مع تسارع التحول العالمي نحو اقتصاد منخفض الكربون والطاقة الخضراء، تُشجع الحكومات حول العالم على تطبيق تقنيات الطاقة المتجددة. في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع لمرافق شحن المركبات الكهربائية وغيرها من التطبيقات، تزايد القلق بشأن محدودية شبكة الطاقة التقليدية من حيث الأثر البيئي واستقرار إمدادات الطاقة. من خلال دمج تقنيات الشبكات الصغيرة المتجددة في أنظمة الشحن، لا يقتصر الأمر على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري فحسب، بل يُمكن أيضًا تحسين مرونة وكفاءة نظام الطاقة بأكمله. تستكشف هذه الورقة أفضل الممارسات لدمج محطات الشحن مع الشبكات الصغيرة المتجددة من عدة جوانب: دمج الشحن المنزلي، وتحديثات تقنيات محطات الشحن العامة، وتطبيقات الطاقة البديلة المتنوعة، ودعم الشبكة واستراتيجيات تخفيف المخاطر، والتعاون بين القطاعين في مجال التقنيات المستقبلية.
دمج الطاقة المتجددة في شحن المنازل
مع ظهور المركبات الكهربائية (EVs)،الشحن المنزليأصبح الشحن المنزلي التقليدي جزءًا أساسيًا من الحياة اليومية للمستخدمين. ومع ذلك، غالبًا ما يعتمد على كهرباء الشبكة، والتي غالبًا ما تتضمن مصادر الوقود الأحفوري، مما يحد من الفوائد البيئية للسيارات الكهربائية. لجعل الشحن المنزلي أكثر استدامة، يمكن للمستخدمين دمج الطاقة المتجددة في أنظمتهم. على سبيل المثال، يمكن لتركيب الألواح الشمسية أو توربينات الرياح الصغيرة في المنزل توفير طاقة نظيفة للشحن مع تقليل الاعتماد على الطاقة التقليدية. ووفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA)، نما توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية عالميًا بنسبة 22% في عام 2022، مما يُبرز التطور السريع للطاقة المتجددة.
لخفض التكاليف وتعزيز هذا النموذج، يُشجَّع المستخدمون على التعاون مع المصنّعين للحصول على خصومات على المعدات والتركيبات المجمعة. تُظهر أبحاث المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) أن استخدام أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية لشحن السيارات الكهربائية يُمكن أن يُخفّض انبعاثات الكربون بنسبة 30%-50%، حسب مزيج الطاقة في الشبكة المحلية. علاوة على ذلك، يُمكن للألواح الشمسية تخزين فائض الطاقة النهارية للشحن ليلاً، مما يُحسّن كفاءة الطاقة. لا يقتصر هذا النهج على تقليل استخدام الوقود الأحفوري فحسب، بل يُوفّر أيضًا على المستخدمين تكاليف الكهرباء على المدى الطويل.
الترقيات التكنولوجية لمحطات الشحن العامة
محطات الشحن العامةتُعدّ هذه المركبات حيوية لمستخدمي المركبات الكهربائية، وتؤثر قدراتها التكنولوجية بشكل مباشر على تجربة الشحن والنتائج البيئية. لتعزيز الكفاءة، يُوصى بتحديث المحطات إلى أنظمة طاقة ثلاثية الطور لدعم تقنية الشحن السريع. ووفقًا لمعايير الطاقة الأوروبية، تُوفر الأنظمة ثلاثية الطور طاقة أعلى من الأنظمة أحادية الطور، مما يُقلل أوقات الشحن إلى أقل من 30 دقيقة، مما يُحسّن راحة المستخدم بشكل كبير. ومع ذلك، فإن تحديثات الشبكة وحدها لا تكفي لتحقيق الاستدامة، بل يجب إدخال حلول الطاقة المتجددة وتخزينها.
تُعدّ الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مثاليتين لمحطات الشحن العامة. يُمكن توفير طاقة نظيفة ثابتة عبر تركيب ألواح شمسية على أسطح المحطات أو وضع توربينات رياح بالقرب منها. كما تُتيح إضافة بطاريات تخزين الطاقة توفير فائض الطاقة النهارية للاستخدام ليلاً أو خلال ساعات الذروة. أفادت بلومبيرغ إن إي إف أن تكاليف بطاريات تخزين الطاقة قد انخفضت بنسبة تقارب 90% خلال العقد الماضي، لتصل الآن إلى أقل من 150 دولارًا للكيلوواط/ساعة، مما يجعل نشرها على نطاق واسع مُجديًا اقتصاديًا. في كاليفورنيا، اعتمدت بعض المحطات هذا النموذج، مما قلل الاعتماد على الشبكة، بل ودعمها خلال فترات ذروة الطلب، محققًا بذلك تحسينًا ثنائي الاتجاه في استخدام الطاقة.
