تكمن الحلول في مزارع الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات على نطاق واسع ، ووضع حد لاحتكار الدولة

إن انقطاع التيار الكهربائي المتداول يكلف جنوب أفريقيا غالياً. تشكل أزمة الكهرباء عائقًا أمام النمو ، وتدمر ثقة المستثمرين وتعوق كل نشاط اقتصادي تقريبًا. فقد أدى إلى زيادة تكاليف المدخلات للمنتجين وتجار التجزئة ، وأثار جولة جديدة من التضخم وزيادة أسعار الفائدة.

من الواضح أن أي حل سيتكبد تكلفة لأنه سيتطلب اعتماد تقنيات جديدة ، مثل المزارع الشمسية واسعة النطاق المتصلة بالشبكة والمرتبطة بتخزين طاقة البطاريات. لكن هذه التقنيات باهظة الثمن. مزرعة شمسية تتكون من 50 ميغاواط من الألواح الكهروضوئية مع 240 ميغاواط ساعة من سعة التخزين ستكلف 2.6 مليار راند. البطاريات هي أكبر نفقات ، حيث تمثل حوالي 40٪ من التكلفة الإجمالية.

تقوم اللوحة الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء ، والتي يمكن استخدامها لشحن مجموعة من البطاريات أو تزويد المستهلكين مباشرة. تقوم البطاريات بعد ذلك بتزويد الطاقة المخزنة في الشبكة خلال فترات الذروة.

إن الجمع بين الطاقة الشمسية والتخزين يجعلها أغلى ثمناً من الفحم – الذي لا يزال يمثل 80٪ من توليد الكهرباء في جنوب إفريقيا – عند مقارنة وحدات الطاقة المنتجة. لكن هذه التكنولوجيا ميسورة التكلفة مقارنة بالخيارات التي يعتمدها المستهلكون بالفعل بكميات كبيرة – مولدات الديزل أو البطاريات الصغيرة المقترنة بالعاكسات – طالما أنها على نطاق واسع وتستخدم في ذروة الطاقة فقط.

أنا أزعم أن جنوب إفريقيا يمكن أن تحل الكثير من أزمة الطاقة لديها من خلال بناء مرافق جديدة تتكون من بطاريات تخزين مع الألواح الكهروضوئية. ومع ذلك ، لا يمكن استخدام التكنولوجيا الجديدة دون إصلاح سوق الطاقة بالجملة.

إصلاحات سوق الطاقة

ركز الكثير من اهتمام وسائل الإعلام بأزمة الطاقة على قدرات التوليد ، أو نقصها. ولكن هناك مساهم آخر لا يقل أهمية – فشل الحكومة في تفكيك Eskom (مرفق الكهرباء المملوك للدولة) وإنشاء مشغل سوق ومشغل لنظام نقل ككيانات مستقلة.

مشغل السوق هو “بورصة” للطاقة. يسهل العقود بين منتجي الطاقة ونظام النقل والموزعين. قامت العديد من البلدان في العالم بالفعل بإعادة هيكلة صناعة الإمداد بالكهرباء لإنشاء مثل هذا السوق وإدخال منافسة أكبر بين منتجي الطاقة.

قامت المملكة المتحدة وكندا والولايات المتحدة والعديد من دول الاتحاد الأوروبي بإصلاحات السوق مثل هذه ، مع نتائج إيجابية.

أشارت جنوب إفريقيا إلى نيتها في اتباع مثل هذا النهج في عام 1998. لكنها لم تتصرف أبدًا وفقًا لهذه السياسة. وبدلاً من ذلك ، فقد أبقت على قيد الحياة مرفقًا مملوكًا للدولة غير فعال وغير فعال بشكل متزايد. نتيجة لذلك ، تعاني البلاد من نقص في قدرة التوليد ، ونقص في قدرة التوصيل والإرسال ، وكارثة بيئية متنامية.

لقد أدى انقطاع التيار الكهربائي إلى تغيير العرض والطلب

يشير تحليل بيانات الاستخدام من بوابة Eskom إلى أن انقطاع التيار الكهربائي أدى إلى تغييرات في مشهد الطاقة في البلاد.

على جانب العرض ، يتزايد استخدام العملاء لمصادر الطاقة البديلة. وضع المستهلكون الذين يحتاجون إلى إمدادات ثابتة من الطاقة خططًا بديلة ، وفي معظم الحالات تحولوا إلى استخدام مولدات الديزل. أرقام استهلاك الديزل غير متوفرة ، لكن بناءً على نقص الكهرباء ، أقدر ، باستخدام بيانات أبريل 2023 ، أن الاستخدام الإضافي للديزل ، باستثناء Eskom ومنتجي الطاقة المستقلين ، كان حوالي 660 مليون لتر شهريًا ، وهو ما يعادل تقريبًا نفس الكمية التي يستخدمها قطاع النقل بأكمله.

