الجدوى الاقتصادية لتطوير محطات الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ في السعودية: تحليل التكامل مع الشبكة الكهربائية ودعم الطاقة المتجددة

ما هي الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ وكيف تعمل؟

تعد الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ (Pumped Storage Hydropower - PSH) تقنية تخزين طاقة واسعة النطاق تعتمد على خزانين للمياه على ارتفاعات مختلفة. خلال فترات انخفاض الطلب على الكهرباء أو زيادة توليد الطاقة المتجددة، تُستخدم الكهرباء الزائدة لضخ المياه من الخزان السفلي إلى العلوي. وعند الحاجة إلى الطاقة، يتم إطلاق المياه من الخزان العلوي عبر توربينات لتوليد الكهرباء، مما يوفر استجابة سريعة لتقلبات الشبكة.

تتميز هذه التقنية بكفاءة عالية تتراوح بين 70% و85%، وعمر تشغيلي يصل إلى 50-60 عاماً، مما يجعلها حلاً اقتصادياً لتخزين الطاقة على المدى الطويل. في السعودية، حيث تتزايد حصة الطاقة المتجددة في مزيج الكهرباء، تصبح PSH أداة حاسمة لموازنة العرض والطلب.

ما هي الجدوى الاقتصادية لمحطات PSH في السعودية؟

تعتمد الجدوى الاقتصادية على عدة عوامل: تكلفة الإنشاء (تتراوح بين 1,500 و2,500 دولار لكل كيلوواط)، وفروق أسعار الكهرباء بين أوقات الذروة والانخفاض، وتكاليف التشغيل والصيانة المنخفضة. في السعودية، يمكن أن تحقق محطات PSH عوائد مجزية نظراً لارتفاع الطلب على الكهرباء في الصيف وزيادة توليد الطاقة الشمسية خلال النهار.

تشير دراسة أجرتها هيئة تنظيم المياه والكهرباء السعودية إلى أن دمج PSH مع مشاريع الطاقة الشمسية يمكن أن يخفض تكلفة الكهرباء بنسبة 15-20% مقارنة بالاعتماد على التخزين بالبطاريات. كما أن استخدام المياه المعالجة أو المياه الجوفية يقلل من التأثير البيئي.

كيف تدعم PSH تكامل الطاقة المتجددة في الشبكة السعودية؟

تساهم PSH في حل تحدي التقطع (Intermittency) لمصادر الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح. فعندما يزيد الإنتاج عن الحاجة، يتم تخزين الفائض عبر الضخ، وعند انخفاض الإنتاج أو ارتفاع الطلب، يتم توليد الكهرباء من المياه المخزنة. هذا يضمن استقرار الشبكة ويقلل الحاجة إلى محطات احتياطية تعمل بالوقود الأحفوري.

وفقاً لتقرير وزارة الطاقة السعودية، من المتوقع أن تصل القدرة المركبة للطاقة المتجددة إلى 58.7 جيجاواط بحلول 2030. لتكامل هذه القدرات، تحتاج الشبكة إلى 10-15 جيجاواط من سعة التخزين، يمكن أن توفر PSH جزءاً كبيراً منها بتكلفة أقل من البطاريات.

هل توجد مشاريع PSH قائمة أو مخطط لها في السعودية؟

نعم، أعلنت المملكة عن عدة مشاريع طموحة. من أبرزها مشروع محطة ضخ وتخزين في منطقة عسير بقدرة 2,000 ميجاواط، بالتعاون مع شركة سيمنز. كما تدرس هيئة تنظيم المياه والكهرباء مواقع محتملة في الطائف وتبوك. هذه المشاريع تستهدف البدء بالتشغيل بين 2028 و2030.

بالإضافة إلى ذلك، وقعت شركة أكوا باور اتفاقية لتطوير مشروع PSH في منطقة حائل بقدرة 1,500 ميجاواط، باستخدام المياه المعالجة. هذه المشاريع تعكس التزام السعودية بتنويع مصادر الطاقة وتحقيق أهداف رؤية 2030.

ما هي التحديات التي تواجه تطوير PSH في السعودية؟

أهم التحديات هي التكلفة الرأسمالية العالية، والحاجة إلى تضاريس مناسبة (ارتفاعات كبيرة وقرب من مصادر المياه)، واستهلاك المياه في بلد يعاني ندرتها. ومع ذلك، يمكن التغلب على هذه التحديات باستخدام المياه المعالجة أو المياه الجوفية المالحة، واختيار مواقع طبيعية مثل الجبال أو السدود القائمة.

تشير دراسة من جامعة الملك فهد للبترول والمعادن إلى أن تكلفة تخزين الطاقة باستخدام PSH في السعودية تتراوح بين 80 و120 دولاراً لكل ميجاواط ساعة، مقارنة بـ 150-200 دولار للبطاريات. كما أن العمر التشغيلي الطويل يخفض التكلفة الإجمالية.

ما هي الفوائد البيئية والاقتصادية الإضافية؟

تساهم PSH في تقليل انبعاثات الكربون من خلال تمكين زيادة حصة الطاقة المتجددة. كما توفر فرص عمل في مجالات البناء والتشغيل والصيانة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الخزانات العلوية لأغراض الري أو السياحة، مما يعزز العائد الاقتصادي.

وفقاً لبرنامج الطاقة المتجددة السعودي، يمكن أن يؤدي دمج PSH إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 50 مليون طن سنوياً بحلول 2030، مع توفير 10 مليارات دولار من تكاليف الوقود الأحفوري.

متى يمكن أن تصبح PSH مجدية اقتصادياً في السعودية؟

مع انخفاض تكاليف الطاقة الشمسية وزيادة الطلب على التخزين، من المتوقع أن تصبح PSH مجدية اقتصادياً بحلول 2028-2030. تعتمد الجدوى على تطور أسعار الكربون ودعم الحكومة للطاقة المتجددة. حالياً، تقدم هيئة تنظيم المياه والكهرباء حوافز للمستثمرين تشمل ضمان شراء الكهرباء المخزنة بأسعار تفضيلية.

خلاصة القول، تمثل PSH استثماراً استراتيجياً للمملكة لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة، وتعزيز أمن الشبكة، وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. مع التخطيط السليم واختيار المواقع المناسبة، يمكن أن تحقق عوائد اقتصادية وبيئية كبيرة.