تطبيقات الطاقة البديلة المتنوعة
إلى جانب الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يمكن لشحن المركبات الكهربائية الاستفادة من مصادر طاقة بديلة أخرى لتلبية احتياجات متنوعة. الوقود الحيوي، وهو خيار محايد للكربون ومشتق من النباتات أو النفايات العضوية، مناسب للمحطات ذات الطلب المرتفع على الطاقة. تُظهر بيانات وزارة الطاقة الأمريكية أن انبعاثات الكربون خلال دورة حياة الوقود الحيوي أقل بنسبة تزيد عن 50% من الوقود الأحفوري، بفضل تقنيات إنتاج متطورة. تناسب الطاقة الكهرومائية الصغيرة المناطق القريبة من الأنهار أو الجداول؛ ورغم صغر حجمها، إلا أنها توفر طاقة مستقرة للمحطات الأصغر.
تكتسب خلايا وقود الهيدروجين، وهي تقنية خالية من الانبعاثات، زخمًا متزايدًا. فهي تُولّد الكهرباء عبر تفاعلات الهيدروجين والأكسجين، محققةً كفاءةً تتجاوز 60%، متجاوزةً بذلك بكثير كفاءة المحركات التقليدية التي تتراوح بين 25% و30%. ويشير المجلس الدولي لطاقة الهيدروجين إلى أن سرعة إعادة التزود بالوقود في خلايا وقود الهيدروجين، إلى جانب كونها صديقة للبيئة، تُناسب المركبات الكهربائية الثقيلة أو محطات الشحن المزدحمة. وقد دمجت مشاريع تجريبية أوروبية الهيدروجين في محطات الشحن، مما يُشير إلى إمكاناته في مزيج الطاقة المستقبلي. ويُعزز تنوع خيارات الطاقة قدرة الصناعة على التكيف مع الظروف الجغرافية والمناخية المتغيرة.
تكميل الشبكة واستراتيجيات التخفيف من المخاطر
في المناطق ذات سعة الشبكة المحدودة أو مخاطر انقطاع التيار الكهربائي العالية، قد يتراجع الاعتماد الكامل على الشبكة. تُوفر أنظمة الطاقة والتخزين المستقلة عن الشبكة بدائل أساسية. تضمن أنظمة الطاقة المستقلة، التي تعمل بوحدات طاقة شمسية أو رياح مستقلة، استمرارية الشحن أثناء انقطاع التيار. تشير بيانات وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن نشر تخزين الطاقة على نطاق واسع يمكن أن يقلل من مخاطر انقطاع الشبكة بنسبة 20%-30% مع تعزيز موثوقية الإمداد.
تُعدّ الإعانات الحكومية، إلى جانب الاستثمار الخاص، أساسيةً لهذه الاستراتيجية. على سبيل المثال، تُقدّم الإعفاءات الضريبية الفيدرالية الأمريكية تخفيضًا في تكاليف مشاريع التخزين والطاقة المتجددة يصل إلى 30%، مما يُخفّف أعباء الاستثمار الأولية. إضافةً إلى ذلك، يُمكن لأنظمة التخزين تحسين التكاليف من خلال تخزين الطاقة عند انخفاض الأسعار وإطلاقها خلال فترات الذروة. تُعزّز هذه الإدارة الذكية للطاقة المرونة وتُحقّق فوائد اقتصادية لعمليات المحطات على المدى الطويل.
التعاون الصناعي والتقنيات المستقبلية
يتطلب التكامل العميق للشحن مع الشبكات الصغيرة المتجددة أكثر من مجرد الابتكار، فالتعاون بين مختلف القطاعات أمرٌ أساسي. ينبغي على شركات الشحن التعاون مع مزودي الطاقة، ومصنّعي المعدات، والهيئات البحثية لتطوير حلول متطورة. تضمن أنظمة الطاقة الهجينة من الرياح والطاقة الشمسية، التي تستفيد من التكامل بين المصدرين، توفير الطاقة على مدار الساعة. ويُجسّد مشروع "أفق 2020" الأوروبي هذا الأمر، إذ يدمج طاقة الرياح والطاقة الشمسية وطاقة التخزين في شبكة صغيرة فعّالة لمحطات الشحن.
تُتيح تقنية الشبكات الذكية إمكانياتٍ أكبر. فمن خلال مراقبة البيانات وتحليلها آنيًا، تُحسّن هذه التقنية توزيع الطاقة بين المحطات والشبكة. وتُظهر التجارب الأمريكية أن الشبكات الذكية قادرة على خفض هدر الطاقة بنسبة 15% إلى 20% مع تعزيز كفاءة المحطات. وتُعزز هذه التعاونات والتطورات التكنولوجية القدرة التنافسية المستدامة وتُحسّن تجارب المستخدمين.
وقت النشر: ٢٨ فبراير ٢٠٢٥