دور نظم المعلومات الجغرافية في تخطيط الطاقة المتجددة
أصبحت مصادر الطاقة المتجددة، بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية على وجه الخصوص، أرخص في التشغيل على نحو متزايد، مما يوفر نعمة للشركات التي تقدم الخدمات للمنازل ومقدمي الطاقة.
ومع تزايد شيوع مصادر الطاقة المتجددة، أصبحت إدارة هذه الموارد أمرا بالغ الأهمية، خاصة وأن كمية الطاقة المنتجة يمكن أن تختلف عن هذه المصادر في أوقات مختلفة. وتنشأ الفرص والتحديات مع تزايد شيوع هذه المصادر، ولا سيما تحديد المصادر المتجددة التي يجب استغلالها على أفضل وجه في مناطق معينة.
إمكانات الطاقة المتجددة في جنوب شرق آسيا: التركيز الإقليمي
في جنوب شرق آسيا (التي تغطي حوالي 4.500.000 كيلومتر مربع)، من المتوقع أن يزيد استيعاب مصادر الطاقة المتجددة بنسبة 23٪ بحلول عام 2025. ومع ذلك، فإن أحد التحديات التي تنشأ في جنوب شرق آسيا هو تحديد نوع الطاقة المتجددة الذي سيتم تركيبه في مواقع معينة. وفي نهج جديد تم تطبيقه على هذه المنطقة، قام الباحثون بدمج المعلومات حول إمكانات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية لإنشاء نموذج مؤشر الملاءمة لمواقع مختلفة لمصادر الطاقة هذه.
رسم خرائط إمكانات الطاقة المتجددة: نهج متعدد الطبقات
وباستخدام بيانات الأقمار الصناعية، وبيانات النمذجة المناخية، والبيانات الجدولية حول الإمكانات، تمكنت الأبحاث من النظر إلى المناطق الحضرية والريفية وتقدير إمكاناتها. تمت مقارنة البيانات، بمجرد دمجها، مع مواقعها، باستخدام دقة تبلغ كيلومترًا واحدًا، وبنية تحتية مختلفة للطاقة مقارنة بمواقع معينة. ثم تمت مقارنة النتائج بقاعدة بيانات محطات الطاقة العالمية التابعة لمعهد الموارد العالمية (WRI) لمعرفة الطاقة المحتملة التي يمكن توليدها.
نشرة إخبارية أسبوعية مجانية
املأ عنوان بريدك الإلكتروني لتلقي نشرتنا الإخبارية!
البيانات المكانية المتقدمة لتقدير الطاقة
بالنسبة لتقديرات إنتاج الطاقة في المسطحات المائية، تم استخدام بيانات من مخطط الملاحة التشغيلي (ONC) التابع لوكالة رسم الخرائط الدفاعية الأمريكية (DMA). البيانات المكانية من مهمة مقياس إشعاع الانبعاث الحراري والانعكاس الحراري المتقدم (ASTER)، ونموذج الارتفاع الرقمي العالمي 2 (GDEM2)، وبيانات ارتفاع التضاريس العالمية متعددة الدقة (GMTED) الصادرة عن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS)، ومجموعة بيانات الارتفاع الوطنية التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) (NED) تم استخدامها كلها.
وساعدت ظروف الإضاءة وتقديرات الطقس على توفير الإمكانات لمصادر الطاقة المختلفة، وخاصة مصادر طاقة الرياح والطاقة الشمسية.
النماذج المناخية والتحقق من مصدر الطاقة
تساعد النماذج المناخية على إنتاج تنبؤات لمناطق معينة وتم التحقق من صحة البيانات باستخدام مجموعات بيانات محطة المطر التابعة للمركز العالمي لعلم مناخ الهطول (GPCC) ودرجة حرارة السطح أيضًا مقارنة ببيانات نظام التنبؤ المناخي (CFSv2). كما تم تقدير الطلب من مختلف المناطق وكذلك التوزيع بالمثل من مصادر البيانات المتاحة.
النشر الأمثل للطاقة المتجددة في جنوب شرق آسيا
وينتج النموذج تنبؤات محددة سمحت للباحثين بمقارنة مصادر الطاقة أو مجموعة مصادر الطاقة الأكثر ملاءمة. تشير النتائج إلى أن 143,901,600 هكتار يمكنها نشر الطاقة الشمسية، وكانت الرياح ثاني أكثر المصادر شيوعًا (39,618,300 هكتار)، يليها مزيج من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح (37,302,500 هكتار)، والطاقة الكهرومائية (7,665,200 هكتار)، والطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية مجتمعة (3,792,500 هكتار)، وسيكون الجمع بين الطاقة المائية وطاقة الرياح (582.700 هكتار) هو النشر الأمثل في جنوب شرق آسيا.[1]
تكييف استراتيجيات الطاقة المتجددة مع تغير المناخ
ويحاول الباحثون باستمرار تحسين التقديرات لتحديد الإمكانات المتجددة لمختلف المناطق. وعلى وجه الخصوص، بما أن تغير المناخ بدأ يؤثر على مناطق مختلفة، فقد تختلف إمكانات المصادر المختلفة بشكل كبير عن الظروف الحالية. وتشمل المحاولات الأخرى استخدام نمذجة الانحدار المكاني ونظم المعلومات الجغرافية من أجل تقييم إمكانات الطاقة الشمسية، على سبيل المثال، لفترات مختلفة.[2]
نمذجة نظم المعلومات الجغرافية وديناميكيات النظام: مستقبل التنبؤ بالطاقة
إحدى مشاكل هذه الأساليب هي أن إمكانات مصادر الطاقة المختلفة ليست ثابتة في منطقة معينة. قد تكون منطقة واحدة مثالية لفترة لمصدر طاقة واحد، ولكن في فترات أخرى قد تنتج مصادر الطاقة الأخرى طاقة أكبر. كما طور الباحثون أيضًا تقييمًا مكانيًا وزمانيًا باستخدام المعلومات الجغرافية المرجعية حول الطاقة المتجددة.
