كيف أن أسواق الطاقة بين الفينة والأرض التحولات الاقتصادية للجيل الموزع

Understanding Peer-to-Peer Energy Markets

وتمثل أسواق الطاقة من نوع (P2P) تحولاً أساسياً في كيفية توليد الكهرباء وتوزيعها واستهلاكها، خلافاً للنموذج المركزي التقليدي الذي تتيح فيه أسواق الطاقة من نوع واحد توليد الطاقة ونقلها، المعاملات المباشرة بين منتجي الطاقة المستقلين والمستهلكين باستخدام البرامج الرقمية، ويبنى هذا النهج اللامركزي على افتراض أن الأسر المعيشية والشركات والمنظمات المجتمعية يمكنها أن تبيع الطاقة المتجددة الخاصة بها من خلال مجموعات الطاقة الشمسية مجتمعة.

وفي صميم أسواق الطاقة في القطاع الخاص، تكمن مجموعة من التكنولوجيات التي تكفل الشفافية والأمن والتشغيل الآلي، وتنشئ تكنولوجيا البلوكشاين دفتر حسابات غير قابلة للتداول لجميع المعاملات، مما يتيح للمشاركين التحقق من مصدر وكمية الكهرباء التي تتاجر بها دون حاجة إلى سلطة مركزية، وتلغي هذه القواعد المتعلقة بتنفيذ العقود ذاتياً، وتضع قواعد للربط بين السلاسل الواحدة، وتضع شروط كل تجارة يدوية، مثل تبسيط عملية التدخل الإداري وتقليصها بفعالية.

How Peer-to-Peer Energy Trading Works

وتشمل معاملة الطاقة النموذجية من نوع P2P مستهلك (مستهلك منتج) يولد كهرباء أكبر مما يستهلك، ومن خلال سوق إلكترونية أو تطبيق متنقل، يقوم المستهلك بقوائم فائض الطاقة التي يُنفذ بها بسعر يحددها، ويمكن للمستهلكين القريبين أن يصفوا العروض المتاحة، ويقارنوا الأسعار، ويختاروا مصادر الطاقة التي تناسب احتياجاتهم - وغالبا ما يختاروا الطاقة المتجددة المحلية عن طريق الكهرباء المحولة.

ويتيح هذا النموذج مزايا عديدة على التعريفات التقليدية الصافية للتعدين أو التعريفات الغذائية، وعلى النقيض من ذلك، يتيح للمستهلكين تحديد أسعار الائتمانات الصافية بأسعار التجزئة بالنسبة للطاقة الزائدة المرسلة إلى الشبكة، ولكن هذا المعدل ثابت ولا يعكس الديناميات الفعلية التي يُطلب منها العرض، وعلى النقيض من ذلك، تسمح أسواق P2P للمستهلكين بتحديد أسعارهم ومستهلكيهم لاختيار أرخص أو أخضر من الكهرباء المحلية، مما يخلق سوقا تنافسية يمكن أن تخفض تكاليفها.

أنواع أسواق الطاقة من البيير إلى البيير

ولا تعمل جميع منابر الطاقة الخاصة بمكافحة الفقر على نحو متطابق، فهناك ثلاثة نماذج رئيسية للتصميم المعماري: لا مركزية تماما، وقائمة على المجتمع المحلي، ومهجنة، وفي نموذج لا مركزي تماما، تحدث المعاملات مباشرة بين فرادى المشاركين دون أي وسيط؛ وهذا يتطلب بنية أساسية قوية للسلاسل الأساسية وكثيرا ما يواجه تحديات تتعلق بالقدرة على التصعيد، وتجميع النماذج المجتمعية مجموعة من المستهلكين والمستهلكين في إطار تعاوني أو مشغلي برامج محلي يديرون نماذج اختيار المشاركين.

الآثار الاقتصادية على التوليد الم Distributed

ويشير الجيل الموزع إلى توليد الكهرباء على نطاق صغير الذي يقع بالقرب من نقطة الاستهلاك، مثل الألواح الشمسية السطحية أو التربينات الهوائية في الأحياء، وقد شكلت اقتصادات الغازات المهددة بالتعريفات الغذائية، وسياسات القياس الصافي، والتكلفة الأولية للمعدات، وتستحدث أسواق الطاقة من نوع بيير دينامية جديدة يمكن أن تغير إلى حد كبير القدرة المالية لاستثمارات الغازات الديموغرافيا.

تعزيز إجراءات الإيرادات للمستهلكين

ومن أكثر الآثار المباشرة لأسواق الطاقة من طراز P2P قدرة المستهلكين على تحويل فائض الكهرباء إلى أسعار سوقية بدلاً من أسعار فائدة ثابتة، وفي ترتيب تقليدي صافي قياسي، تتلقى أسرة معيشية ذات ألواح شمسية ائتماناً بمعدل كهرباء تجزئة لكل كيلوواط ساعة (كه) تصدر إلى الشبكة، غير أن هذا المعدل لا يعكس نقصاً في أسعار الصرف الصحي أو القيمة القصوى للأسعار بعد الظهر.

