انقطاع التيار الكهربائي في شبه الجزيرة الإيبيرية سلّط الضوء على اعتماد المجتمع الحديث على الكهرباء، عندما شهدت المنطقة أكبر انقطاع كهربائي في أوروبا منذ سنوات.
من المرجّح أن تصبح مثل هذه الاضطرابات أكثر تكرارًا في ظل تزايد الطلب على الكهرباء، والتحول إلى الطاقة النظيفة، والظواهر المناخية القاسية.
ولحسن الحظ، هناك مجموعة من الحلول المتاحة للقطاعين العام والخاص لتجنّب الاضطرابات المكلفة في المستقبل، والمساعدة في بناء قدرة تحمّل لشبكات الطاقة.
كيف يمكن للمجتمع الحديث أن يعمل في عالم بلا كهرباء؟ واجهت شبه الجزيرة الإيبيرية مؤخرًا هذا التحدي الصارخ، عندما عانت من أكبر انقطاع كهربائي تشهده أوروبا منذ عقدين.
ترك انقطاع التيار الكهربائي في أبريل عشرات الملايين من الناس في إسبانيا والبرتغال بلا كهرباء، وأثر على شبكات النقل والبنوك والاتصالات، بينما اعتمدت المستشفيات على المولدات الاحتياطية.
لم يكن هذا أول انقطاع كهربائي يسبب اضطرابًا في أوروبا هذا العام. ففي مارس، أُغلق مطار هيثرو بلندن بعد اندلاع حريق في محطة التوزيع الفرعية الوحيدة التي تزود أحد أكثر مراكز النقل ازدحامًا في العالم بالكهرباء، مما أدى إلى إلغاء الرحلات الجوية وترك آلاف المنازل دون كهرباء. ولا يزال سبب الحريق مجهولًا، لكن التكاليف التي تكبدها قطاع الطيران تُقدّر بأكثر من 60 مليون جنيه إسترليني (78 مليون دولار).
تسلّط كلا الحادثتين الضوء على الحاجة الماسّة إلى تحسين جاهزية أنظمة الطاقة ومرونتها، في ظل تزايد الطلب العالمي على الكهرباء، والتحول إلى الطاقة النظيفة، وتكرار الظواهر المناخية الخطيرة بشكل متزايد.
والخبر الجيد هو أن هناك حلولًا متاحة للقطاعين العام والخاص لتجنّب الاضطرابات المكلفة في المستقبل.
ما الذي حدث في انقطاع الكهرباء في أيبيريا
شكّل انقطاع الكهرباء في شبه الجزيرة الإيبيرية يوم 28 أبريل نداء تنبيه لشبكات الكهرباء.
قبل فهم ما حدث في ذلك اليوم، من المهم معرفة أن النظام الكهربائي الآمن والموثوق يعمل ضمن نطاق جهد ثابت، ويحافظ على حدود تردد محددة، ويوازن باستمرار بين العرض والطلب.
بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم تعزيز الاستقرار والأمن من خلال ربط الشبكات الوطنية عبر الحدود. في هذه الحالة، ترتبط شبكة إسبانيا بفرنسا والبرتغال لتمكين تجارة الكهرباء وتعزيز الأمان.
ما نعرفه حتى الآن عن الحادث كما قدمته EPRI وENTSO-E هو الآتي:
حوالي الساعة 12:30 ظهرًا بتوقيت وسط أوروبا، وقع حدث مشابه لفقدان في التوليد. عادة ما تؤدي مثل هذه الأحداث إلى عدم توازن بين العرض والطلب على الكهرباء، مما يسبب انخفاضًا في تردد الشبكة. يعتمد النظام على القصور الذاتي، والتوليد الاحتياطي، وأيضًا فصل الأحمال كاستجابة. وهنا، تصرّف النظام كما هو متوقّع.
بعد وقت قصير، وقع حدث ثان مشابه لفقدان في التوليد. في بعض الأحيان، يتوقف التوليد لحماية المعدات من التلف نتيجة زيادة الجهد الكهربائي، والذي قد يحدث بسبب تقلبات التردد أو غيرها من الاضطرابات في الشبكة.
بعد ثوانٍ، انقطع الاتصال بين إسبانيا وفرنسا بسبب عدم استقرار في الشبكة. وفي ذلك الوقت، كانت إسبانيا مصدّرًا للكهرباء، لذا فإن الانقطاع عن فرنسا يعني أن إسبانيا لم تعد قادرة على تصدير فائضها من الكهرباء، مما أدى إلى فائض داخلي في التوليد، فتعرّضت شبكة الكهرباء الإسبانية للانهيار، وتبعتها الشبكة البرتغالية.
