وسيعني كسوف شهر أبريل انقطاعًا في توليد الطاقة الشمسية، مما قد يؤدي إلى إجهاد الشبكات الكهربائية

خلال أحدث كسوف كلي للشمس شوهد في الولايات المتحدة، في أغسطس.في 21 أكتوبر 2017، أظلمت السماء مع عبور القمر أمام الشمس.لقد حجب ضوء الشمس بالكامل، باستثناء ضوء الحلقة الذهبية المرئية حول شكل القمر، والتي تسمى الإكليل.وليس من المستغرب أن ينخفض ​​توليد الطاقة الشمسية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية لعدة ساعات، منذ اللحظة الأولى التي بدأ فيها القمر في حجب الشمس إلى أن أصبح قرص الشمس صافيا مرة أخرى.

وفي 8 أبريل 2024 آخر كسوف الشمس الكلي سوف تتبع في جميع أنحاء الولايات المتحدة، مما قد يسبب خسارة أكبر في توليد الطاقة الشمسية.على الرغم من أن هذا سيكون ثاني كسوف كلي للشمس يمكن رؤيته في الولايات المتحدة.وفي أقل من سبع سنوات، أصبحت هذه الأحداث نادرة الحدوث.ومع ذلك، فإنها تمثل تحديًا فريدًا لمشغلي شبكات الطاقة.

أنا عالم فضاء مع شغف بتدريس الفيزياء وعلم الفلك.على الرغم من أنني رأيت العديد من الكسوفات الجزئية للشمس، إلا أنني لم أشهد بعد كسوفًا كليًا للشمس.رحلتي البرية إلى منتزه برايس كانيون الوطني في ولاية يوتا في أكتوبر 2023 لرؤية "حلقة النار" كسوف الشمس الحلقي كان لا يُنسى، ومن المؤكد أن الثامن من أبريل سيجدني أوزعه نظارات الكسوف مرة أخرى.

عندما يحجب ظل القمر الشمس

خلال كسوف الشمس, ، القمر يحجب رؤية الشمس جزئيا أو كليا.حيث أن القمر أصغر من الشمس بحوالي 400 مرة تقريبًا أقرب 400 مرة, ، ال ظل القمر, ، يمكن رؤيته من الأرض، ويتناقص عرضه إلى 70 إلى 100 ميل (112 إلى 161 كيلومترًا).

وداخل هذه المنطقة، التي تسمى مسار الكُلي، يرى الراصدون كسوفًا كليًا للشمس.ويشهد الراصدون القريبون من هذا المسار ولكن خارجه كسوفًا جزئيًا للشمس، حيث يغطي القمر جزءًا من قرص الشمس.

خلال 8 أبريل 2024، سيحدث كسوف كلي للشمس طريق الشمولية في الولايات المتحدة القاريةوسوف تمتد من ولاية تكساس في الجنوب إلى ولاية ماين في الشمال الشرقي.وفي أماكن أخرى من الولايات المتحدة، ستشهد مدينة ميامي كسوفًا جزئيًا يتم فيه حجب 46% من قرص الشمس كحد أقصى.وفي سياتل، بعيدًا عن مسار الكسوف الكلي، سيغطي القمر مساحة قدرها فقط كحد أقصى 20% من الشمس.وفي جنوب تكساس، حيث يعبر مسار الكسوف الكلي لأول مرة إلى الولايات المتحدة، سيستمر الكسوف أقل من ثلاث ساعات، مع إجمالي 4 دقائق و 27 ثانية فقط.

زيادة الاعتماد على الطاقة الشمسية

شهد الاتجاه العالمي نحو الطاقة المتجددة زيادة كبيرة في توليد الطاقة الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية في العقد الماضي.تم ضبط قدرة توليد الطاقة الشمسية على مزدوجة في جميع أنحاء العالم بين عامي 2022 و2028 والولايات المتحدةالآن لديه القدرة على توليد ثلاثة أضعاف الطاقة الشمسية مما كان عليه وقت كسوف الشمس الكلي لعام 2017.

