مع تزايد عدد السيارات الكهربائية والهجينة في الشوارع، أعرب بعض الناس عن قلقهم بشأن مدى تأثير زيادة اعتماد مثل هذه المركبات على شبكة الطاقة. تسرد هذه المقالة المطالبات الرئيسية المتعلقة بالموضوع، ثم تتناولها.
يبدو أن السؤال الرئيسي هو ما إذا كانت الشبكة الكهربائية قادرة على مواكبة الطلب المتزايد حيث يتوقع الخبراء أن تشكل السيارات الكهربائية 58٪ من مبيعات السيارات العالمية بحلول عام 2040، مقارنة بـ 10٪ اليوم. يبدو التشخيص الأكثر تشاؤمًا كالتالي: إذا أخذنا المملكة المتحدة كمثال، كان هناك 32.697.000 سيارة في نهاية عام 2020، وفقًا لوزارة النقل. وإذا كانت جميعها تعمل بالبطاريات ويتم شحنها في نفس الوقت بمعدل شاحن منزلي نموذجي يبلغ 7 كيلووات، فإنها ستحتاج إلى 229 جيجاوات من الطاقة - أي أكثر من ضعف قدرة الشبكة الحالية في البلاد والتي تبلغ 101 جيجاوات.
لا تستطيع الشبكة التعامل مع جميع المركبات الكهربائية القادمة!
دعنا نريحك على الفور - نعم، يمكن لشبكات الطاقة التعامل مع الحمل الإضافي الناتج عن المركبات الكهربائية. وتستند الحسابات المشابهة لتلك الموضحة أعلاه إلى افتراضات خاطئة ومثيرة للقلق بلا داع. من المستحيل تكرار المثال أعلاه في الحياة الواقعية. أولاً، يفترض اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق واسع بين عشية وضحاها.
وهذا ببساطة لن يحدث لمجموعة من الأسباب، ولكن أولاً وقبل كل شيء، لا يمكن أن يحدث تكثيف إنتاج المركبات الكهربائية بهذه الوتيرة. ثانيًا، لن يتحول كل شخص في العالم (أو أي دولة معينة) إلى سيارة كهربائية في نفس الوقت. وهذا ليس له أي معنى، حيث سيحتفظ الناس عمومًا بسياراتهم الحالية لبضع سنوات كما يفعلون عادةً، ومن ثم قد تكون عملية الشراء التالية سيارة كهربائية. وبما أن الجميع لم يشتروا سياراتهم الحالية ICE في نفس الوقت، فلن يقوموا جميعًا باستبدال تلك السيارات بالمركبات الكهربائية في نفس الوقت، حتى لو كانت هناك قدرة إنتاجية كافية للمركبات الكهربائية في العالم لذلك، وهو أمر غير موجود.
سوف يتقاضون جميعهم في نفس الوقت!
وتفترض وجهة النظر "المتشككة" أيضًا أن تلك المركبات الكهربائية سيتم شحنها دائمًا في نفس الوقت، وهو أمر غير ممكن. أولاً، لأنه لن يكون هناك طلب فعلي لذلك من المالكين، وثانيًا، لأنه لن يكون هناك ما يكفي من أجهزة الشحن لذلك - على الأقل ليس لفترة من الوقت، خلالها يمكن للشبكة تعديل طاقتها الإنتاجية.
وبنفس المنطق، إذا قام كل بريطاني بتشغيل غسالته في نفس الوقت، فسوف يحتاج إلى حوالي 51.4 جيجاوات من الطاقة، وهي قيمة تزيد بكثير عن متوسط الطلب اليومي البالغ 30 جيجاوات - وهذا هو متوسط استهلاك الطاقة بالكامل في المملكة المتحدة في يوم كامل، ومن الواضح أن الغسالات ليست سوى جزء صغير منه.
لكن يتم قيادة السيارات كثيرًا والمركبات الكهربائية تحتاج إلى قدر كبير من الطاقة!