من ناحية الطلب ، أدى انقطاع التيار الكهربائي إلى تحولات في استخدام شبكة الكهرباء في أوقات مختلفة من دورة النهار / الليل. كان الدافع الرئيسي وراء ذلك هو استخدام بطاريات الليثيوم. أبلغت Eskom بالفعل أن هناك طلبًا إضافيًا قدره 1.4 جيجاوات لإعادة شحن بطارية تخزين ، أو حوالي 5٪ حمل إضافي على الشبكة.

تكاليف الحلول الصغيرة

تبلغ تكلفة نظام البطارية بالإضافة إلى العاكس لتلبية احتياجات الأسرة المتوسطة في إطار المرحلة 4 من فصل الأحمال – والتي تبلغ حوالي 6 ساعات من الانقطاع كل 24 ساعة – حوالي 100000 راند إلى 150 ألف راند (حوالي 5000 دولار أمريكي إلى 7600 دولار أمريكي) . وفقًا لمعدلات الفائدة الحالية ، وبافتراض متوسط ​​استهلاك للطاقة يبلغ 15 كيلو وات في الساعة يوميًا ومعدل Eskom البالغ 2.75 راند لكل كيلو وات ساعة ، فإن التكلفة الصافية ستكون 6.10 راند لكل كيلو وات ساعة. هذا يجعلها أغلى من الديزل.

ستكلف الطاقة الاحتياطية من مولد ديزل 8 كيلو فولت أمبير ، باستخدام نفس مجموعة الافتراضات ، حوالي 5.20 راند لكل كيلو وات ساعة ، بما في ذلك رسوم الديزل ورأس المال.

يؤكد تركيب سعة بطارية 1.4 جيجاوات على المستوى الوطني أن هناك بالفعل سوقًا لشراء الطاقة بتكلفة أعلى. يعد أمن الطاقة ضرورة للعديد من الشركات ، خاصة تلك التي تعمل في التخزين البارد أو المعدات الأساسية.

تكاليف الطاقة الشمسية على نطاق واسع بالبطاريات

في مقال نُشر مؤخرًا ، حددت الشكل الذي قد يبدو عليه المشهد إذا نفذت جنوب إفريقيا خطة لتحقيق التوازن بين قدرة الطاقة المتجددة والتعريفات الجمركية لوقت الاستخدام ، وإنهاء احتكار Eskom.

يمكن للعملاء دفع أسعار مختلفة اعتمادًا على الوقت من اليوم الذي استخدموا فيه الكهرباء.

بالنسبة لمقالتي ، استخدمت نموذجًا بسيطًا لشبكة الطاقة في جنوب إفريقيا واعتبرت التكوين الأمثل لمنشأة تخزين الطاقة الكهروضوئية / البطارية التي يمكن أن توفر طاقة قصوى تبلغ 6 جيجاوات ، وهو ما يمثل حوالي 20 ٪ من إجمالي الطلب.

وخلصت إلى أن الشبكة ستحتاج إلى قدرة كهروضوئية مركبة تبلغ 18 جيجاوات ، إلى جانب نظام تخزين مصنّف عند 3.7 جيجاوات / 10.4 جيجاوات ساعة. ستدفع المنشأة تكاليفها إذا أمكن فرض تعريفة وقت الاستخدام بقيمة 3.50 راند لكل كيلو وات في الساعة ، أي ضعف التعريفة الحالية باستثناء رسوم الشبكة.

لكن هذا سيتطلب إنهاء احتكار Eskom للتوزيع وإنشاء مشغل السوق. التعريفات المختلفة ستكون نتيجة المنافسة بين مختلف اللاعبين.

خطة من ثلاث خطوات

يشير التحليل إلى أنه سيكون من الممكن حل مشكلة ذروة الطاقة في ثلاث خطوات. أولاً ، قم بفك حزمة Eskom وإنشاء مشغل السوق ، وثانيًا استخدام أموال الإنقاذ لبناء سعة اتصال ، وثالثًا ، استخدام مشغل السوق لبناء طاقة كهروضوئية / بطارية واسعة النطاق. ظل إصلاح السوق على أجندة السياسات لما يقرب من 25 عامًا. لكن لم يتم إحراز تقدم حقيقي يذكر. يجب أن تتوقف جنوب إفريقيا عن الدوران في دوائر. يجب أن تأخذ خطاً مستقيماً في المسار السريع.