تم تداول نظريات متعددة حول أسباب الحادث أو العوامل التي ساهمت فيه، بما في ذلك الشك في أن الطاقة المتجددة كانت السبب. ومع ذلك، تم استبعاد نظريات مثل التذبذبات بين المناطق، والهجمات السيبرانية، والظواهر الجوية النادرة.
أطلقت شركة ""ريد إليكتريكا"" الإسبانية والمفوضية الأوروبية تحقيقات منفصلة حول الحادث. لكن، بغض النظر عن السبب، كشف الانقطاع عن الحاجة إلى مزيد من المرونة في شبكات الكهرباء وتحديثها لمواكبة المستقبل.
أنظمة الطاقة تواجه ضغوطًا مزدوجة
في الاقتصادات المتقدمة مثل أوروبا وأمريكا الشمالية، تم تصميم أنظمة الطاقة لدعم التوليد المركزي وتدفق الطاقة في اتجاه واحد، وذلك بما يتناسب مع مناخ مستقر لم يعد موجودًا. تحتاج هذه الأنظمة إلى تحديث لتواكب واقع الطاقة اليوم، الذي يتضمن:
تزايد الطلب على الكهرباء نتيجة للنمو السكاني، واستخدام الكهرباء في مجالات متعددة، وتوسع مراكز البيانات الداعمة للذكاء الاصطناعي، وتزايد الحاجة للتبريد (للمعدات والأشخاص)، واعتماد المركبات الكهربائية.
مصادر الطاقة المتجددة الموزعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، والتي تستخدم أجهزة إلكترونية تُعرف بالمحولات بدلاً من المحركات. وعلى عكس التوليد التقليدي، فإن هذه المصادر تفتقر إلى القصور الذاتي، أو ما يسمى بالزخم الطبيعي الذي يساعد في استقرار الشبكة. إذ تستجيب محطات التوليد المتزامنة بشكل فوري من خلال إطلاق الطاقة الحركية.
المخاطر المناخية، وخاصة الحرارة الشديدة ونقص المياه، التي بدأت بالفعل تؤثر على توليد الكهرباء، ومن المتوقع أن تصبح من الأسباب الرئيسية للخسائر والإجهاد في أنظمة الطاقة. ووفقًا لتقدير واحد، إذا تجاوزت درجات الحرارة العالمية 2 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة، وهو أمر متوقع بحلول 2045، فإن قدرة محطات الطاقة النووية في الولايات المتحدة ومحطات الطاقة الحرارية في الاتحاد الأوروبي قد تنخفض بنسبة 4.5%. ومن دون انتقال سريع وفوري إلى الطاقة المتجددة عالميًا، ستتحول هذه المخاطر المناخية إلى ضغوط مزمنة على أنظمة الطاقة.
هذه الضغوط ليست عصيّة على الحل. يمكن تطوير الخطط البديلة وتحديث البنية التحتية لضمان استمرار العمل. كما يجب ألا تعرقل هذه التحديات الانتقال إلى الطاقة النظيفة، بل إن تعزيز المرونة هو مفتاح النجاح في التحول إلى الطاقة منخفضة الكربون، والتعامل مع الضغط المزدوج المتمثل في تزايد الطلب وتهديدات المناخ المتصاعدة.
المرونة هي الجبهة الجديدة لسياسة الطاقة
تكشف حوادث مثل انقطاع الكهرباء في أيبيريا عن فجوات أعمق في المرونة. فرغم أن أنظمة الطاقة تحتوي على مرونة ضمن تصميمها، إلا أنه يجب تعزيزها في ظل التحديات الحالية. هناك مجموعة من الحلول لتحقيق ذلك:
إضافة القصور الذاتي للنظام
أظهر انقطاع الكهرباء في أيبيريا أن النظام افتقر إلى القصور الذاتي. ومع استبدال الوقود الأحفوري بمصادر الطاقة الأرخص والأكثر نظافة، يجب على شبكة الطاقة التكيّف مع تحديات جديدة في الموثوقية والتخزين. يمكن معالجة هذه التحديات بتقنيات مثل التخزين المائي بالضخ، وأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات، وعجلات الطيران، والطاقة الحرارية المتزامنة.
يمكن أن يؤدي التوسع في استخدام مصادر الطاقة المتجددة إلى تعزيز مرونة النظام من خلال توزيع التوليد. وفي المستقبل، قد تظهر أنواع جديدة من خدمات دعم الشبكة لتوفير كل من القصور الذاتي والطاقة الاحتياطية المرنة عند الحاجة.
