أصبحت الضخ الكهربائي أحد الركائز الأساسية لضمان الاستقرار والكفاءة والاستدامة في نظام الكهرباء الإسباني، وخاصة بدعم من شركات مثل إيبردرولا. يتيح هذا التقدم التكنولوجي تخزين الطاقة المتجددة والاستجابة الفورية للطلب، وهو جانب أساسي في سياق التحول في قطاع الطاقة الحالي. يجهل الكثيرون آلية عمل محطات تخزين الطاقة بالضخ وأهميتها، رغم تأثيرها الذي يتراوح بين دمج الطاقة المتجددة ومكافحة الجفاف.
تتناول هذه المقالة بالتفصيل كيفية عمل الطاقة الكهرومائية المضخوخة، والموقع الرائد لشركة إيبردرولا، والبنية التحتية الحالية في إسبانيا، والتحديات المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك، يتم شرح المزايا البيئية والاقتصادية والاجتماعية لهذه الأنواع من المحطات، وكذلك كيف تساهم بشكل حاسم في توازن النظام الكهربائي في بلدنا.
ما هي الضخ الكهربائي وما أهميته؟
الضخ الكهربائي أو الكهرومائي هو نظام يسمح بتخزين الطاقة باستخدام الماء كمتجه للطاقة. يتضمن ذلك استغلال فائض إنتاج الكهرباء، وهو عادةً ما يكون متجددًا، لرفع المياه من خزان منخفض إلى آخر أعلى ارتفاعًا. عندما يزداد الطلب على الكهرباء، يُطلق الماء المُخزّن في الخزان العلوي، ليُشغّل توربينات تُولّد الكهرباء.
هذه الآلية تحول محطات الضخ إلى "بطاريات عملاقة" حقيقية للنظام الكهربائي. بفضل هذا، ومن الممكن تحقيق أقصى استفادة من طاقة الشمس والرياح، والتي قد تضيع في أوقات انخفاض الطلب.
وبالمقارنة، فإن الضخ أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة من البطاريات الكيميائية.ولا تنتج انبعاثات ملوثة، لذا فإن مساهمتها في الاستدامة أمر ضروري.
إيبردرولا: رائدة في مجال الضخ الكهربائي على المستوى الوطني والدولي
تلعب شركة إيبردرولا دورًا رائدًا في تطوير تقنيات الضخ في إسبانيا وحول العالم. وتتمتع شركة الكهرباء المتعددة الجنسيات بأكثر من 13.100 ميجاوات من القدرة الكهرومائية المركبة، منها أكثر من 4.400 ميجاوات مخصصة لمحطات الضخ.
يعود التزام شركة إيبردرولا بالتحول في مجال الطاقة والإدارة المستدامة لموارد المياه إلى وقت طويل.، وهو ما كان جزءًا أساسيًا من استراتيجيتها منذ تأسيسها. هذا الالتزام بالابتكار ساهم في ترسيخ مكانة الشركة كشركة رائدة أوروبية في مجال تخزين الطاقة.
تشمل محطات تخزين الضخ الرئيسية لشركة إيبردرولا في إسبانيا مشاريع رمزية مثل فيلارينو سنترال في سد المندرا (كاستيلا وليون)، مجمع كورتيس لا مويلا في فالنسيا (تعتبر أكبر محطة ضخ في أوروبا)، محطة الطاقة فالبارايسو في زامورا ولل سانتياغو سيل زاريس في غاليسيافي البرتغال، البنية التحتية لـ غوفيس على نهر تاميغا.
وتسمح هذه المرافق بتوليد ما يكفي من الطاقة النظيفة والمتجددة لتلبية احتياجات ملايين المنازل.، مع توفير فوائد بيئية واجتماعية كبيرة للمجتمعات المجاورة.
كيف تعمل محطة الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ
يعتمد تشغيل محطة الضخ على وجود خزانين يقعان على ارتفاعات مختلفة. خلال أوقات انخفاض الطلب على الكهرباء (عادة في الليل أو في عطلات نهاية الأسبوع)، يتم استخدام الطاقة الفائضة للنظام لضخ المياه من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي، والاستفادة من انخفاض الطلب وانخفاض أسعار الطاقة.
في وقت لاحق، عندما يزداد الطلب ومع ارتفاع أسعار الكهرباء، يتم إطلاق المياه المخزنة في الخزان العلوي، وعندما تتساقط من خلال أنبوب صغير، يتم توليد الطاقة عن طريق تشغيل التوربينات المتصلة بمولدات كهربائية.
يمكن تكرار هذه الدورة عدة مرات حسب الضرورة، مما يؤدي إلى تحسين استخدام الموارد. بالإضافة إلى ذلك، تتضمن محطات الطاقة الحديثة أنظمة السرعة المتغيرة وطرق التحكم الأوتوماتيكي المتقدمة. التي تضبط قوة التوربينات وتشغيلها لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وتقليل التأثير البيئي.
