتها وكالة الطاقة الدولية، يتعين على النمو السنوي المتوسط أن يصل إلى 17% أو يتجاوزها سنويًا حتى عام 2030 (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com).
في الوقت الحالي، تولد الطاقة الكهرومائية طاقة أكب—تصل إلى 4,300 تيراواط ساعة في عام 2022— أكثر من جميع مصادر الطاقة النظيفة الأخرى مجتمعة وستظل أكبر مصدر حتى عام 2030، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية. على الرغم من النمو الضئيل ولكن المطرد والموثوقية المثبتة، من المتوقع أن تنخفض إضافات الطاقة الكهرومائية الجديدة بنسبة 23% (الرابط موجود خارج ibm.com) خلال العقد القادم بسبب تباطؤ التنمية في أوروبا والصين وأمريكا اللاتينية.
على مدى السنوات العشرين الماضية، تحول تركيز صناعة الطاقة من الطاقة الكهرومائية، حيث ركزت معظم البلدان سياساتها وحوافزها على التوسع في الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. في الوقت الحاض، تقدم أقل من 30 دولة (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com) سياسات لدعم تطوير محطات الطاقة الكهرومائية الجديدة وتجديد المحطات القائمة، مقابل أكثر من 100 دولة لديها سياسات لدعم طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية.
ولتلبية سيناريو NZE، يتعين على الطاقة الكهرومائية أن تنمو بمعدل سنوي لا يقل عن 4% (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com).
يجري التوسع العالمي في الوقود الحيوي، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى السياسات الحكومية الداعمة في الاقتصادات الناشئة مثل البرازيل والهند وإندونيسيا. ويُعزى الطلب إلى حد كبير إلى قطاع النقل في تلك البلدان، في حين أن العرض يتم تمكينه من خلال توافر المواد الأولية للكتلة الحيوية. وتتصدر البرازيل الطريق في مجال التوسع في استخدام الوقود الحيوي، حيث من المتوقع أن تمثل 40% من النمو بحلول عام 2028 (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com).
التوسع في الوقود الحيوي محدود أكثر في الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة وكندا واليابان ويرجع ذلك جزئيًا إلى ارتفاع التكاليف وتزايد شعبية السيارات الكهربائية. المجالات الرئيسية لنمو الوقود الحيوي في هذه البلدان هي قطاعات الديزل المتجددة ووقود الطائرات الحيوية. وبشكل عام، يمكن للوقود الحيوي مثل الإيثانول الحيوي والديزل الحيوي، إلى جانب السيارات الكهربائية، أن يعوض ما يعادل أربعة ملايين برميل من النفط بحلول عام 2028. ورغم هذه المعالم البارزة، فإن وكالة الطاقة الدولية تتوقع (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com) أن التوسع في استخدام الوقود الحيوي سوف يظل أقل من أهداف NZE لعام 2030.
الغاز الحيوي: في حين أن نمو صناعة الغاز الحيوي بدأ في تسعينيات القرن العشرين، فقد شهد العامان الماضيان زيادة في دعم السياسات لبديل الغاز الطبيعي. في الوقت الحاضر، يأتي ما يقرب من نصف إنتاج الغاز الحيوي العالمي من أوروبا، حيث يأتي 20% من هذا الإنتاج من ألمانيا وحدها (يوجد الرابط خارج موقع ibm.com).
تاريخياً، تم استخدام الغاز الحيوي في محطات التدفئة والطاقة. ومع ذلك، شجعت الحكومات في الآونة الأخيرة الاستخدامات الصناعية واستخدامات النقل للميثان الحيوي، وهو غاز حيوي يحتوي على تركيز كبير من الميثان كما يوحي اسمه. مع تنفيذ 13 دولة لسياسات جديدة قوية تدعم الغاز الحيوي منذ عام 2022، تتوقع وكالة الطاقة الدولية (الرابط موجود خارج ibm.com) أن يتسارع نمو إنتاج الغاز الحيوي حتى عام 2028.