إذا أردنا أن نكون أكثر واقعية، فسنحتاج إلى فحص متوسط المسافة التي تقطعها السيارات ومتوسط استهلاك السيارة الكهربائية. في المتوسط، تم قيادة السيارات في بريطانيا حوالي 6500 ميل في عام 2019. ولتبسيط الحساب، لنفترض أن متوسط استهلاك المركبات الكهربائية هو 0.346 كيلووات في الساعة لكل ميل. وهذا سيجعل الاستهلاك السنوي لكل سيارة في المملكة المتحدة 2249 كيلووات في الساعة إذا تخيلنا أن جميع المركبات في بريطانيا كهربائية. وبضرب هذا الرقم في العدد الإجمالي للسيارات نحصل على 73.5 تيراواط/ساعة سنويًا من الطاقة اللازمة لتشغيل كل سيارة في المملكة المتحدة. ويمثل ذلك حوالي 22% من توليد الكهرباء في البلاد لعام 2019. ومن المؤكد أن 22% من سعة الشبكة الإضافية ترسم صورة مختلفة عن 200%.
يؤدي اختيار بلد أو منطقة أخرى إلى تحقيق نتائج مماثلة. على سبيل المثال، في الاتحاد الأوروبي، يبلغ متوسط المسافة التي قطعتها السيارة في عام 2019 11.300 كيلومتر (أو ما يقرب من 7.021 ميل). إذا قبلنا الفرضية القائلة بأن جميع السيارات في الاتحاد الأوروبي أصبحت كهربائية وتستهلك في المتوسط 0.346 كيلووات في الساعة لكل ميل، فإن ذلك يضع الاستهلاك السنوي عند 2429 كيلووات في الساعة لكل سيارة. وبضرب هذا الرقم في إجمالي عدد سيارات الركاب في المنطقة، نحصل على 589.5 تيراواط في الساعة أو ما يقرب من 21% من الطاقة الكهربائية المولدة.
وفي الولايات المتحدة، تكون الأرقام أعلى قليلاً بسبب مسافات السفر الأكبر، ولكنها لا تزال غير مثيرة للقلق. قاد الأمريكيون ما يزيد قليلاً عن 14000 ميل، في المتوسط، في عام 2019، لكل سيارة، مما يرفع متوسط استهلاك المركبات الكهربائية إلى حوالي 4844 كيلووات في الساعة لكل سيارة سنويًا في السيناريو الذي نتخيله حيث تكون جميع المركبات كهربائية - ضرب ذلك بعدد المركبات العاملة بإجمالي 1354.4 تيراواط في الساعة أو 33٪ من إجمالي إنتاج الشبكة. ويتوافق هذا مع زيادة إنتاج الكهرباء بنسبة 30%، وهي الزيادة المطلوبة إذا تحولت كل المركبات التي تعمل بالبنزين في الولايات المتحدة إلى الكهرباء فجأة.
ليس هناك ما يكفي من القوة للتجول!
ولا تقدم لنا أي من البيانات المتاحة سببا حقيقيا للقلق. كان العقد الماضي فترة انخفاض الطلب على الكهرباء بفضل تعميم الإلكترونيات الاستهلاكية الأكثر كفاءة، وتراجع الإنتاج الصناعي، وما إلى ذلك. وفي العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، انخفضت الكهرباء المولدة بنسبة 3% في الولايات المتحدة وبنسبة هائلة بلغت 18% في بريطانيا العظمى.
بالإضافة إلى ذلك، دعونا لا ننسى أنه بمجرد انتشار السيارات الكهربائية على نطاق واسع، سينخفض الطلب على المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي. وهذا بدوره سيؤثر على إنتاج البنزين، مما يساهم في الاتجاه نحو خفض استهلاك الكهرباء في الإنتاج الصناعي بشكل عام. وبالتالي، يمكن استخدام الكهرباء المحررة من أي قطاع صناعي لتشغيل تلك المركبات الكهربائية بدلاً من ذلك.
إن زيادة إنتاج الكهرباء لمواكبة الطلب أمر مستحيل!
