اكتسبت موارد الطاقة المتجددة ولا سيما الألواح الشمسية على الأسطح زخمًا متزايدًا خلال السنوات الماضية، غير أن الاستهلاك المحلي للطاقة الشمسية الكهروضوئية يظل محدودًا بسبب الارتباط السالب بين ذروة إنتاج الطاقة الشمسية وبين أحمال الاستهلاك السكني، إذ يتولد الفائض نهارًا حين يقل الطلب المنزلي ويشتد الطلب مساء حين يغيب الإنتاج، وتتناول هذه الدراسة حالات متنوعة لتعظيم استهلاك الطاقة المتجددة داخل المجمعات السكنية التي تضم مساكن مزودة بألواح شمسية وأخرى غير مزودة بها، وتنطلق من أن حلول التخزين والتبادل الداخلي بين المساكن قد تحول الفائض المهدر إلى استهلاك محلي مفيد، وأن المقارنة المنظمة بين هذه الحلول وتركيباتها تقدم أساسًا لتصميم مجمعات سكنية أكثر استقلالًا عن الشبكة العامة، وتتضاعف أهمية هذه القضية مع انتشار الأسطح الشمسية في الأحياء السكنية وتحول المنازل من مستهلكة للطاقة إلى منتجة لها جزئيًا، ما يخلق فائضًا نهاريًا يحتاج إلى إدارة ذكية داخل المجمع السكني نفسه بدل تصديره بلا عائد مجز، ومن هنا تتجه الأنظار إلى حلول جماعية داخل المجمع تتجاوز منطق الحل الفردي المنعزل لكل مسكن على حدة
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت الدراسة إلى تحليل حالات تعظيم استهلاك الطاقة المتجددة في المجمعات السكنية، وهي التخزين المحلي للطاقة والتخزين المجتمعي والتبادل الداخلي بين المساكن، بتحليل ست حالات تشمل الحالات الثلاث منفردة ومركبة، وطورت الدراسة نموذج أمثلة معممًا بقيود محددة لكل حالة، وابتدعت مؤشرات لقياس التبادل مع الشبكة واستهلاك الطاقة المتجددة في الحالات المختلفة قياسًا كميًا، وحللت الأداء لمجمع سكني مكون من خمسة مساكن عبر أسبوع صيفي، ثم قيمت أداء كل حالة في فصول السنة المختلفة، وأجرت تحليل حساسية لسعات التخزين المختلفة محلية ومجتمعية، وختمت بتحليل تقني اقتصادي لأربع تقنيات بطاريات واسعة الاستخدام بمراعاة اعتبارات الكلفة والجوانب الفنية المتنوعة، وصيغ نموذج الأمثلة بقيود محددة لكل حالة تراعي طبيعتها التشغيلية، بما يجعل المقارنة بين الحالات الست منضبطة على أساس موحد لا يفضل حالة على أخرى بفروض متفاوتة
ثانيًا: أبرز النتائج
النتيجة الأولى: يحقق التخزين المجتمعي أعلى استهلاك للطاقة المتجددة حين تنظر الدراسة إلى كل حالة على حدة، متفوقًا على التخزين المحلي والتبادل الداخلي منفردين
النتيجة الثانية: تحقق التركيبة الشاملة من التبادل الداخلي والتخزين المجتمعي معًا أعلى خفض في الكلفة وأدنى اعتماد على الشبكة وأعلى استهلاك للطاقة المتجددة بين الحالات كلها
النتيجة الثالثة: يتغير أداء الحالات بتغير الفصول وسعات التخزين، بما أظهره تحليل الحساسية وتقييم الأداء الموسمي، وهو ما يجعل اختيار الحل الأنسب قرارًا مرتبطًا بظروف المجمع السكني وأحماله
النتيجة الرابعة: يقدم التحليل التقني الاقتصادي لتقنيات البطاريات الأربع صورة مقارنة لكلفة الحلول وجدواها الفنية، بما يدعم اختيار تقنية التخزين المناسبة لكل تركيبة من التركيبات المدروسة
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تقدم الدراسة إرشادًا عمليًا لمصممي المجمعات السكنية ومديري الطاقة المجتمعية، إذ تبين أن الجمع بين التبادل الداخلي والتخزين المجتمعي يتفوق على الحلول المنفردة في خفض الكلفة وتقليل الاعتماد على الشبكة ورفع استهلاك المتجددات، وتنبه إلى أن مشاركة التخزين على مستوى المجمع أكفأ من احتجازه داخل كل مسكن على حدة، كما تفيد نتائجها شركات المرافق وصانعي سياسات الطاقة في تصميم تعريفات وحوافز تشجع المجمعات السكنية على تبني حلول التخزين المشترك والتبادل الداخلي، وتمتد فائدتها إلى المجمعات الجديدة والقائمة التي تسعى إلى رفع حصتها من الطاقة النظيفة المنتجة على أسطحها، كما تمنح نتائج تحليل الحساسية مصممي الأنظمة قاعدة لاختيار سعة التخزين المناسبة دون مبالغة في الاستثمار، إذ لا تعني السعة الأكبر دائمًا أداء أفضل بلا حدود اقتصادية وفنية
وخلاصة القول إن تعظيم استهلاك الطاقة المتجددة في المجمعات السكنية يتحقق بأفضل صورة حين يتكامل التبادل الداخلي بين المساكن مع التخزين المجتمعي المشترك، فتتحول فائضات الأسطح الشمسية إلى خفض ملموس في الكلفة والاعتماد على الشبكة، وهو ما يجعل المجمعات السكنية شريكًا فاعلًا في الانتقال الطاقي لا مجرد متلقية سلبيًا لخدمته