إن العقبة الأكثر وضوحا أمام توليد الطاقة الشمسية هي الغطاء السحابي.وفي يوم غائم، تنخفض الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية إلى 10% إلى 25% من إنتاجها في يوم مشمس.

تنقسم شبكة نقل الطاقة في أمريكا الشمالية إلى ست مناطق رئيسية و أكثر من 150 الشبكات الفرعية المحلية والإقليمية.يقوم مشغلو النظام الكهربائي في كل شبكة محلية بموازنة كمية إنتاج الكهرباء بشكل مستمر مع "الحمل" أو الطلب على الكهرباء من قبل المستهلكين.

يمكن لمشغلي النظام الاستفادة من الطاقة من آليات توليد الطاقة المختلفة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والغاز الطبيعي والفحم.يمكن للشبكات المحلية أيضًا استيراد وتصدير الكهرباء من وإلى شبكتها حسب الحاجة.

لدى مشغلي النظام نماذج دقيقة لكمية الطاقة الشمسية المولدة في جميع أنحاء الولايات المتحدة.على أساس يومي، وهذه النماذج تمثل أجزاء من الولايات المتحدة القارية.التي قد تكون السماء ملبدة بالغيوم.ومن خلال دمج توليد الطاقة الشمسية مع تخزين البطارية، يمكنهم الحصول على الكهرباء من الطاقة الشمسية حتى عندما لا تكون الشمس مشرقة - في الأيام الملبدة بالغيوم أو في الليل.

للتخطيط للكسوف، يحتاج مشغلو النظام الكهربائي إلى معرفة مقدار انخفاض إنتاج الطاقة ومقدار الطاقة التي سيستمدها الناس من الاحتياطيات.في يوم كسوف الشمس الكلي لعام 2017، على سبيل المثال، توليد الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة. انخفض 25% أقل من المتوسط.

ونظرًا لأن إنتاج الطاقة الشمسية ينخفض ​​بسرعة خلال ذروة الكسوف، فقد يحتاج مشغلو الشبكات إلى الاستفادة من الاحتياطيات بمعدل قد يجهد الكسوف. خطوط نقل الكهرباء.ولمحاولة الحفاظ على سير الأمور بسلاسة، سيعتمد مشغلو الشبكة على الاحتياطيات المحلية ويقللون من نقل الطاقة بين الشبكات خلال الحدث.وهذا من شأنه أن يقلل العبء على خطوط النقل في الشبكات المحلية ويمنع انقطاع التيار الكهربائي المؤقت.

الطاقة المتجددة أثناء الكسوف

الطاقة الشمسية ليست النوع الوحيد من توليد الطاقة المتجددة الذي ينخفض ​​أثناء الكسوف.نظرًا لأن الطقس ليس مشمسًا، تنخفض درجات الحرارة على طول مسار الكسوف بمقدار 10 درجات فهرنهايت (5.5 درجة مئوية).انخفاض درجات الحرارة يؤدي إلى سرعات الرياح أبطأ وتوليد طاقة الرياح أقل.

خلال كسوف الشمس في أغسطس 2017، وصل فقدان توليد الطاقة المتجددة إلى ما يقرب من 1 6 جيجاوات.وهذا يعادل استخدام الطاقة 600 مليون مصباح LED أو 4.5 مليون منزل.

تم تعويض مشغلي الشبكة من خلال التخطيط المسبق وزيادة توليد الطاقة عند محطات الغاز الطبيعي والفحم, والتي لا تعتمد على ضوء الشمس.

خلال مدة الكسوف، أدت هذه الزيادة في استخدام الطاقة غير المتجددة إلى ما يقرب من 10 مليون جنيه من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الإضافية.هذا يتعلق بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية لـ 1000 سيارة.

في 8 أبريل، عيون في جميع أنحاء الولايات المتحدةسوف يتحول إلى الأعلى لإلقاء نظرة على الشمس المنكسفة.

وبفضل يقظة مشغلي الشبكة الكهربائية، يجب أن تظل الأضواء مضاءة، ولن يضطر المراقبون إلى القلق بشأن أي شيء سوى العرض المذهل في السماء.