دراسة من الجامعة التقنية في برلين وجامعة برينستون: التزام الشركات بالكهرباء النظيفة على مدار الساعة يمكن أن يدفع لتخفيض تكاليف تقنيات تخزين الطاقة طويلة الأمد

كشفت دراسة حديثة من الجامعة التقنية في برلين وجامعة برينستون أن التزام الشركات والجهات الحكومية بشراء كهرباء خالية من الكربون على مدار الساعة في المراحل المبكرة يمكن أن يخفض بشكل فعال تكلفة تقنيات توليد الطاقة المتجددة وتخزينها، ويسرع عملية تسويق هذه التقنيات. وأشارت الدراسة إلى أن حتى الالتزامات الصغيرة النطاق بالكهرباء النظيفة على مدار الساعة يمكن أن تنشط دائرة حميدة من الابتكار التكنولوجي، ومن خلال تراكم الخبرة في النشر المبكر، تخفض بشكل ملحوظ تكلفة التقنيات الناشئة مثل تخزين الطاقة طويل الأمد.

وأوضح إيغور ليبن، الباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في الجامعة التقنية في برلين: "عندما ترغب حقًا في استخراج آخر نسبة واحد في المئة من ثاني أكسيد الكربون من محفظتك الاستثمارية، تدخل تقنيات الطاقة المتقدمة في المحفظة الاستثمارية الأمثل من حيث التكلفة." وأضاف ليبن أنه في ظل الاعتماد الرئيسي على التقنيات الناضجة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وبطاريات الليثيوم أيون، غالبًا ما يتطلب تحقيق تصنيف للطاقة الخالية من الكربون بنسبة 98% إلى 100% في منطقة معينة تحمل علاوة تكلفة عالية.

وعلى العكس من ذلك، فإن الشركات التي تلتزم مبكرًا بشراء الكهرباء النظيفة على مدار الساعة تكون لديها حافز أكبر للاستثمار في تقنيات جديدة لتوليد الطاقة وتخزينها، وهذا لا يوفر لهذه التقنيات الإيرادات الضرورية وبيانات التشغيل فحسب، بل يعزز أيضًا دائرة حميدة من الاستثمار والتعلم التكنولوجي. وجد ليبن وفريقه من خلال التحليل الكمي أن هذا الديناميكية تنطبق على مجموعة متنوعة من التقنيات الناشئة، بما في ذلك تخزين الطاقة طويل الأمد وتوليد الطاقة الحرارية الأرضية المتقدمة.

نشر فريق البحث ورقة في مجلة "جول" حلل بالتفصيل كيف يمكن لشراء الكهرباء النظيفة على مدار الساعة أن يساعد هذه التقنيات على تعزيز قدرتها التنافسية من حيث التكلفة من خلال تقليل الانبعاثات وتوفير فرص التعلم للتقنيات المتقدمة. في النموذج، استكشف الباحثون تأثير الخبرة الإضافية في النشر على خفض التكاليف، مستخدمين كمثال مولد دورة ألام مع التقاط الكربون وتخزينه، وبطاريات الحديد والهواء التي تمثل تخزين الطاقة طويل الأمد.

حدد النموذج الرياضي معدل التعلم لكل تقنية بناءً على انخفاض التكلفة مع كل مضاعفة للخبرة التراكمية في النشر. أظهرت الدراسة أن نطاق معدلات التعلم المرصودة في العالم الحقيقي واسع، من الصفر تقريبًا للطاقة النووية والطاقة الكهرومائية إلى حوالي 21% لبطاريات الليثيوم أيون. بالنسبة لمولد ألام وبطاريات الحديد والهواء، أظهر النموذج أنه حتى في ظل وجود قدر كبير من عدم اليقين في نتائج التكلفة، فإن النشر المبكر الذي تدفعه التزامات الطاقة الخالية من الكربون على مدار الساعة لا يزال بإمكانه خفض تكلفة التقنيات بشكل كبير.

كما قدمت الدراسة مثالًا محددًا: بالنسبة لبطاريات الحديد والهواء، إذا كان حجم الالتزام يعادل حوالي 3% من الطلب على الكهرباء للشركات في ألمانيا، فقد يمكن تحقيق التوازن الاقتصادي لتخزين الطاقة طويل الأمد ببطاريات الحديد والهواء بحلول عام 2030. منذ اكتمال الدراسة، أعلنت جوجل عن خططها لنشر بطاريات حديد وهواء كبيرة في الولايات المتحدة لدعم مراكز البيانات الجديدة التي تبنيها.

يمكن الحصول على الورقة الكاملة من مجلة "جول". أجرى هذه الدراسة باحثون من الجامعة التقنية في برلين وجامعة برينستون، وتم تمويلها بدعم من شركات مثل جوجل.