كهربة يمكن أن تطغى على شبكات الطاقة. تراهن الشركات الناشئة على الذكاء الاصطناعي للتأكد من عدم حدوث ذلك

• إن شبكات الطاقة اليوم غير قادرة على مواكبة الطلب المكثف الذي ينهال عليها.
• وتعمل الشركات الناشئة على إصلاح هذه المشكلة، ويراهن المستثمرون على أن الذكاء الاصطناعي والبيانات سوف يلعبان دورًا رئيسيًا.
• هذه المقالة جزء من سلسلة “تحويل الأعمال: البنية التحتية”، وهي سلسلة تستكشف التطورات التي تعيد تشكيل البنية التحتية في الولايات المتحدة.

ومع وصول المزيد من السيارات والمواقد وأنظمة التدفئة إلى الكهرباء، فسوف يفرض قدر كبير من الضغوط على الشبكات التي عمرها عقود من الزمن في الولايات المتحدة وأوروبا.

وفي الولايات المتحدة، يزيد عمر أكثر من 70% من خطوط النقل عن 25 عاما، في حين يتجاوز عمر حوالي 40% من شبكات التوزيع في أوروبا 40 عاما. ومن الممكن أن تؤدي البنية التحتية المعيبة إلى انقطاع التيار الكهربائي، أو التعرض للهجمات السيبرانية، أو غير ذلك من حالات الطوارئ.

ويتم توزيع نظام الطاقة، الذي تم بناؤه للغاز والفحم، بشكل متزايد، حيث يتم توليد الطاقة بعيدًا عن الشاطئ وعلى الأسطح. لا توجد خطوط كهرباء كافية لتوصيل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية بالمنازل والشركات التي يحتمل أن تكون على بعد أميال.

قالت وكالة الطاقة الدولية إنه لتحقيق هدف اتفاق باريس المتمثل في إبقاء ظاهرة الاحتباس الحراري أقل من 1.5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة، يجب أن تتضاعف قدرة الطاقة المتجددة ثلاث مرات بحلول عام 2030، ويجب مضاعفة الاستثمار العالمي في الشبكات، إلى 600 مليار دولار سنويا.

لكن مشاريع البنية التحتية مكلفة وتستغرق وقتا طويلا. على الصعيد العالمي، تكافح مشاريع الطاقة للتغلب على عقبات الترخيص. ومن المتوقع أن تستغرق المشاريع التي سيتم الانتهاء منها في الولايات المتحدة في عام 2022 خمس سنوات في المتوسط ​​ليتم ربطها بالشبكة الأمريكية، في حين يتعين على المشاريع في المملكة المتحدة الانتظار لمدة تصل إلى 15 عامًا. مثل الطريق السريع في ساعة الذروة، يمكن أن تصبح الخطوط مزدحمة ومغلقة، مما يؤدي إلى إبطاء تدفق الطاقة، والتسبب في انقطاع التيار الكهربائي، وإلحاق الضرر بالبنية التحتية.

وتتفاقم المشكلات مع توصيل المزيد من السيارات الكهربائية وأنظمة التدفئة بالشبكة. وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن يؤدي زيادة التصنيع المحلي في الولايات المتحدة إلى زيادة الطلب على الطاقة. وقال المستثمرون لموقع Business Insider إن حرب روسيا في أوكرانيا سلطت الضوء على أمن الطاقة وتقلب الأسعار.

إنه يرسم صورة لنظام هش – لكن المستثمرين متفائلون بشأن الحلول ويدعمون الشركات الناشئة التي تضع نفسها على هذا النحو. يراهن الكثيرون على الذكاء الاصطناعي للمساعدة في تحسين البنية التحتية الحالية.

وقال راجيش سواميناثان، الشريك في شركة خوسلا فنتشرز، وهي شركة أمريكية لرأس المال الاستثماري، لـ BI: “يجب علينا ألا نترك أي حجر دون أن نقلبه، سواء على المستوى الفني أو السياسي، لمواجهة هذه التحديات”.

جعل الشبكات الذكية حقيقة واقعة

تم نقل البيانات عبر شبكة طاقة وطنية لأول مرة في عام 2016. وأشاد العاملون في الصناعة بهذه الخطوة باعتبارها ثورة تمهد الطريق لنظام آلي أكثر ذكاءً يمكنه تعديل استهلاك الطاقة لتقليل الضغط على الشبكة. والفكرة هي أنه من خلال موازنة الشبكات بشكل أفضل، يمكن لمقدمي الخدمات تجنب إطلاق مصادر الطاقة الملوثة خلال أوقات الذروة أو عندما لا تكون الشمس مشرقة ولا تهب الرياح.