وعلاوة على ذلك، لم يعد المستهلكون مقتصرين على البيع إلا عندما يتجاوز إنتاجهم الاستهلاك في الموقع، بل إن من خلال الجمع بين تخزين البطاريات وتجارة P2P، يمكنهم تخزين الكهرباء بصورة استراتيجية خلال فترات منخفضة السعر وبيعها خلال فترات عالية السعر، ويعملون بفعالية على استخدام وسائل صغيرة، بل إن بعض المنابر المتقدمة قد تسمح للمشاركين بالتوقيع على عقود طويلة الأجل مع المستهلكين، مما يوفر تدفقات مستقرة من الدخل تزيد عن فترة الانتقام من المنشآت الشمسية(2).

تكاليف الطاقة المنخفضة للمستهلكين

ومن جانب المستهلك، تتيح أسواق الطاقة في القطاع الخاص إمكانية الحصول على الكهرباء الأرخص المنتجة محليا، وتشمل معدلات الفائدة التقليدية رسوم النقل والتوزيع، فضلا عن الرسوم الإدارية وتكاليف الوقود الأحفوري في كثير من الأحيان، وتتجاوز أسعار الكهرباء المتاجر بها محليا انتقالا بعيدا، وتخفف العبء على الشبكة، بحيث يمكن للمستهلكين شراء الطاقة بسعر يقل عن التعريفة الجمركية على التجزئة، مع دفع مبلغ عادل إلى المستهلك الذي يقل عن سعر الفائدة.

ويعود انخفاض تكاليف الطاقة بالفائدة بصفة خاصة على الأسر المعيشية ذات الدخل المنخفض أو المستأجرين الذين لا يملكون أسطح المباني الخاصة بهم، ولكنهم لا يزالون قادرين على شراء الطاقة المتجددة الرخيصة من المصفوفات الشمسية القريبة، ويستهدف بعض برامج P2P تحديدا قدرة المجتمعات المحلية على التكيف، مما يتيح للمشاركين اختيار ترتيب أولويات المشتريات من المستهلكين ذوي الدخل المنخفض أو المساهمة بجزء من مدخراتهم في صندوق مجتمعي، مما يمكن أن يقلل من فقر الطاقة ويزيد من الإنصاف في عملية الانتقال من الطاقة.

تنشيط الاستثمار في نظم الطاقة المتجددة

وتشجع الحوافز المالية الواضحة التي تولدها أسواق P2P المزيد من الأفراد والأعمال التجارية على الاستثمار في تكنولوجيات الغازات العشبية، وعندما يرى المستثمرون المحتملون أن الطاقة الزائدة لديهم يمكن بيعها بأقساط، وأن العائدات يمكن التنبؤ بها بفضل العقود الذكية، وتتناقص المخاطر المتوقعة من المنشآت الشمسية أو الريحية، وهذا الأثر واضح بشكل خاص في المناطق التي يجري فيها التخلص التدريجي من الشبكة أو التي تتناقص فيها الإعانات الشمسية، وتوفر أسواق P2P بديلاً يستند إلى السوق يعوض عن الخسائر في إنتاج الغازات.

وعلاوة على ذلك، كثيرا ما تتضمن برامج الحماية المؤقتة برامج للتقسيم أو الحوافز - مثل المكسور التي يمكن إعادة استخدامها للطاقة أو الخدمات أو الخصومات - التي تعجل بالتبني، ونظرا لأن القاعدة المركبة لنظم الدي جي تنمو، فإن وفورات الحجم تخفض تكاليف المعدات، وتخلق دورة مضنية تجعل من الممكن الحصول على مصادر الطاقة المتجددة بصورة متزايدة، وتشير البحوث التي أجراها مختبر الطاقة المتجددة الوطني إلى أن اتساع نطاق تجارة P2P مقارنة بافتراضات الاعتماد الشمسية البالغ عددها 15 في المائة.

التنفيذ العالمي الحقيقي ودراسات الحالات الإفرادية

وتتحقق من الفوائد النظرية لأسواق الطاقة في مشروع P2P بعدة مشاريع رائدة في جميع أنحاء العالم، وتوفر هذه العمليات بصيرة قيمة في تصميم العمليات، والتكامل التنظيمي، وسلوك المستعملين.