يمكن استخدام نمذجة ديناميكيات النظام المقترنة بنظم المعلومات الجغرافية لتقييم الظروف الجوية المتطورة من أجل تقدير المصدر المعين في وقت معين الذي قد يوفر طاقة موثوقة. يمكن للمديرين بعد ذلك استخدام هذا لاستخدام المزيد من مصدر معين ثم تبديل المصادر في الوقت المناسب.
ففي دراسة حديثة، على سبيل المثال، تبين أن توربينات الرياح البرية يمكن أن تظهر إمكانات طويلة الأجل لتوفير فائض كبير من الطاقة للاتفيا، وإنتاج 5.5 جيجاوات من الطاقة وهو ما يتجاوز الطلب اليومي. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة للتحول إلى مصادر بديلة في الحالات التي لا تنتج فيها مصادر الرياح هذه الطاقة بشكل موثوق.[3]
تساعد هذه الدراسات في إنتاج بعض التقديرات التي يمكن لمزودي الطاقة استخدامها لتحديد مصادر الطاقة التي سيتم تركيبها وربما كيفية التحول ديناميكيًا إلى مصادر مختلفة. ومع ذلك، تظهر أبحاث أخرى أننا قد نتجاهل بعض مصادر الطاقة الطبيعية الأخرى التي يمكن الاعتماد عليها أكثر.
إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية في أفريقيا
وفي أفريقيا، تم مؤخراً استخدام نهج نظم المعلومات الجغرافية لتحديد قدرات الطاقة الحرارية الأرضية في القارة. باستخدام الطبقات الجيولوجية المواضيعية (الوحدات الصخرية والصدوع)، والطبقات الجيوفيزيائية التي تظهر تدفق الحرارة من البيانات المغناطيسية الجوية مع البيانات السيزمية، والطبقات الحرارية الأرضية التي تشمل الينابيع الساخنة والبراكين، يمكن للمرء تقدير إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية. وفي هذا النهج، تبين أن 14 منطقة في أفريقيا لديها إمكانات جيدة لاستخدام الطاقة الحرارية الأرضية، والتي يمكن أن تكون مصدر طاقة منخفض التكلفة ومنخفض التأثير ويمكن الاعتماد عليه أيضًا بشكل كبير.[4]
الدور الحاسم لنظم المعلومات الجغرافية في تخطيط الطاقة المتجددة
ومع تزايد الحاجة إلى الطاقة المتجددة، ستلعب نظم المعلومات الجغرافية دورًا حاسمًا في جمع البيانات والنماذج معًا لتقدير المكان الذي سيتم فيه استخدام مصادر متجددة معينة بشكل أفضل. الإجابات ليست واضحة دائمًا، نظرًا للطبيعة الديناميكية لكيفية تغير مصادر الطاقة المختلفة، خاصة في المستقبل مع تغير المناخ. ومع ذلك، نحن الآن في وضع أفضل لتقدير أين يمكننا الجمع بين مصادر الطاقة المختلفة لإنتاج طاقة متجددة بشكل أفضل بطريقة فعالة من حيث التكلفة وفعالة يمكن أن تساعد أيضًا في جعل هذه المصادر مجدية في السنوات القادمة.
مراجع
[1] لمعرفة المزيد حول استخدام مصادر البيانات المختلفة لتقدير إمكانات مصادر الطاقة المتجددة المختلفة في جنوب شرق آسيا، راجع: Sakti, AD, Rohayani, P., Izzah, NA وآخرون. إطار التكامل المكاني لإمكانات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية في جنوب شرق آسيا. مندوب العلوم 13، 340 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-022-25570-y.
[2] لمزيد من المعلومات حول نمذجة الانحدار المكاني ونظم المعلومات الجغرافية لتقديرات الطاقة الشمسية المحتملة، انظر: Raillani B، Mezrhab عبدالحميد، Amraqui S، وآخرون. (2022) تحليل نظم المعلومات الجغرافية المكانية القائم على الانحدار لإجراء تقييم دقيق لإمكانات الطاقة المتجددة. الطاقة من أجل التنمية المستدامة 69: 118-133. دوى: 10.1016/j.esd.2022.06.003.
[3] لمعرفة المزيد عن التقدير الزمني والمكاني لتوليد الطاقة باستخدام المصادر المتجددة، راجع: Pakere I, Kacare M, Grāvelsiņš A, et al. (2022) التحليلات المكانية لتنفيذ نظام الطاقة الذكي من خلال ديناميكيات النظام ونمذجة نظم المعلومات الجغرافية. دراسة حالة طاقة الرياح في لاتفيا. الطاقة الذكية 7: 100081. DOI: 10.1016/j.segy.2022.100081.
[4] لمزيد من المعلومات عن مصادر الطاقة الحرارية الأرضية في أفريقيا وتقديرها، انظر: Elbarbary S، عبد الظاهر M، Saibi H، وآخرون. (2022) آفاق الطاقة المتجددة للطاقة الحرارية الأرضية في القارة الأفريقية باستخدام نظم المعلومات الجغرافية. الطاقة الحرارية الأرضية 10(1): 8. DOI: 10.1186/s40517-022-00219-1.