لكن في الآونة الأخيرة فقط، تمكن مشغلو الشبكة من معرفة مقدار السعة المستخدمة في الوقت الفعلي أو مقدار الكهرباء المتدفقة عبر الكابل، كما قال أندريس دانكوسا، الشريك في صندوق رأس المال الاستثماري TheVentureCity في المرحلة المبكرة ومقره في أوروبا.

وقال دانكوسا إنه يمكن للمشغلين استخدام التكنولوجيا الجديدة والذكاء الاصطناعي لجمع البيانات حول الجهد الكهربي والسعة والبنية التحتية للشبكة والاستخدام لتخطيط الطاقة التي يجب أن تذهب إلى أي مكان في وقت معين، مما يساعد على تجنب الازدحام والانسداد. وأضاف أن هذا “شيء لم يكن من الممكن أن يحدث قبل بضع سنوات”.

وقالت سواميناثان إن الشبكة الأمريكية غير فعالة لأنها لا تقوم بعمل جيد في تخصيص الطاقة أينما ومتى تشتد الحاجة إليها. وقال: “بدلاً من إصلاح الشبكة بأكملها، يمكننا معالجة ذلك بسرعة وسهولة من خلال العدادات الذكية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي والمثبتة على الحافة”، في إشارة إلى العدادات الذكية في المنزل أو عند نقطة الاستهلاك.

تقاطع الطاقة والذكاء الاصطناعي

يمكن للعدادات الذكية، التي تشكل جوهر بعض استراتيجيات رقمنة الشبكة، مراقبة الجهد الكهربي وسعة الشبكة وجودة الطاقة. يتم استخدام هذه البيانات لمنع وإدارة الانقطاعات والاضطرابات، ولوضع نموذج للعرض والطلب المستقبلي، ولإعادة توجيه الطاقة عند ازدحام الشبكة. يمكن للبعض أيضًا تتبع مقدار الطاقة التي يولدها المستهلكون.

وقد خصصت وزارة الطاقة الأميركية 8.4 مليون دولار لتكنولوجيات تعزيز الشبكة، بما في ذلك العدادات الذكية.

وتأمل الشركات الناشئة التي تبيعها في تخفيف الضغط الناتج عن البنية التحتية المادية للشبكة والسماح للمشغلين ببذل المزيد من الجهد باستخدام البنية التحتية المتوفرة لديهم.

وأشار Dancausa إلى شركته Plexigrid، التي طورت مجموعة من أدوات برمجيات الذكاء الاصطناعي لضبط استهلاك الطاقة المنزلية تلقائيًا بناءً على الاستخدام في وقت معين. تستخدم شركة Bidgely، وهي شركة ناشئة ضمن محفظة سواميناثان، الذكاء الاصطناعي أيضًا للمساعدة في التوفيق بين العرض والطلب على الطاقة.

أخبر المستثمرون BI أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يغير كيفية دفع المستهلكين مقابل الطاقة والتفاعل معها.

تتخيل فيكتوريا ماكيفور، مستشارة شركات الطاقة الناشئة والتي كانت سابقًا مستثمرة في الصندوق العالمي لتكنولوجيا المناخ الأوروبية، مستقبلًا حيث تملي تعريفات الطاقة متى يتم تشغيل الأجهزة كثيفة الاستخدام للطاقة. وقالت: “سيكون من الماضي أن تقوم بتشغيل الغسالة وقتما تشاء”. “سيتم تشغيل غسالتك في وقت ما من اليوم عندما يكون ذلك منطقيًا، ولن تفكر في الأمر كثيرًا.”

وأضافت: “الأشياء في منزلك ستتحرك بطريقة ذكية وفقاً لأسعار الطاقة”.

وقد بدأت بعض التعريفات المرنة وبرامج استعادة الأموال التي تحفز استخدام الطاقة خارج أوقات الذروة في الظهور، مثل تلك التي تديرها شركة National Grid في المملكة المتحدة، وOVO، وOctopus Energy.

يمكن لمقدمي البنية التحتية أيضًا استخدام الذكاء الاصطناعي لمراقبة الشبكات.

تستخدم شركة Enline، وهي شركة برتغالية ناشئة، الذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية، أو النسخ المتماثلة الافتراضية للأصول الواقعية، للمراقبة التنبؤية وفي الوقت الحقيقي للبنية التحتية للشبكة. وتقول الشركة إن تقنيتها تسمح للعملاء بنمذجة أعطال الطاقة واكتشافها، وتقليل فقدان نقل الطاقة، وتحليل تأثيرات الأحداث الجوية، ومراقبة النباتات لمنعها من الاتصال بخطوط الكهرباء، مما قد يسبب حرائق الغابات. تستخدم شركة Overstory، وهي شركة ناشئة في أمستردام، أيضًا الذكاء الاصطناعي وبيانات الأقمار الصناعية لمراقبة الغطاء النباتي لشركات المرافق لتقليل هذه المخاطر.