وفي الواقع، فإن زيادة إنتاج الكهرباء أمر ممكن حتى بدون ابتكارات جذرية في هذا القطاع. والنرويج مثال ممتاز على ذلك. تعد دولة الشمال من بين الدول الأكثر تقدمًا في اعتماد السيارات الكهربائية - حيث أصبحت 12٪ من سياراتها الآن كهربائية. يبدو أن النرويج قد تعاملت مع الحاجة المتزايدة للكهرباء دون أي عوائق. ومنذ عام 1990، زاد الاستهلاك بنسبة 26%، لكن الإنتاج تمكن من تلبية الطلب، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.
يعد معدل التبني التدريجي سببًا مهمًا آخر لعدم قلق الناس بشأن ما إذا كانت الشبكات الكهربائية قادرة على التعامل مع المركبات الكهربائية. وخلافًا لأمثلتنا النظرية، لا يمكننا التلويح بعصا سحرية وتحويل جميع المركبات إلى كهرباء على الفور. في السنوات العشر الماضية، ارتفعت مبيعات السيارات الكهربائية بشكل كبير. في المملكة المتحدة وحدها، قفز عدد سيارات الركاب الكهربائية المسجلة من 1,544 في عام 2010 إلى 314,966 في الربع الثالث من عام 2021، وهي زيادة قدرها 5000% تقريبًا وهو أمر لا يصدق ولكن انظر إلى الرقم الأساسي - بدأ هذا النمو عند 1,544 مركبة فقط، و314,966 لا تزال مجرد قطرة في بحر.
ويتوقع الخبراء استمرار معدلات التبني المتسارعة في المستقبل القريب. على سبيل المثال، تتوقع EY وEurelectric أن يصل عدد المركبات الأوروبية إلى 65 مليون مركبة كهربائية بحلول عام 2030 و130 مليونًا بحلول عام 2035 (ولكن في عام 2019، يبلغ إجمالي عدد المركبات في الاتحاد الأوروبي 242 مليونًا، لذا، حتى لو ظل هذا الرقم على حاله، فإن المركبات الكهربائية ستشكل 53٪ فقط من المركبات على الطريق). بالمقارنة مع 3.2 مليون سيارة كهربائية ضئيلة اليوم على الطرق الأوروبية، يمثل ذلك زيادة بأكثر من 2000% و4000%، ومع ذلك، في هذا السيناريو، سنظل بعيدين جدًا عن أن تكون كل سيارة على الطريق سيارة كهربائية. ومن غير المستغرب إذن أن يخلص التقرير المذكور إلى أن الشبكة لن تنهار وستتعامل بنجاح حتى مع الزيادة الكبيرة المتوقعة في عدد المركبات الكهربائية.
أما بالنسبة للولايات المتحدة، فقد أجرت شركة US Drive دراسة ثاقبة تقارن المركبات بالأجهزة الكهربائية المختلفة وفقًا لسرعات اعتمادها النسبية، وبالتالي تفترض ثلاثة سيناريوهات لاعتماد السيارات الكهربائية - منخفضة ومتوسطة وعالية. وفي جميع السيناريوهات الثلاثة، خلصوا إلى أن الشبكة الأمريكية يمكنها التعامل مع الطلب الجديد كما تعاملت مع تحديات مماثلة في الماضي.
ذروة الاستهلاك سوف ترتفع بشكل كبير!
كل هذا لا يعني عدم وجود أي مشاكل مع الطلب المتزايد المتوقع على الكهرباء بسبب الاعتماد الشامل على السيارات الكهربائية. أكبر مصدر للقلق هو نفسه كما هو الحال مع الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأخرى، أي التحميل الزائد على الشبكة خلال ساعات الذروة. يمكن أن يؤثر الشحن غير المُدار بشكل مباشر على جودة مصدر الطاقة ويؤدي إلى تقلبات الجهد وفقدان الطاقة.
