يمكن لولاية كاليفورنيا أن تحصل على 85٪ من الطاقة النظيفة بشكل موثوق بحلول عام 2030 دون المخاطرة بانقطاع التيار - في الطريق إلى شبكة نظيفة بنسبة 100٪

أثارت أزمات الطاقة خلال موجات الحر التي شهدتها كاليفورنيا في أغسطس 2020 تساؤلات حول مدى موثوقية شبكة الولاية على الطريق نحو هدفها المتمثل في الحصول على طاقة نظيفة بنسبة 100٪ بحلول عام 2045.

لكن الأبحاث الجديدة تقدم إجابات واضحة: يمكن لولاية كاليفورنيا تحقيق شبكة كهرباء نظيفة بنسبة 85% بحلول عام 2030 مع مزيج متنوع من مصادر الطاقة المتجددة والبطاريات، والطلب المرن، والتجارة مع الدول المجاورة، وبعض محطات الطاقة القائمة - في ظل افتراضات بناء متعددة وظروف مستقبلية محتملة. اتضح أن الشبكة الأنظف هي شبكة أكثر موثوقية.

يمكن لمنظمي الدولة والمسؤولين المنتخبين تحقيق هذه الخطوة المهمة نحو مستقبل الطاقة النظيفة بنسبة 100٪ في الولاية من خلال إجراءات سياسية تعمل على تسريع النشر المتنوع للطاقة النظيفة، وتقليل الاعتماد على توليد الغاز، وتحفيز موارد جانب الطلب، وتحسين التنسيق الإقليمي لتجارة الكهرباء مع الدول المجاورة.

سياسات للمضي قدما

تعد كاليفورنيا رائدة عالميًا في الحد من تلوث الغازات الدفيئة مع توفير الطاقة النظيفة بشكل متزايد لعدد كبير ومتنوع من مستخدمي الكهرباء - 40 مليون شخص والخامسة في العالم^th أكبر اقتصاد. تدابير كفاءة الطاقة لقد حافظت على إجمالي استهلاك الدولة للطاقة ثابتًا لسنوات عديدة في حين كانت سلسلة من الطموح المتزايد معايير محفظة المتجددة وقد أدت إلى التبني السريع لإمدادات الطاقة النظيفة من الموارد المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

شهدت طموحات الجهات التنظيمية الحكومية دفعة جديدة. أصدرت لجنة المرافق العامة في كاليفورنيا (CPUC) مؤخرًا أوامر شراء للموارد النظيفة الجديدة و تمت الموافقة على خطة النظام المفضلة الجديدة لمزودي الطاقة الذين يهدفون إلى تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة إلى 38 مليون طن متري (MMT) بحلول عام 2030 و35 مليون طن متري بحلول عام 2032، مما يؤدي إلى توليد طاقة خالية من الانبعاثات بنسبة 86% بحلول عام 2032.

ولكن حتى مع هذه الطموحات المتزايدة، يتعين على كاليفورنيا أن تبذل المزيد من الجهود لتحقيق أهدافها المتمثلة في مستقبل موثوق خالٍ من الكربون. جديد تقرير فني من Telos Energy وGridLab والمرافقة لها تقرير السياسة بواسطة Energy Innovation يوضح كيف يمكن للدولة مواجهة هذا التحدي.

نهج جديد

ويقدم التقرير الفني منهجية جديدة لمساعدة صناع السياسات على التقييم السريع للعديد من محافظ الموارد المستقبلية والافتراضات لتأمين شبكة طاقة نظيفة مستقبلية. من خلال تضمين السيناريوهات والحساسيات التي تفحص الموثوقية باستخدام تفاصيل مثل بيانات الرياح والطاقة الشمسية كل ساعة المطابقة لبيانات الطلب كل ساعة لمدة ثماني سنوات محتملة في جميع أنحاء غرب الولايات المتحدة، يمكن لمصممي النماذج مقارنة فوائد محافظ الموارد المختلفة بسرعة نسبية وبتكلفة منخفضة.

ويمكن لواضعي السياسات بعد ذلك أن يروا كيف تحقق كل محفظة الاستخدام الأكثر كفاءة لحصتها البالغة 75% من الموارد المتجددة عبر سنوات مختلفة: تقليل أشياء مثل خسائر البطارية ذهابًا وإيابًا، والاستخدام المكثف لموارد الغاز داخل الدولة والإفراط في الاعتماد على الجيران عندما تكون المنطقة إقليمية. الطلب مرتفع.