تخلق التطورات التكنولوجية فرصًا لجلب الطاقة الحرارية الأرضية إلى المزيد من الأماكن. على سبيل المثال، من خلال أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة، يتم حقن سائل تحت الأرض في المناطق التي لا توجد بها مصادر مياه ساخنة طبيعية. يتم تسخين السائل تحت الأرض ثم يتم ضخه إلى السطح، حيث يولد الكهرباء (الرابط موجود خارج ibm.com). يتم التخطيط لمشاريع الطاقة الحرارية الأرضية المختلفة أو قيد التنفيذ حول العالم، بما في ذلك في أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا.
على الرغم من هذه التطورات، يقول المدافعون عن الطاقة الحرارية الأرضية إن هناك حاجة إلى سياسات للاستفادة من إمكاناتها غير المستغلة. يمكن أن تكون الطبيعة كثيفة رأس المال وتكاليف التمويل لمشاريع الطاقة الحرارية الأرضية باهظة. يمكن أن يساعد تطور وفورات الحجم والتقدم التكنولوجي المستمر في خفض التكاليف، ولكن في الوقت الحالي، تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن حوالي 1% فقط من الطاقة المتجددة سيكون مصدرها إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية بحلول عام 2030.23
مع إضافة المزيد من الطاقة المتجددة إلى أنظمة الطاقة، ستلعب التكنولوجيا دوراً حاسماً في الحفاظ على تدفق إمدادات الطاقة مع ضمان أمن الطاقة واستقرار شبكات الطاقة.
نظرًا لأن مصادر الطاقة المتجددة، وخاصة طاقة الرياح والطاقة الشمسية، معرضة للظروف البيئية، فإن ضمان الإنتاج والتوزيع الأمثل أمر بالغ الأهمية لتوفير إمدادات طاقة مستقرة ومرنة. إن التنبؤ بالطاقة المتجددة أصبح سريعًا أداة مهمة في التحول في مجال الطاقة. على سبيل المثال، يمكن لحلول مثل منصة IBM Renewables Forecasting داخل IBM Environmental Intelligence Suite أن توفر تنبؤات يومية لطاقة الرياح والطاقة الشمسية بدقة 92٪.
سيساعد التخزين الأفضل أيضًا في جعل أنظمة الطاقة أكثر مرونة. تتطلب الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية أنظمة تخزين الطاقة (ESS) لتوفير إمدادات طاقة ثابتة. مع تطور تكنولوجيا البطاريات على نطاق الشبكة، ستتمكن شركات المرافق من تخزين الكهرباء على المدى الطويل لإدارة الحمل بشكل أفضل خلال فترات الإنتاج المنخفض أو انعدام الإنتاج. على سبيل المثال، تعد بطاريات التدفق شكلاً منخفض التكلفة وقابل للتطوير من أشكال تخزين الطاقة على نطاق الشبكة على المدى الطويل، ويجري تطويرها حاليًا.
من البطاريات إلى مصفوفات الطاقة الشمسية، تُعد الإدارة الفعالة للأصول عنصراً مهماً في دعم التحول إلى الطاقة النظيفة؛ حيث يمكن للإدارة الذكية للأصول والصيانة التنبؤية مراقبة صحة الأصول وإطالة عمرها الافتراضي. على سبيل المثال، تعمل هيئة الطاقة في نيويورك (NYPA) على تبسيط إدارة أصولها باستخدام IBM Maximo Application Suite. الهدف هو رقمنة البنية التحتية للطاقة في الولاية وتحويلها إلى نظام نظيف وموثوق ومرن وبأسعار معقولة خلال العقد المقبل.
وسّع نطاق رحلتك في مجال الاستدامة وحقق أقصى استفادة من استثماراتك في مجال الطاقة من خلال ربط خارطة الطريق الاستراتيجية بالعمليات اليومية.
استكشف IBM Environmental Intelligence Suite للطاقة ومرافق الخدمة واطّلع على IBM Maximo Application Suite للطاقة ومرافق الخدمة.