طرح البرامج والأجهزة بالتوازي

يفضل أصحاب رأس المال الاستثماري الاستثمار في شركات البرمجيات التي تعالج المشكلات الكبيرة لأنها يمكن أن تتوسع بسرعة وبتكاليف منخفضة.

لكن تيموثي بارات، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Gridware، قال إن الخوف يكمن في أن الاعتماد على البرمجيات الخاصة بالشبكة قد يؤدي إلى تأجيل عمليات بناء البنية التحتية الحيوية وتحديثها.

وقال: “لا يمكن أن يكون هناك أي تأخير”، مضيفًا أن التعزيزات المعتمدة على البرمجيات لن تكون “كافية تقريبًا” لتحقيق أهداف المناخ في كاليفورنيا، حيث يعيش.

يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي في جعل البنية التحتية المادية أكثر كفاءة أيضًا.

تقوم برامج الشبكة بتوصيل أجهزة استشعار بأعمدة خطوط النقل التي تقوم بتقييم موقعها 6000 مرة في الثانية. ويستخدم الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لمعالجة البيانات واكتشاف المشكلات للمساعدة في تجنب انقطاع الخدمة وزيادة مرونة الشبكة. وقال بارات إن هذا بدوره يحرر المزيد من الموارد لبناء البنية التحتية.

يتم أيضًا تطبيق الذكاء الاصطناعي التوليدي، وهو التقنية التي تدعم ChatGPT، في صناعة الطاقة. وتقول بعض الشركات الناشئة، مثل Verse وReel، إنها تستخدمها للمساعدة في تسريع التعاقد على المشاريع. وقد قامت شركة Gridcog، وهي شركة ناشئة في لندن جمعت مؤخرا 4.2 مليون دولار من صناديق رأس المال الاستثماري، بتطوير منصة لنمذجة ومحاكاة مشاريع الطاقة المتجددة، بحيث تتمكن سلسلة سوبر ماركت، على سبيل المثال، من تحديد المتاجر والمستودعات الأكثر ملاءمة للطاقة الشمسية.

وفي الوقت نفسه، تقول الشركة الاسكتلندية الناشئة Continuum Industries إنها طورت منصة للذكاء الاصطناعي تتيح للمطورين رسم خطوط خطوط الكهرباء وتحليل خطط البنية التحتية بناءً على تأثيرها البيئي والاجتماعي، والمتطلبات الهندسية، والتكلفة.

الابتكار حول الشبكة

وقال المستثمرون لـ BI إن العديد من هذه الشركات الناشئة تبيع منتجاتها لشركات المرافق، الأمر الذي قد يكون بطيئًا وبيروقراطيًا. يمكن أن يعيق ذلك تحديث الشبكة ويعيق نمو الشركات الناشئة، حيث قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لتأمين صفقة مع المرافق ونشر التكنولوجيا الخاصة بها.

ووصف دنكان تورنر، الشريك العام في شركة رأس المال الاستثماري SOSV، الأمر بأنه عرض صعب بالنسبة لأصحاب رأس المال المغامر الذين يرغبون في دعم الشركات الناشئة التي يمكنها التوسع بسرعة وعلى نطاق واسع. وقال: “إما أن تكتشف الحكومات والمرافق كيفية التحرك بشكل أسرع، أو سيستمر القطاع الخاص في إيجاد طرق للابتكار حول الشبكة”.

وقال تورنر إن شركته تتطلع إلى فرص تخزين الطاقة على المدى الطويل، مثل البطاريات والهيدروجين، لتجنب التعامل مع الشبكات والاضطرار إلى البيع لشركات المرافق. يمكن للبطاريات تخزين الطاقة النظيفة لاستخدامها لاحقًا – عندما لا تكون الشمس مشرقة ولكن الطلب على الطاقة مرتفع – ويمكن بيعها مباشرة للمستهلكين باستخدام الألواح الشمسية الخاصة بهم.

وقال ماكيفور إن الشبكات كانت شبكات بسيطة نسبيًا. لكن أنظمة اليوم لديها بنية تحتية موزعة مترامية الأطراف مع أنظمة الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة، حيث يتم شراء الطاقة بأسعار أرخص ونشرها عندما تكون أكثر تكلفة تقليديا. وقال ماكيفور إن هذا يجعلها “أكثر تعقيدًا بلا حدود”.

وأضافت أن البرمجيات هي جوهر التأكد من أنها تعمل بشكل جيد.