ويمثل التقرير الفني أيضًا "ظروف الضغط" الرئيسية التي قد تهدد الموثوقية، مثل انخفاض الطاقة الكهرومائية بسبب الجفاف، والقيود المفروضة على الواردات، وتوقف محطات الغاز عن العمل، وتوقف مصانع الفحم في الدول المجاورة، ووجد أن كل محفظة كهرباء نظيفة بنسبة 85٪ يمكن الاعتماد عليها. على وجه الخصوص، قام واضعو النماذج بمحاكاة الظروف الجوية الحارة التي تسببت في انقطاع التيار الكهربائي بشكل متواصل في أغسطس 2020، ووجدوا أن نظام الكهرباء النظيف بنسبة 85٪ سيكون لديه إمدادات كافية من الكهرباء في حدث مماثل.

تحسين جدول النشر الطموح

ويبرز هذا النهج الجديد بشكل خاص عند النظر في التسارع المذهل في بناء الطاقة النظيفة اللازمة للدولة لتحقيق أو تجاوز الهدف السنوي للطاقة النظيفة بنسبة 80٪ لعام 2030. وتسمح نمذجة المحافظ المختلفة لصانعي السياسات بالنظر في المفاضلات المهمة - مثل دور الموثوقية الذي يلعبه تخزين البطاريات. والغاز والواردات لنظام يعتمد في الغالب على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وكيف يتغير ذلك عند إضافة موارد أكثر اتساقًا مثل الطاقة الحرارية الأرضية والرياح البحرية إلى المحفظة.

إن فحص أداء الموثوقية لمحافظ الموارد المختلفة في ظل الضغوطات الرئيسية يمكّن من إجراء عمليات شراء أكثر كفاءة بعد أن تمر المحافظ المقترحة بجميع الأطواق التنظيمية.

مثال على ذلك: إن محفظة "تنوع الموارد" الواردة في التقرير الفني والموضحة أعلاه تقلل من الحاجة إلى بناء أكبر عدد ممكن من مزارع الطاقة الشمسية ومزارع الرياح البرية، وتقلل من خسائر الطاقة ذهابًا وإيابًا من تخزين البطاريات الدائرية، وتعتمد بشكل أقل على محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري من أجل الموثوقية. وهي تفعل ذلك من خلال تضمين موارد جديدة كبيرة لتوليد الطاقة من الرياح البحرية والطاقة الحرارية الأرضية، والتي تنتج الطاقة بشكل أكثر اتساقًا وتكمل مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، ولكن بسعر أعلى. إن إضافة استجابة كبيرة للطلب إلى هذا المزيج يعوض احتياجات تخزين البطارية الكبيرة. تسلط نماذج GridLab وTelos الضوء على فوائد الموثوقية غير التكلفة لتنويع الموارد ويمكن أن تكون أداة قيمة لجميع الدول التي تعمل على تحقيق أهداف الكهرباء النظيفة.

كما وكالات الطاقة في ولاية كاليفورنيا ومشغل الشبكة CAISO مواصلة التنفيذ أجندة سياسة الطاقة النظيفة بالولاية، يجب عليهم دمج النهج الجديد للتقرير الفني لتقييم مجموعة أوسع من المحافظ مع مواصلة التعاون الوثيق بشأن الموثوقية والمشتريات التي أظهروها منذ موجات الحر في أغسطس 2020.

يمكن أن تكون الجهود المحددة للتخطيط لنشر طاقة الرياح البحرية في المستقبل والتفويض المباشر لشراء موارد توليد أكثر تنوعًا مثل مصادر الطاقة المتجددة النظيفة (عادةً الطاقة الحرارية الأرضية) والتخزين طويل الأمد، مفيدة، لكن التقارير تشير إلى كيفية القيام بذلك بشكل أكثر عضوية وشفافية. هذا النوع من التحليل من شأنه أن يكمل التحليل الأخير لـ CPUC زيادة الطموحات في تخطيط الموارد وCAISO الجديد بعيد النظر توقعات الإرسال لمدة 20 عامًا.

