Table of Contents
2024 مؤتمر القمة الهندسي للطاقة المتجددة: رسم الطريق إلى مستقبل مستدام
The 2024 Renewable Energy Engineering Summit, held this September in Berlin, convened over 2,500 engineers, policymakers, and business leaders from 60 countries. Against a backdrop of accelerating climate targets and rising energy demand, the conference delivered a clear message: the next decade of renewable deployment must be faster,ellier, and more integrated. Sessions focused on breakthroughs in solar photovoltaics, windgenerationbine1]
وتحلل هذه المادة المواضيع الرئيسية والابتكارات والاتجاهات الاستراتيجية التي نشأت عن المرحلة الرئيسية لمؤتمر القمة، والدورات الوزعية، والموائد المستديرة للتواصل الشبكي، وهي تستند إلى عروض من المؤسسات الرائدة، بما فيها معهد فرونهوفر لنظم الطاقة الشمسية، والمختبر الوطني للطاقة المتجددة، والوكالة الدولية للطاقة المتجددة، فضلا عن مساهمات من رواد القطاع الخاص.
Solar Power Reimagined: Beyond Silicon Limits
الطاقة الشمسية لا تزال أسرع مصدر متجدد على الصعيد العالمي، ولكن المسار الشمسي للقمة يتركز على الانتقال إلى ما يتجاوز الخلايا التقليدية القائمة على السيليكون، وقد جاء الابتكار الرئيسي من الباحثين الذين يظهرون وجود منطقة كبيرة من خلايا البطاقات الميسرة التي حققت كفاءة معتمدة تبلغ 33.7 في المائة في ظروف الاختبار القياسية - قفزة هائلة من 22 في المائة نموذجية
التعجيل بتسويق صور بروفسكيت
وقدمت عدة شركات تقدماً في عمليات تصنيع العجلات من أجل نماذج مرنة للمربى، وهي تطور يمكن أن يفتح أبواباً للفولطية الضوئية المتكاملة للسطح العمودي والأسطح المكشوفة، وأظهرت نماذج شمسية شبيهة بالأقران تقل وزنها عن 100 غرام/م2 ويمكن تداولها في إطار مصنع تجريبي بالقرب من مونخ.
Dual-Use Solar: Agrivoltaics and Floating Arrays
كما كرست جلسات القمة اهتماما كبيرا لعمليات النشر الشمسي ذات الاستخدام المزدوج، حيث كانت النظم الزراعية - حيث تنمو المحاصيل تحت لوحات عالية - تظهر زيادات في غلة بعض النباتات المتحملة للظل (مثل الخس والطماطم) التي تصل إلى 20 في المائة بينما كانت تولد الكهرباء.() وقد ساهم مقدمو العروض من جامعة هوهينهايم في الحصول على بيانات من تجربة مدتها ثلاث سنوات تتضمن المراعي الفمومية ذات البصمة الرأسية().
الطاقة الفائزة: أكبر بلاديس، وسمارة توربينز، وتوسعة المناطق البحرية
ويقع تطوير الطاقة في مسارين متوازيين هما: التربينات على الشاطئ إلى أقصى حد للمواقع ذات السرعة الدنيا، وتوسيع نطاق التربينات البحرية إلى أحجام غير مسبوقة، وفي مؤتمر القمة، كشفت شركات تصنيع التربينات عن الجيل القادم من آلات تحمل دوارات تزيد على 170 متراً على الشاطئ و 260 متراً في الخارج، وتشمل عوامل التمكين الرئيسية المقاييس الرقمية الوازنية الخافضة للمركبات الكربون
" أوف شور " : الابتكارات في المؤسسات ومنابر التزحلق
The offshore segment showcased breakthrough foundation designs tailored to deep waters. While bottom-fixed monopiles still dominate for water depths under 40 m, floating platforms are rapidly moving from demonstration to commercial scale. A Norwegian consortium presented a tension-leg design with a steel hull that reduces steel mass by 40% EU submersibles. This design could unlock wind resource potential in Mediterranean
ريح صغيرة ومتعصبة
وفي حين أن التربينات الكبيرة تهيمن على العناوين الرئيسية، أبرزت القمة أيضا الابتكارات في الرياح الصغيرة والمجتمعية، وقد ظهرت في المناطق الحضرية التي تولد فيها سرعة الرياح الرأسية، وتوزع على نحو أكثر هدوءا وبساطة من الطيور، وتظهر هذه المناطق البسيطة التي تملأ سطحها المناطق الحضرية، وقد أظهرت نقطة انطلاق دانمركية تربين عمودي يبلغ طوله ٥ كيلوواط ويبدأ في توليد سرعة الرياح الريحية واحدة، وتدمج تطبيقات احتياطية متكاملة في اللافترات من أجل تحقيق القدرة على الوصول إلى الناتج.