تعزيز الربط بين الشبكات
لتعزيز موثوقية الشبكة ومنع الانقطاعات، ينبغي على صانعي السياسات النظر في ربط شبكات الطاقة عبر الحدود الوطنية. يمكن أن يكون الربط جزءًا من استراتيجية مرونة متعددة الطبقات، ما يسمح بمشاركة موارد الكهرباء أثناء الطوارئ، إلى جانب فوائد مثل زيادة التنافسية في السوق.
ورغم أن الربط كان عاملًا مساهمًا في الانقطاع الأخير، وتضررت البرتغال نتيجة لذلك، فإن حالات أخرى، مثل الأعاصير في تكساس عام 2021، تشير إلى أن مشاركة الطاقة مع مناطق أخرى كان يمكن أن توفر ما يقرب من 100 مليون دولار من الأضرار لكل غيغاواط من الربط. تتطلب مثل هذه الاستراتيجيات التعاون عبر الحدود، وتوحيد قواعد الشبكة، وأطر تنظيمية قوية.
تطوير البنية التحتية الذكية وحلول التخزين
يجب على النظام أن ينشر حلول التخزين لدعم التوليد المتجدد وتوفير طاقة ثابتة، أو الاستجابة السريعة في حالة اختلال التوازن الكهربائي. يمكن أن يساعد بناء المرونة في النظام من خلال البنية التحتية الذكية، وإدارة الطلب، والشبكات الصغيرة اللامركزية، في ضمان شبكة طاقة ديناميكية وآمنة.
وفي الوقت نفسه، يجب على مشغلي الشبكات التأكد من أن الطاقة النظيفة متوفرة وقادرة على استقرار الشبكة – ويفضل باستخدام محولات تنشئ نمط الجهد (grid-forming inverters). يمكن الاستفادة من هذه الاستثمارات أيضًا استجابةً للمخاطر المناخية.
مواجهة المخاطر المناخية
يمكن اتخاذ تدابير مختلفة لمواجهة المخاطر المناخية، منها الإدارة المستدامة للنباتات، ورصد الطقس، والتنبؤ بتصنيف الخطوط الديناميكي، وكلها تساعد في التخفيف من المخاطر والخسائر بشكل استباقي.
ومع توقع أن تتكبد شركات المرافق المُدرجة خسائر مناخية في الممتلكات والمعدات تتراوح بين 33 و37 مليار دولار بحلول 2035، هناك حاجة أيضًا إلى بنية تحتية مقاومة للحرارة وتقنيات تبريد.
وفي الوقت ذاته، يمكن الاستفادة من الذكاء الاصطناعي والبيانات في الوقت الحقيقي لتطوير حلول تقنية مثل نمذجة تأثيرات المناخ أو أنظمة الإنذار المبكر للطاقة، والتي تستخدم مراقبة الأرض ومستشعرات إنترنت الأشياء لتحديد المخاطر المناخية عبر سلسلة القيمة قبل أن تتعرض البنية التحتية للشبكة للخطر.
الحوكمة
يجب معالجة الاحتياجات التشغيلية لأنظمة الطاقة. وللحفاظ على أمن الطاقة، من الضروري تحديد الأدوار والحوافز واللوائح بوضوح في قطاع الكهرباء.
يمكن تحقيق ذلك من خلال ترسيخ المسؤوليات والحوافز، مع تحديد المخاطر والتخفيف منها بشكل منهجي، وتعزيز آليات الوقاية والتعافي.
يمكن أن تتيح الشراكات بين الصناعات تبادل أفضل الممارسات وتعزيز التقدّم الجماعي نحو التكيّف المناخي وتعزيز مرونة الأنظمة، في حين أن الشراكات بين القطاعين العام والخاص يمكن أن تدفع نحو نهج منهجي لتوليد الطاقة، والتحول، وبناء المرونة لتجنّب الانقطاعات الواسعة النطاق.
تُعزز هذه الاستراتيجيات الاستباقية مرونة الشبكة وتوفر بنية تحتية كهربائية موثوقة. وبدونها، ستظل المجتمعات والشركات تواجه انقطاعات كهربائية مكلفة ومُعطّلة مثل ما حدث في أيبيريا. من خلال العمل المشترك، يمكننا تحويل مواطن الضعف الحالية في الطاقة إلى ميزة مستقبلية قائمة على القدرة على التكيّف.