مستقبل أكثر إنصافًا من شبكة أنظف

ويعتمد التحول العادل للكهرباء النظيفة على الاستثمار في وخلق أسواق مجدية اقتصاديًا محافظ الطاقة النظيفة التي تساعد على تقاعد وحدات الغاز الطبيعي مما يضر بالمجتمعات الأكثر مثقلة بالتلوث في كاليفورنيا. ويتضمن التحول العادل للمجتمعات المتضررة أيضًا زيادة مرونة المجتمع، وبناء موارد نظيفة ذات فوائد وظيفية واقتصادية، واستخدام المشاورات المحلية في اختيار الاستثمارات الجديدة.

وجدت السيناريوهات المتعددة للدراسة الفنية أن شبكة الولاية ستكون موثوقة حتى بعد تقاعد 11.5 جيجاوات، أو حوالي ثلث قدرة الغاز الحالية في كاليفورنيا. على الرغم من أنه خارج نطاق الدراسة الفنية، يوصي تقرير السياسة المصاحب بإعطاء الأولوية لمحطات الغاز المتوقفة بالقرب من أو في المجتمعات المحرومة في موعد أقصاه عام 2030، مع التخلص من اعتماد الولاية على الغاز في أقرب وقت ممكن. حققت بعض الوكالات، بما في ذلك CPUC، بعض التقدم فيما يتعلق بالشمولية والعدالة البيئية، ولكن تعثر الجهود لتقاعد الغاز أظهر أن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به.

يجب على وكالات الدولة وصانعي السياسات التركيز على الأسباب الجذرية لاستمرار استخدام الغاز الطبيعي في كاليفورنيا ووضع خطة للتخلص التدريجي منه. ويستلزم ذلك إعادة النظر في الكيفية التي يمكن بها لحافظات الطاقة النظيفة الجديدة، واستخدام موارد جانب الطلب أن تحل محل الغاز الطبيعي في توفير قيمة الموثوقية على مستوى النظام والمستويات المحلية.

وينبغي للمخططين مضاعفة جهودهم في تنوع الموارد

وباستخدام رؤى الدراسة الفنية، يوضح تقرير السياسة كيف يمكن لمجموعة أكثر تنوعًا من الموارد النظيفة أن توفر مزايا أكثر أهمية لشبكة الولاية سريعة التحول. وتشمل هذه المزايا تقليل احتياجات استخدام الأراضي ونقلها، وزيادة جدوى الوصول إلى أهداف الكهرباء النظيفة، وتقليل التأثيرات على المجتمعات المحرومة، وزيادة المرونة.

يمكن أن يأتي تنوع الموارد في أشكال عديدة: توفير الموارد (مثل طاقة الرياح البحرية أو الطاقة الحرارية الأرضية أو الطاقة الشمسية الموزعة)، وموقع الموارد (يمكن أن توفر المواقع المختلفة ملامح تكميلية)، ومرونة الطلب، والتنسيق الوثيق مع الدول المجاورة. وتظهر الدراسة الفنية أن الطاقة المستوردة من هؤلاء الجيران غالبًا ما تلعب دورًا رئيسيًا في موازنة الشبكة. وبالنظر إلى النتيجة التي توصلت إليها الدراسة بأن احتياطيات الطاقة متاحة في جميع أنحاء الغرب عندما تحتاج إليها كاليفورنيا، فإن التنسيق الوثيق سيسمح لكاليفورنيا بالاعتماد على جيرانها بثقة أكبر.

يمثل التحول المتسارع للطاقة النظيفة في كاليفورنيا فرصة

إن المضي قدمًا في تحول الطاقة النظيفة في كاليفورنيا يوفر الكثير من التحديات لمواصلة إبقاء الأضواء مضاءة، مثل كيفية الاستمرار في بناء بنية تحتية جديدة، والمشاركة بشكل أعمق مع مستهلكي الكهرباء لفتح الموارد الموزعة، وفهم الآثار المترتبة على الاعتماد على موارد جديدة مثل البطاريات التي توفر الطاقة. الطاقة في السؤال ولكن تحتاج إلى إعادة شحنها.

ومع ذلك، فإن هذا التحول يوفر أيضًا فرصًا مذهلة من خلال التخطيط والسياسات الأكثر ذكاءً مثل مكافحة تغير المناخ، وتحسين جودة الهواء في المجتمعات المحرومة، واعتماد أساليب جديدة لتقييم المزيج الأكثر فعالية من موارد الكهرباء النظيفة، وخلق ساحة لجميع أنواع الابتكار التكنولوجي لتزدهر. وبناء شبكة أكثر مرونة والتي ستكون نموذجًا للدول والبلدان الأخرى.