دور نظم المعلومات الجغرافية في تخطيط الطاقة المتجددة

أصبحت مصادر الطاقة المتجددة، بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية على وجه الخصوص، أقل تكلفة في التشغيل بشكل متزايد، مما يوفر فرصة جيدة للشركات التي تقدم الخدمات للمنازل ومقدمي الطاقة.

مع تزايد شيوع مصادر الطاقة المتجددة، أصبحت إدارة هذه الموارد أمراً بالغ الأهمية، وخاصة أن كمية الطاقة المنتجة من هذه المصادر قد تختلف في أوقات مختلفة. وتنشأ الفرص والتحديات مع تزايد شيوع هذه المصادر، وخاصة فيما يتصل بتحديد المصادر المتجددة التي ينبغي استغلالها على أفضل وجه في مناطق معينة.

إمكانات الطاقة المتجددة في جنوب شرق آسيا: التركيز الإقليمي

في جنوب شرق آسيا (التي تغطي حوالي 4.5 مليون كيلومتر مربع)، من المتوقع أن يزيد استخدام مصادر الطاقة المتجددة بنسبة 23% بحلول عام 2025. ومع ذلك، فإن أحد التحديات التي تواجه جنوب شرق آسيا هو تحديد نوع الطاقة المتجددة الذي يجب تثبيته في مواقع معينة. في نهج جديد تم تطبيقه لهذه المنطقة، جمع الباحثون المعلومات حول إمكانات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية لإنشاء نموذج مؤشر ملاءمة لمواقع مختلفة لهذه المصادر للطاقة.

رسم خرائط إمكانات الطاقة المتجددة: نهج متعدد الطبقات

وباستخدام بيانات الأقمار الصناعية وبيانات النمذجة المناخية والبيانات الجدولية حول الإمكانات، تمكن الباحثون من النظر إلى المناطق الحضرية والريفية وتقدير إمكاناتها. وبعد دمج البيانات، تم تراكبها على موقعها، باستخدام دقة 1 كم، والبنية التحتية للطاقة المختلفة مقارنة بالمواقع المعينة. ثم تمت مقارنة النتائج بقاعدة بيانات محطة الطاقة العالمية التابعة لمعهد الموارد العالمية (WRI) لمعرفة الطاقة الكامنة التي يمكن توليدها.

البيانات المكانية المتقدمة لتقدير الطاقة

بالنسبة لتقديرات إنتاج الطاقة من المسطحات المائية، تم استخدام البيانات من مخطط الملاحة التشغيلية لوكالة رسم الخرائط الدفاعية الأمريكية (DMA). تم استخدام البيانات المكانية من مهمة مقياس الانبعاثات والانعكاس الحراري المتقدم المحمول في الفضاء (ASTER)، ونموذج الارتفاع الرقمي العالمي 2 (GDEM2)، وبيانات ارتفاع التضاريس متعددة الدقة العالمية (GMTED) من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS)، ومجموعة بيانات الارتفاع الوطنية (NED) من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

ساعدت ظروف الإضاءة وتقديرات الطقس في توفير الإمكانات لمصادر الطاقة المختلفة، وخاصة مصادر الرياح والطاقة الشمسية.

نماذج المناخ والتحقق من صحة مصادر الطاقة

تساعد نماذج المناخ في إنتاج التنبؤات الخاصة بالمناطق المحددة، وتم التحقق من صحة البيانات باستخدام مجموعات بيانات محطة الأمطار التابعة لمركز مناخ الأمطار العالمي (GPCC) ودرجة حرارة السطح ومقارنتها أيضًا ببيانات نظام التنبؤ بالمناخ (CFSv2). كما تم تقدير الطلب من مناطق مختلفة وكذلك التوزيع على نحو مماثل من مصادر البيانات المتاحة.

الاستخدام الأمثل للطاقة المتجددة في جنوب شرق آسيا

ينتج النموذج توقعات محددة سمحت للباحثين بمقارنة مصادر الطاقة أو مجموعة مصادر الطاقة الأكثر ملاءمة. تشير النتائج إلى أن 143،901،600 هكتار يمكن نشر الطاقة الشمسية، وكانت الرياح المصدر الثاني الأكثر شيوعًا (39،618،300 هكتار)، تليها مجموعة من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح (37،302،500 هكتار)، والطاقة الكهرومائية (7،665،200 هكتار)، والطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية مجتمعة (3،792،500 هكتار)، والطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح مجتمعة (582،700 هكتار) سيكون النشر الأمثل في جنوب شرق آسيا.^[1]

تكييف استراتيجيات الطاقة المتجددة مع تغير المناخ

يحاول الباحثون باستمرار تحسين التقديرات لتحديد إمكانات الطاقة المتجددة في مناطق مختلفة. وعلى وجه الخصوص، مع بدء تغير المناخ في التأثير على مناطق مختلفة، قد 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 ديناميكيات النظم ونظم المعلومات الجغرافية: مستقبل التنبؤ بالطاقة

إن إحدى المشاكل التي تعيب هذه الأساليب هي أن الإمكانات المتاحة لمصادر الطاقة المختلفة ليست ثابتة في منطقة معينة. فقد تكون منطقة ما مثالية لفترة زمنية معينة لمصدر واحد للطاقة، ولكن في فترات أخرى قد تنتج مصادر طاقة أخرى قدراً أعظم من الطاقة. كما طور الباحثون تقييماً مكانياً وزمنياً باستخدام معلومات مرجعية جغرافية عن الطاقة المتجددة.

