تصميم منظومة طاقة متجددة هجينة متعددة المصادر (الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، والكتلة الحيوية، والهيدروجين) لتحقيق الاستدامة

الملخص

تتناول هذه الدراسة تصميم وتقييم منظومة هجينة متعددة المصادر متكاملة تضم الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية والهيدروجين، بهدف تحقيق إمداد طاقة آمن ومستدام لمنطقة تقع في الجنوب الليبي؛ حيث تم تطوير نموذج المنظومة وتحسينه اعتمادًا على تحليل ساعي على مدار عام كامل (8,760 h) لضمان التوازن بين الإنتاج والاستهلاك، وتحقيق أعلى موثوقية تشغيلية وتغطية الحمل الكهربائي بالكامل بأدنى تكلفة مستوية لإنتاج الكهرباء (LCOE) والهيدروجين (LCOH)والميثان (LCOCH4)، وقد تم تحديد السعات المثلى لمكونات النظام من خلال عملية التحسين دون افتراض قدرات مسبقة، فبلغت القدرة المركبة للطاقة الشمسية الكهروضوئية 925 MW، وطاقة الرياح 1400 MW، ومنظومة الكتلة الحيوية 195 MW، ومنظومة الهيدروجين 1000 MW تشمل وحدات التحليل الكهربائي والتخزين وخلايا الوقود، وأظهرت نتائج المحاكاة أن النظام المقترح قادر على تلبية كامل الطلب الكهربائي دون انقطاع (LPSP = 0)، مع مساهمة الطاقة الشمسية بنحو 37% من إجمالي الطاقة المنتجة، وطاقة الرياح بنحو 48%، والكتلة الحيوية بنسبة 10%، في حين تمت تغطية نحو 5% من إجمالي الأحمال الكهربائية عبر منظومة الهيدروجين، مما يبرز الدور المحوري لهذا المورد في تعزيز استقرارية المنظومة وتكاملها، وبلغ إجمالي رأس المال الاستثماري للمنظومة نحو 20 مليار دولار، في حين بلغت التكلفة المستوية للكهرباء حوالي 0.2401 $/kWh، وتكلفة إنتاج الهيدروجين نحو 2.84 $/kg، بينما بلغت تكلفة إنتاج الميثان حوالي 0.283 $/kg، وقدرت فترة استرداد رأس المال الاستثماري بنحو 15 سنة، بينما ساهمت المنظومة المقترحة في تجنب انبعاثات غازية تقارب نحو 8.4M ton سنوياً من انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون. ومن شأن هذه النتائج تعزيز دور الطاقات المتجددة في تحقيق الاستراتيجية الليبية لجعل نصيب الطاقات المتجددة