The Brooklyn Microgrid

ومن الأمثلة الأولى والأكثر شهرة على ذلك، برنامج الطاقة الصغيرة في مدينة نيويورك، الذي أطلقته شركة LO3 للطاقة في عام 2016، يتيح للمقيمين في حي صغير الحصول على الطاقة الشمسية، ويحتاج المشاركون في تركيب الألواح الشمسية، والمقاييس الذكية المرتبطة بمنصة قائمة على سلسلة من المنتجات، وعندما يولد المستهلك طاقة فائضة، يمكنهم بيعها إلى جار يحتاج إليها، ويستخدم البرنامج دفعات المصدر الإضافي لتسجيل المعاملات.

محطة توليد الطاقة في أستراليا

وقد نشرت شركة توليد الطاقة في الولايات المتحدة، وهي شركة استرالية للسلاسل، منابر تجارة الطاقة في عدة مدن، بما فيها Fremantle and Perth. وتستخدم منصة هذه الشركات نظاما مزدوجا: تمثل شركة POWR tokens حقوق الاستخدام، وتستخدم شركة Sparkz tokens في المعاملات، وفي تجربة Fremantle، تمكن المشاركون في مبنى سكني من تبادل الطاقة الشمسية من زيادة عدد أقل من الأسطح.

مشاريع أخرى جديرة بالذكر

وفي سويسرا، مكّن مشروع فصل الحصى الذي تديره جامعة بازل 30 أسرة معيشية في مجتمع ريفي من تجارة الطاقة الشمسية باستخدام السلاسل الشمسية، وأظهرت التجربة أن آليات التسعير الآلية القائمة على العرض والطلب المحليين يمكن أن تحافظ على استقرار السوق دون تدخل مركزي، وفي المملكة المتحدة، استخدمت شبكة كورنوول المحلية للطاقة تجارة P2P لربط مئات المنازل والأعمال التجارية وشبكة زراعية شمسية تحقق وفورات كبيرة في حجم الحالات وتخفض الطلب على الأسواق المحلية(2).

التحديات والحواجز أمام التبني

ورغم المزايا الجبارة، فإن الاعتماد الواسع النطاق لأسواق الطاقة في مشروع P2P يواجه عقبات عديدة يجب معالجتها لفتح كامل إمكاناتها.

العقبات التنظيمية والقانونية

في معظم الولايات القضائية، أسواق الكهرباء محكمه لضمان الموثوقية وحماية المستهلك والتسعير المنصف، غالبا ما تكون الأنظمة الحالية ذات فائدة واحدة تدير كل الجيل، النقل، التوزيع،

التكامل والاستقرار

وبالإضافة إلى ذلك، فإن شبكة الكهرباء الفيزيائية قد صُممت من جهة واحدة من محطات توليد الطاقة الكبيرة إلى المستهلكين، إذ أن تجارة البرمجيات تستخدم تدفقات ثنائية الاتجاه ونقاط حقن متغيرة، مما يمكن أن يؤدي إلى حدوث تقلبات في الفولط، واختلالات في التردد، والازدحام في خطوط التوزيع، وبدون تنسيق مناسب، فإن الارتفاع المفاجئ في توليد شبكات الطاقة الشمسية في الوقت الذي يرتفع فيه الطلب المحلي إلى عدد المحولات أو يسبب عدم استقراراً في الشبكات.

خصوصية البيانات والأمن

فأسواق الطاقة من طراز P2P تعتمد على بيانات استهلاكية مفصلة، مثل استهلاك الطاقة في الوقت الحقيقي، وأنماط الإنتاج، وتاريخ التجارة، وفي حين توفر سلسلة من الشواذ الشفافية، فإنها تثير أيضاً شواغل تتعلق بالخصوصية: إذا كانت جميع تفاصيل المعاملات واضحة لجميع المشاركين، فإن سلوك الأفراد يمكن استنتاجه، مثلاً، أن معرفة صاحب البلاغ بأن بيع الطاقة كل أسبوع بعد الظهر قد تكشف عندما يكون المقيمون بعيداً عن منازلهم، مما يشكل خطراً على الخصوصية.

تكاليف القابلية للتسويق والمعاملات

حالياً، معظم مشاريع الطاقة من نوع P2P هي مشاريع صغيرة النطاق تشمل بضع عشرات إلى بضع مئات من المشاركين، وتصل إلى آلاف أو ملايين المشاركين تطرح تحديات تقنية واقتصادية كبيرة، و شبكات البلوكشاين، خصوصاً تلك التي تستخدم برامجيات إثباتية (مثل بيتكين)، لديها عدد محدود من المعاملات التجارية وكمية عالية من استهلاك الطاقة، وتحسّن كفاءة آليات توافق الآراء (تقييد السلع، ورقم إثبات المتناول)

السيولة السوقية والقدرة على الخصخصة

ولكي تعمل أسواق P2P بفعالية، يجب أن يكون هناك عدد كاف من المشاركين على جانبي الشراء والبيع من أجل تحديد أسعار عادلة، وفي مجتمع صغير، قد تكون هناك أوقات لا تتوافر فيها الكهرباء للشراء (مثلاً، أسبوع غيوم) أو أوقات لا يرغب فيها أحد في الشراء (مثلاً، ليلة ذات طلب منخفض) مما قد يؤدي إلى تقلب الأسعار ويثبط المشاركة، ولمكافحة هذا، فإن العديد من البرامج تُدخل على خياراً افتراضياً يتعلق بالأسعار الصرف.