وسيحتاج موزعو الكهرباء إلى الاستثمار في قدرة أعلى عند "الميل الأخير" وخاصة قدرة الذروة الأعلى، ولكن يمكنهم أيضًا تحفيز المستهلكين على الشحن خارج ساعات الذروة من خلال خفض التكاليف، على سبيل المثال، في منتصف الليل. يتم تنفيذ ذلك بالفعل في العديد من البلدان بأسعار ليلية أرخص ولكن يمكن تعزيزه بشكل أكبر لجذب مستخدمي السيارات الكهربائية على وجه الخصوص.
ويتمثل الحل الآخر في زيادة تكامل الشبكات الذكية، وهو ما من شأنه أن يعمل على تحسين كفاءة البنية التحتية للطاقة وتقديم طرق أفضل للتعامل مع الطلب في وقت الذروة. وترتبط بذلك فكرة حلول التوصيل من السيارة إلى الشبكة (V2G) التي يمكن تقديمها في المستقبل. V2G هي تقنية تمكن بطاريات السيارات من شحن الشبكة إذا كان الطلب على الطاقة كبيرًا جدًا.
من الواضح أن هذا لا يمكن أن يحدث في عالم اليوم لأن V2G يطرح العديد من المشاكل. ومن بينها زيادة استنزاف بطاريات Li-Ion في المركبات عن طريق فرض دورات إضافية عليها. هناك أيضًا مشكلة الأشخاص الذين يرغبون عمومًا في شراء مركبات كهربائية ليتمكنوا من استخدامها كمركبات كهربائية، وليس بطاريات لتعزيز الشبكة. ومع ذلك، يمكن استخدام مثل هذا الحل مع تقنية الشبكة الذكية، خاصة في نظام مغلق، على سبيل المثال، منزل يعمل بالطاقة الخضراء حيث يمكن أن تلعب السيارة الكهربائية دورًا أساسيًا كمصدر للطاقة في حالات الطوارئ أو أثناء الليل.
كل شيء يتحرك بسرعة كبيرة!
في النهاية، كل شيء يشير إلى أن الشبكة قادرة على التعامل مع المركبات الكهربائية بشكل جيد، نظرًا للطبيعة التدريجية للزيادة في الاعتماد (ولا تزال تدريجية حتى لو تبين أن التقييمات الأكثر تفاؤلاً صحيحة). علاوة على ذلك، أظهرت الدراسة تلو الأخرى أن تأثير اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق واسع على الشبكة أصبح أكثر من قابل للإدارة.
دعونا لا ننسى أننا اضطررنا للتعامل مع تحديات مماثلة للبنية التحتية الكهربائية الحالية في الماضي من خلال اعتماد العديد من الأجهزة الكهربائية التي لا يمكننا العيش بدونها في عالم اليوم. قبل قرن من الزمان، لم يكن المستهلك العادي يستخدم الكهرباء لأكثر من مجرد تشغيل الأضواء، والآن نعتمد عليها بشكل متزايد في العمل والترفيه وبالطبع السفر.
في بعض الأحيان قد يبدو الأمر وكأن اعتماد السيارات الكهربائية قد يتحرك بسرعة كبيرة، أسرع بكثير من اعتماد أي من هذه الأجهزة على الإطلاق، ولكن هذا حدث في القرن العشرين، ولم نعد هناك بعد الآن. طاقة الرياح، والطاقة الشمسية، والشبكات الذكية، والبطاريات - لم يكن أي من هذه الأشياء متاحًا عندما حدثت ثورة الأجهزة، وهي متاحة الآن.
لذلك دعونا جميعا نأخذ نفسا عميقا ونتوقف عن القلق بشأن الكوارث التي لن تحدث. وربما، *فقط ربما* - استمتع بجميع المزايا التي توفرها لنا السيارات الكهربائية مقارنة بسيارات ICE دون العيش في حالة قلق مستمرة بشأن "ما يعنيه هذا بالنسبة للشبكة" أو شيء من هذا القبيل.
ليرة تركية؛ د
هناك العديد من التحديات التي تقف في طريق اعتماد السيارات الكهربائية على نطاق واسع، ولكن إنتاج الكهرباء وشبكة الطاقة ليس من بينها.