يمكن استخدام نمذجة ديناميكيات النظام إلى جانب نظم المعلومات الجغرافية لتقييم الظروف الجوية المتطورة من أجل تقدير المصدر المحدد الذي قد يوفر طاقة موثوقة في وقت معين. ومن ثم يمكن للمديرين استخدام ذلك لزيادة استخدام مصدر معين ثم تبديل المصادر في الوقت المناسب.

على سبيل المثال، أظهرت دراسة حديثة أن توربينات الرياح البرية قد تظهر إمكانات طويلة الأجل لتوفير فائض كبير من الطاقة للاتفيا، حيث تنتج 5.5 جيجاوات من الطاقة تتجاوز الطلب اليومي. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى التحول إلى مصادر بديلة في الحالات التي لا تنتج فيها مصادر الرياح هذه الطاقة بشكل موثوق.^[3]

تساعد هذه الدراسات في التوصل إلى بعض التقديرات التي يمكن لمقدمي الطاقة استخدامها لتحديد مصادر الطاقة التي يتعين عليهم تركيبها وربما كيفية التحول بشكل ديناميكي إلى مصادر مختلفة. ومع ذلك، تشير أبحاث أخرى إلى أننا قد نتجاهل بعض مصادر الطاقة الطبيعية الأخرى التي تعتبر أكثر موثوقية.

إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية في أفريقيا

في أفريقيا، تم استخدام نهج نظم المعلومات الجغرافية مؤخرًا لتحديد القدرات الحرارية الأرضية للقارة. باستخدام الطبقات الجيولوجية الموضوعية (وحدات الصخور والصدوع)، والطبقات الجيوفيزيائية التي تُظهر تدفق الحرارة من البيانات المغناطيسية الجوية مع البيانات الزلزالية، والطبقات الحرارية الأرضية التي تشمل الينابيع الساخنة والبراكين، يمكن للمرء تقدير إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية. في هذا النهج، تبين أن 14 منطقة في أفريقيا لديها إمكانات جيدة لاستخدام الطاقة الحرارية الأرضية، والتي يمكن أن تكون مصدرًا للطاقة منخفض التكلفة ومنخفض التأثير ويمكن الاعتماد عليها أيضًا.^[4]

الدور الحاسم لنظم المعلومات الجغرافية في تخطيط الطاقة المتجددة

مع تزايد الحاجة إلى الطاقة المتجددة، سوف تلعب نظم المعلومات الجغرافية دوراً حاسماً في جمع البيانات والنماذج معاً لتقدير أفضل السبل لاستخدام مصادر متجددة معينة. ولا تكون الإجابات واضحة دائماً، نظراً للطبيعة الديناميكية لكيفية تباين مصادر الطاقة، وخاصة في المستقبل مع تغير المناخ. ومع ذلك، أصبحنا الآن في وضع أفضل لتقدير أفضل السبل لدمج مصادر الطاقة المختلفة لإنتاج طاقة متجددة أفضل بطريقة فعالة من حيث التكلفة والكفاءة، وهو ما قد يساعد أيضاً في جعل هذه المصادر مجدية في السنوات القادمة.

مراجع

[1] لمزيد من المعلومات حول استخدام مصادر البيانات المختلفة لتقدير إمكانات مصادر الطاقة المتجددة المختلفة في جنوب شرق آسيا، انظر: Sakti, AD, Rohayani, P., Izzah, NA وآخرون. إطار التكامل المكاني لإمكانات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية في جنوب شرق آسيا. ممثل 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 إمكانات الطاقة الشمسية، انظر: رايلاني ب، مزراب عبد الحميد، أمراكي س، وآخرون (2022) تحليل نظم المعلومات الجغرافية المكاني القائم على الانحدار لتقييم دقيق لإمكانات الطاقة المتجددة. الطاقة من أجل التنمية المستدامة 69: 118–133. DOI: 10.1016/j.esd.2022.06.003.

[3] لمزيد من المعلومات حول التقدير الزمني والمكاني لتوليد الطاقة باستخدام مصادر متجددة، انظر: Pakere I، Kacare M، Grāvelsiņš A، et al. (2022) Spatial analysis of smart energy system implementation through system dynamics and GIS modelling. Wind power case study in Latvia. الطاقة الذكية 7: 100081. DOI: 10.1016/j.segy.2022.100081.

[4] لمزيد من المعلومات حول مصادر الطاقة الحرارية الأرضية في أفريقيا وتقديرها، انظر: Elbarbary S, Abdel Zaher M, Saibi H, et al. (2022) Geothermal renewable energy prospects of the Africancontinent using GIS. الطاقة الحرارية الأرضية 10(1): 8. DOI: 10.1186/s40517-022-00219-1.

مقالات ذات صلة