تخزين الطاقة: الميسر العظيم
ومع اقتراب المتغيرات المتجددة من ٥٠ إلى ٧٠ في المائة من جيل عدة شبكات، أصبح تخزين الطاقة حجر الزاوية في الطاقة النظيفة الموثوقة، وقد كرس مؤتمر القمة يوما كاملا لتكنولوجيات التخزين، مع التركيز بوضوح على الانتقال إلى ما وراء الليثيوم إلى حلول أكثر أمانا وأرخص وأطول مدة.
البطاريات ذات الولاية الصلبة: متغير لعب للقري والنقل
وتُقدم مجموعات بحث متعددة بطاريات ذات مليئ بالليثيوم الصلب مع كثافة الطاقة التي تقترب من 500 و/كغ على مستوى الخلايا - أي ما يقرب من ضعف البطاريات الحالية لليثيوم - إيون - والأهم من ذلك بالنسبة للتخزين الثابت، فإن الكهرباء الصلبة تحد من مخاطر الحريق وتتيح التشغيل عبر نطاق حراري أوسع دون مدرج حراري.
تخزين طويل الأجل: البطاريات المتدفقة، الحرارية، الهواء المكثف
وبالنسبة للتخزين الموسمي والمتعدد الأيام، أبرز مؤتمر القمة بطاريات تدفق الحديد باستخدام مواد غير سمية وفرة، حيث قدمت إحدى الولايات المتحدة بديلاً قدره 100 كيلوواط/ساعة من الفناديوم استناداً إلى كيميائيات الكروم الحديدية بتكلفة متوقعة تقل عن 50 دولاراً من الكيلوغرامات - 60 منافسة مع الهيدروجين المضخ على نطاق الوحدات النموذجية.
نظم التكامل بين الأزواج والأذكياء
إن نشر حصص عالية من مصادر الطاقة المتجددة دون المساس باستقرار الشبكة يتطلب ضوابط متقدمة، ورقمنة، وإصلاح تصميم الأسواق، وقد تصدت جلسات شبكة القمة لهذه التحديات من كلا الزاويتين التقنية والتنظيمية.
Inverter-Based Resources and Grid-Forming Technology
:: تشرد المولدات الكهربائية المتقاربة من خلال الموارد التي تستخدم في اللافقارات مثل الطاقة الشمسية والريحية والبطاريات، وتستلزم هذه التحولات [المنبر الخاص بشبكة التلفزيون والتلفزيون] المزود بأجهزة التخصيب ذات الصبغة المغناطيسية [(FLT:1]) التي يمكن أن تستنسخ الاختبارات الداخلية والدعم بالفولطيورينات التي تقدم عادة.