مزايا الضخ الكهربائي مقارنة بأشكال التخزين الأخرى
تتميز الطاقة الكهرومائية المضخوخة عن غيرها من تقنيات التخزين بسبب كفاءتها العالية في استخدام الطاقة وموثوقيتها وعمر الخدمة الطويل. يمكن لمحطة تخزين الضخ أن تحقق كفاءة تصل إلى 75%، وهي نسبة أعلى بكثير من تلك الخاصة بالبطاريات التقليدية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن المرونة التشغيلية تصل إلى الحد الأقصى.، حيث يمكنهم بدء أو إيقاف توليد الطاقة في غضون دقائق.
وهذه هي المنشآت القادرة على تخزين كميات كبيرة من الطاقة (عشرات جيجاوات ساعة).وهو أمرٌ يصعب تحقيقه في معظم أنظمة البطاريات الحالية. على سبيل المثال، يُمكن لمجمع كورتيس-لا مويلا تخزين ما يصل إلى ٢٤ جيجاواط/ساعة، مما يُتيح إنتاج طاقة مستمر لأكثر من ١٦ ساعة.
وتتمثل ميزة رئيسية أخرى في مساهمتها في دمج الطاقة المتجددة المتقطعة. مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وتخزين الفائض عندما يكون هناك فائض في الإنتاج وإطلاقه عندما تكون هناك حاجة ماسة إليه.
وأخيرا، هذه البنى التحتية لا تستهلك المياه بشكل صافٍ، حيث يتم إعادة استخدام نفس التدفق مرارًا وتكرارًا بين الخزانين.
مرافق الضخ الرئيسية في إسبانيا
تتمتع إسبانيا بشبكة كبيرة من محطات تخزين الضخ، مع قدرة مثبتة تجعلها من بين القادة الأوروبيين. توجد حاليًا حوالي 5.988 ميجاوات من قدرة الضخ موزعة بين أنظمة الضخ النقية والمختلطة.، حيث تعد شركة إيبردرولا الشركة ذات الحضور الأكبر في هذا النوع من البنية التحتية.
ومن بين المرافق الأكثر أهمية يمكننا أن نذكر:
- كورتيس لا مويلا (فالنسيا):أكبر محطة ضخ في أوروبا، بقدرة توربينية تبلغ 1.804 ميجاوات وقدرة ضخ تبلغ 1.293 ميجاوات.
- فيلارينو (كاستيا وليون):محطة توليد الطاقة تقع في سد ألميندرا، بقدرة 810 ميجاوات من الطاقة العكسية.
- فالبارايسو (زامورا):لقد أتاحت التحسينات الأخيرة إضافة 60 ميجاوات من القدرة العكسية الجديدة.
- سانتياغو سيل زاريس (غاليسيا):مبتكر لدمج مشغل ثابت وبطارية احتياطية، مع 50 ميجاوات من الطاقة وحوالي 3 جيجاوات ساعة من التخزين.
- مويلا الأول والثانيمجهزة بسبعة توربينات عكسية، فهي تسمح بتوليد وضخ المياه بين خزان علوي وخزان كورتيس، والتغلب على فرق في المستوى يصل إلى 500 متر.
- فالديكاناس (كاسيريس):تشغيل محطة جديدة بقدرة 225 ميجاوات وبطارية هجينة بقدرة 15 ميجاوات.
إن تعزيز هذه البنى التحتية يسمح لإسبانيا بمواجهة نمو توليد الطاقة المتجددة بثقة. والتحديات الجديدة في مجال الطاقة التي يفرضها الخطة الوطنية المتكاملة للطاقة والمناخ (PNIEC).
الابتكار والتحسين التكنولوجي
تتطلب الاحتياجات الجديدة للنظام الكهربائي تجاوز نماذج الإدارة الهيدروليكية التقليدية. تعتبر شركة إيبردرولا رائدة في مجال التحسين التكنولوجي لمحطات الضخ، من خلال دمج أنظمة السرعة المتغيرة المتقدمة، والنماذج الحسابية لإدارة الطاقة العالية، والتقنيات الهجينة مع البطاريات التقليدية.
على سبيل المثال تم تركيب بطارية بقدرة 15 ميجاوات و 7,5 ميجاوات في الساعة في محطة فالديكاناس.بينما في سانتياغو سيل-زاريس، تتيح بطارية مصاحبة بسعة 5 ميجاوات/ساعة اتصالاً أكثر مرونة بالشبكة. هذه الابتكارات إنها تسمح بتكييف الطاقة المولدة مع التغيرات في مستوى الخزانات وتعظيم المرونة التشغيلية، وهو متطلب أساسي لدمج كميات كبيرة من مصادر الطاقة المتجددة.