التوقعات والابتكارات في المستقبل

وترتبط مسار أسواق الطاقة في مشروع P2P ارتباطا وثيقا بالاتجاهات الأوسع نطاقا في مجال التدمير الرقمي والكهرباء وإزالة الكربون، وستشكل عدة ابتكارات ناشئة المرحلة التالية من التنمية.

التكامل مع الاستخبارات الفنية وشبكة الإنترنت

ويمكن أن تؤدي المعلومات الاستخبارية الفنية إلى تحقيق الاستراتيجيات التجارية المثلى، والتنبؤ بأنماط توليد الطاقة الشمسية والاستهلاك، وتحديد أسعار دينامية تزيد من الرفاه الاجتماعي، فعلى سبيل المثال، يمكن لنموذج التعلم الآلي أن يتعلم أن الأسرة المعيشية تميل إلى استخدام المزيد من الطاقة في المساء، وأن تتقدم تلقائياً بفائض الطاقة من الجيران في ذلك الوقت، كما يمكن أن تتواصل شبكة الإنترنت مع منصة الطاقة المتجددة مع قاعدة P2P إلى زيادة حجم المركبات.

محطات توليد الطاقة الافتراضية والمجمّعين

فمع توسع أسواق P2P، قد لا يرغب فرادى المستهلكين في إدارة استراتيجياتهم التجارية الخاصة بهم، إذ أن محطات توليد الطاقة الافتراضية تجمع الكثير من موارد الغازات الديموغرافية الصغيرة - مثل الألواح الشمسية والبطاريات والحمولات المرنة - في مورد واحد يمكن أن يشارك في أسواق الكهرباء بالجملة أو يقدم خدمات الشبكة، وفي سياق P2P، يمكن أن تعمل هذه المركبات الوسيطة التي تتعامل مع جميع أنواع المنتجات التجارية من أجل أعضائها.

منابر التجارة بين الأقران للسلع الأساسية الأوسع نطاقاً

ولا تقتصر التكنولوجيا التي تُستخدم في أسواق الطاقة في القطاع الخاص على الكهرباء، إذ يجري تطوير منابر مماثلة لتداول أرصدة الكربون، وشهادات الطاقة المتجددة، بل وحتى خدمات المرونة، فعلى سبيل المثال، يمكن لمالكي الطاقة الذين يُنشئون مركز حراري ذكي أن يبيعوا " المرونة المطلوبة " لمشغل الشبكة عندما يهدد ارتفاع الطلب الاستقرار، وقد تتيح البرامج المقبلة للمستهلكين شراء الطاقة المأهولة وشهادات تثبت مرونة أسواقهم في مجال الطاقة.

الإمكانية الاقتصادية والبيئية الطويلة الأجل

وإذا حققت أسواق الطاقة من طراز P2P حجما، فإن الفوائد الاقتصادية والبيئية التراكمية يمكن أن تكون كبيرة، ووفقا لدراسة أجرتها الوكالة الدولية للطاقة المتجددة في عام 2023، يمكن أن تؤدي تجارة P2P إلى تخفيض فواتير الطاقة المنزلية بنسبة تصل إلى 30 في المائة في سيناريوهات التغلُّب الشمسي المرتفعة، مع خفض الطلب على الشبكة في الوقت نفسه بنسبة 15 إلى 20 في المائة، ومن الناحية البيئية، عن طريق تشجيع الاستهلاك المحلي من مصادر الطاقة المتجددة، فإن الحد الأدنى من الخسائر في أسواق الوقود من الوقود تتراوح بين 15 و5 في المائة.

غير أن تحقيق هذه الإمكانات يتطلب جهوداً منسقة من واضعي السياسات والمرافق ومقدمي التكنولوجيا والمجتمعات المحلية، كما أن صناديق الرمل التنظيمية، مثل تلك الموجودة في نيويورك أو المملكة المتحدة، توفر حيزاً آمناً لاختبار تصميمات جديدة للسوق، حيث أن بروتوكولات الاتصالات الموحدة (مثل IEEE 2030.5) ستساعد على التلاحم بين النظم المختلفة، كما أن استمرار الاستثمار في قابلية التكرير في الشبكات للاختراق والتشغيل الآلي للشبكات سيقلل من الحواجز التقنية.