التوائم الرقمية و AI لعمليات الجريم
كما تبين أن برامج التواؤم الرقمية - المحاكاة الفيزيائية الكاملة التي تم تحديثها في الوقت الحقيقي - أدوات لتحقيق الاستخدام الأمثل للشحن والتنبؤ بالازدحام، كما أظهر اتحاد يضم ثلاثة مشغلي نظم نقل ألمانية توأم رقمي موزع على نطاق واسع يدمج التنبؤات الجوية والعطاءات السوقية والبيانات المتعلقة بصحة الأصول ، على نحو يخفض مستوى الطلب على الطاقة إلى 15 دقيقة قبل بدء التشغيل.
التكنولوجيات الناشئة والواجهة
فبعد الطاقة الشمسية والريحية والتخزين، كرست القمة دورات للمد والثدييات الأرضية والهيدروجين الأخضر - وهي تكنولوجيات ستكون، في وقت سابق من منحنى نضجها، أساسية لتطهير الصناعة والنقل الثقيل من مركبات الكربون.
Tidal and Wave Energy: From Demonstration to Array Scale
وتقترب من إمكانية البقاء التجاري في مواقع ذات تيارات قوية، وقد أظهرت شركة اسكتلندية نتائجها من صفيفة ميغاواط قبالة جزر أوركني، مما حقق معامل قدرة بنسبة 48 في المائة - أعلى من الرياح البحرية في المنطقة نفسها، وفي الوقت نفسه، فإن محولات الطاقة الموجية قد تعثرت تقليديا بسبب التحديات التي تواجه القدرة على البقاء في العواصف(10).
Enhanced Geothermal Systems (EGS)
ويقيد الطاقة الحرارية الأرضية في المناطق البركانية أو التي تعمل بنشاط مكثف ما لم يكن بالإمكان إنشاء خزانات مصممة، وقد أثبت باحثون من موقع الطاقة المزروعة التابع لوزارة الطاقة في الولايات المتحدة وجود تقنية جديدة للحفز باستخدام الصدمة الحرارية بدلا من كسر الهيدروليكي ، مما يقلل من الارتحالات البدائية الباردة واستهلاك المياه.
الهيدروجين الأخضر والوقود E-fuels
وكان إنتاج الهيدروجين الأخضر - الذي ينتج عن طريق التحلل الكهربائي باستخدام الكهرباء المتجددة - موجودا في جميع أنحاء القمة كموضوع شامل، وقد تحول التركيز من كفاءة الكهرباء إلى تكامل النظم وخلق الطلب.
السياسات والاستثمار والتعاون العالمي
فالتكنولوجيا وحدها لا يمكنها أن تحقق التحول في الطاقة، وقد جمعت الأفرقة العامة لمؤتمر القمة بين الوزراء والمستثمرين والمجتمع المدني لمناقشة البيئة المالية والتنظيمية اللازمة لتوسيع نطاق الحلول الناشئة من الطراز التجريبي إلى المستوى المختلط.
De-risking Investment in Developing Economies
ومن العوائق الرئيسية التي تحول دون الانتشار في البلدان النامية تكلفة رأس المال، الذي كثيرا ما يزيد بنسبة تتراوح بين ٨ و ١٥ في المائة عن الاقتصادات المتقدمة، وقد أعلن تحالف الطاقة العالمي من أجل الشعوب والكوكتيل )( مرفقا تمويليا مختلطا يحشد قروضا من المصارف الإنمائية المتعددة الأطراف بمنح من صناديق المناخ لخفض متوسط التكلفة المرجح لرؤوس الأموال للمشاريع الشمسية والريحية على نطاق المرافق العامة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى)٤(.
إمدادات المواد الحساسة
أما الاعتماد على عدد قليل من البلدان للمعادن الحرجة - الليثيوم والكوبالت والأرض النادرة - فلا يزال هشاشة، وقد تضمن مؤتمر القمة دورة عن التعدين الحضري وإعادة تدوير البطاريات كإستراتيجية لخفض الطلب الأولي، وقدمت شركة سويسرية عملية هيدروميتالرجية قادرة على استعادة 96 في المائة من المولدات الكهربائية لليورانيوم، و 99 في المائة من المولدات الكهربائية الكهربائية.