وبالإضافة إلى ذلك، تحويل محطات الطاقة الكهرومائية التقليدية إلى محطات عكسية ذات توربينات ذات سرعات متغيرة وهو يمثل خيارًا ناضجًا من الناحية التكنولوجية يقلل التكاليف ويقلل أوقات التطوير ويقلل التأثير البيئي، لأنه يستفيد من البنية التحتية القائمة.
الضخ الكهربائي في مكافحة تغير المناخ والجفاف
بالإضافة إلى تخزين الطاقة، تلعب محطات الضخ دوراً رئيسياً في تنظيم موارد المياه.وتساعد الخزانات التنظيمية على تخزين المياه خلال موسم الأمطار وتعويض العجز خلال فترات الجفاف، ومنع الفيضانات وتخفيف آثار الفيضانات بالتنسيق مع الإدارات.
ويعد خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أحد المساهمات العظيمة التي تقدمها هذه التقنيات.على سبيل المثال، فإن تنفيذ محطة فالديكاناس سوف يمنع انبعاث أكثر من 200.000 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون سنويا، وذلك بفضل التكامل الأكبر لمصادر الطاقة المتجددة.
هذه البنى التحتية أيضا إنهم يعملون على توليد فرص عمل مؤهلة وتعزيز النمو الاقتصادي في المناطق الريفية، المساعدة في إنشاء السكان ودعم الشركات الصغيرة والمتوسطة المحلية من خلال العقود والعقود الفرعية.
التحديات المستقبلية: زيادة سعة التخزين
حددت الخطة الوطنية المتكاملة للطاقة والمناخ في إسبانيا هدفًا يتمثل في تخزين 2030 جيجاوات بحلول عام 22,5، وستحافظ الطاقة الكهرومائية منها على ما يقرب من 14,5 جيجاوات. ولتحقيق هذه الغاية، سيكون من الضروري مضاعفة أنظمة التخزين الحالية بمقدار سبعة أضعاف.وخاصة إذا أردنا دمج مصادر الطاقة المتجددة بشكل كامل وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي.
ومن المتوقع أن يتم تركيب ما يصل إلى 12.000 ألف ميجاوات من قدرة الضخ الإضافية في إسبانيا.، وذلك بالدرجة الأولى من خلال تحديث محطات الطاقة الحالية أو ربط الخزانات الحالية. وستكون تكاليف هذه المشاريع تنافسية للغاية، وفي كثير من الحالات أقل من 1.000 يورو/كيلوواط.
وسوف يعتمد التطور المستقبلي أيضًا على قيام الحكومة بإنشاء آليات مناسبة للأجور لهذه التقنيات. في مزادات القدرة، مع الاعتراف بالقيمة التي تضيفها إلى استقرار النظام الكهربائي.
الأثر الاجتماعي والبيئي والاقتصادي
بالإضافة إلى وظيفتها النشطة، تتمتع محطات تخزين الضخ التابعة لشركة إيبردرولا بتأثير إيجابي للغاية على البيئة الاجتماعية والاقتصادية.إن فرص العمل المباشرة وغير المباشرة الناتجة عن بناء وصيانة هذه البنى التحتية تترجم إلى فرص عمل لمئات الأسر في المناطق التي تقع فيها.
ويتضاعف التأثير على الاقتصاد المحلي، حيث ويستفيد من الاستثمار بشكل كبير الشركات والموردين المحليين.وعلاوة على ذلك، فإن التحسن في جودة المياه، وإعادة استخدام الموارد بشكل مستمر، والتأثير البيئي المنخفض لاستخدام الخزانات وخطوط الأنابيب القائمة، يعزز الطبيعة المستدامة لهذه المرافق.
بالإضافة الى، عمر محطة الضخ طويل بشكل استثنائي، مما يضمن عقودًا من الخدمة ويجعلها استثمارًا مربحًا بشكل خاص للمجتمع ككل.
لقد رسخت الضخ الكهربائي مكانتها كتكنولوجيا أساسية لاستقرار وكفاءة نظام الكهرباء الإسباني. بفضل ريادة شركة إيبردرولا، وابتكاراتها التكنولوجية المتواصلة، واستخدامها الذكي للموارد المائية، تتمكن إسبانيا من مواجهة تحديات التحول في مجال الطاقة والتكامل الشامل لمصادر الطاقة المتجددة بثقة. فإلى جانب توليد الكهرباء النظيفة، توفر محطات تخزين الطاقة بالضخ فوائد اجتماعية واقتصادية وبيئية كبيرة، مما يعزز التنمية المحلية ويساهم في مكافحة تغير المناخ والإدارة الفعالة للمياه. ولا شك أن الطاقة الكهرومائية بالضخ ستواصل اكتساب أهمية متزايدة في السنوات القادمة، ليس فقط كـ"بطارية" للنظام، بل كمحرك للتقدم والاستدامة في جميع أنحاء البلاد.