التوحيد والقابلية للتشغيل المتبادل
ونظراً لأن الأصول المتجددة أصبحت أكثر توزيعاً، فإن قابلية التشغيل المتبادل بين الأجهزة من مختلف الجهات المصنعة أمر حاسم بالنسبة لخدمات التجميع والشبكات، وقد شهد مؤتمر القمة إطلاق بروتوكول التشغيل البيني للطاقة (OEIP) ، وهو معيار محايد للبائعين فيما يتعلق بالاتصال بين المتحولين، والبطاريات، والمقاييس، ونظم إدارة المباني(ج).
دراسات الحالة: المشاريع التي تشكل المستقبل
وطوال القمة، تم حصر مشاريع محددة على أنها مشاريع رائدة في مجال نشر الطاقة النظيفة المتكاملة والمتطاولة.
المغرب نور ميدلت سولار - أواسي
وقد تبين تركيبة مدمجة من طراز CSP-PV في جبال الأطلس أن مجمع نور ميدلت يُرسل بصورة هجينة: 800 ميغاواط من الفولطيوم مقترنة بـ 200 ميغاواط من الطاقة الشمسية المركزة باستخدام 12 ساعة من تخزين الفولط المميت ، وهي توفر معاً طاقة متجددة ثابتة على مدار الساعة في مشروع مركب LCOE دون 0.06/كسيد
مجارات الطاقة في ألمانيا
وتظهر عدة بلديات ألمانية نظما للطاقة على نطاق الأحياء تجمع بين الطاقة الشمسية السطحية والبطاريات المجتمعية والمضخات الحرارية وشاحنات المركبات الكهربائية، ويستخدم مشروع واحد في بادن - فورتمبرغ ] لسوق الطاقة المحلية القائمة على السلاسل () يسمح للمقيمين بتداول فائض الطاقة الشمسية فيما بينهم، ويضعون تلقائيا معاملات عن طريق عقود ذكية.
التوقعات المستقبلية: من الأهداف طموحة إلى نتائج ملموسة
وقد انتهت القمة التي عقدت في عام 2024 بدعوة إلى العمل: ترجمة الانجازات التكنولوجية والابتكارات في مجال السياسات التي نوقشت إلى النشر المعجل على الأرض، ومن المتوقع أن تتجاوز القدرة على إنتاج الطاقة الشمسية 3 ميغاواط بحلول عام 2027، وأن تتجاوز القدرة على الريح 2 ميغاواط بحلول عام 2028، وفقاً لـ [شبكة FLT:0]]]]E Renewables 2023 forecasts.
ولمعالجة هذه الاختناقات، أعلن منظمو القمة فريقا عاملا دائما - الائتلاف للمهندسين من أجل البحث - سينتج نسقا سنويا لكل مسار للتكنولوجيا وييسر التوفيق بين واضعي المشاريع والمستثمرين والدوائر، وستشمل النواتج الأولى للتحالف إطارا موحدا لإعادة الإبلاغ عن دور البرمجيات الكهربائية والريحية، وهو إطار عمل رقمي مشترك.
ومع اختتام مؤتمر القمة، ترك المشاركون شعورا مشتركا بالإلحاح، متأثرين بالنزعة العملية، وقد أظهر مؤتمر القمة العالمي لهندسة الطاقة المتجددة لعام ٢٠٢٤ وجود التكنولوجيات اللازمة إما اليوم أو قريبة من السوق، وأنه مع استمرار تمويل البحوث، والتنظيم الذكي، والتعاون الدولي، فإن نظام الطاقة المزيل الكربون ليس ممكنا نظريا فحسب بل أصبح أمرا محتوما اقتصاديا بسرعة، وسيعقد الاجتماع المقبل في عام ٢٠٢٥ في سنغافورة، مع التركيز على تحديات صناعة الطاقة المدارية، وآسيا.