مع التطور التكنولوجي السريع والمعقد في أدوات الذكاء الاصطناعي وتطبيقاته، أصبح الدمج بين قطاع الطاقة والذكاء الاصطناعي ضرورة في نظر البعض. حيث يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعيد تشكيل قطاع الطاقة، ويحدث ثورة في إنتاج الطاقة وتوزيعها واستهلاكها. سواء من خلال إدارة الشبكات الذكية أو كفاءة استخدام الطاقة المتجددة، وحتى سلامة محطات الطاقة النووية، فيعمل الذكاء الاصطناعي على تغيير الطريقة التي تعمل بها صناعة الطاقة بشكل أساسي، ونقلها نحو مستقبل أكثر كفاءة ومرونة واستدامة وأمانًا.
أصبحت كثير من التقارير الدولية تبحث في الإمكانات الهائلة التي يتمتع بها الذكاء الاصطناعي لإحداث ثورة في العمليات عبر جميع مراحل سلسلة القيمة الخاصة بقطاع الطاقة. فمن الاستكشاف والإنتاج إلى التكرير والتوزيع في قطاعات النفط والغاز، ومن الإنتاج والتوزيع وإدارة الاستهلاك في قطاع الكهرباء، تعمل الحلول المدعومة بالذكاء الاصطناعي على تعزيز عمليات صنع القرار وتحسين الأداء وتخفيف المخاطر.
الذكاء الاصطناعي في سوق الطاقة
لقد نما حجم سوق الذكاء الاصطناعي في مجال الطاقة بشكل كبير في السنوات الأخيرة وتقريبًا وصل من 5.23 مليارات دولار في عام 2023 إلى 6.39 مليارات دولار في عام 2024 بمعدل نمو سنوي مركب بنسبة 22.2٪. وتشير تقديرات حديثة إلى أن الذكاء الاصطناعي يخدم بالفعل أكثر من 50 استخدامًا مختلفًا في نظام الطاقة، وأن سوق التكنولوجيا في هذا القطاع يمكن أن تصل قيمته إلى حوالي 13.36 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028. ويمكن أن يُعزى النمو الملحوظ للذكاء الاصطناعي في مجال الطاقة إلى عدة عوامل؛ بما في ذلك استخدام تحليلات البيانات لتحسين الكفاءة، وتنفيذ استراتيجيات إدارة الاستجابة للطلب، وتبني ممارسات الصيانة التنبؤية، وتحسين عمليات الشبكة، ودمج مصادر الطاقة المتجددة. ساهمت هذه التطبيقات بشكل جماعي في زيادة اعتماد ونجاح تقنيات الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة، مما عزز الكفاءة التشغيلية والاستدامة.
وفقًا لتقرير الذكاء الاصطناعي في سوق الطاقة كانت أمريكا الشمالية أكبر منطقة في مجال الذكاء الاصطناعي في سوق الطاقة في عام 2023. ومن المتوقع أن تكون منطقة آسيا والمحيط الهادئ هي المنطقة الأسرع نموًا الفترة القادمة. إن اللاعبين الرئيسيين في سوق الطاقة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي تركز على الابتكار من خلال تقديم تقنيات رائدة، مثل نموذج منجم بانجو، والذي يمثل أول نموذج ذكاء اصطناعي واسع النطاق في العالم متاح تجاريًا في قطاع الطاقة. تم تصميم النموذج لمواجهة التحديات السائدة في كل من مجالات التعدين والطاقة. ومن الدول البارزة في استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة: أستراليا والبرازيل والصين وفرنسا وألمانيا والهند وإندونيسيا واليابان وروسيا وكوريا الجنوبية والمملكة المتحدة والولايات المتحدة وكندا وإيطاليا وإسبانيا.
استخدام الذكاء الاصطناعي في قطاع النفط والغاز
ينظر إلى الذكاء الاصطناعي الآن على أنه عامل تغيير في صناعة النفط والغاز، حيث يُستخدم لتقليل التكاليف التشغيلية، تحسين الاستدامة، وتسريع العمليات. وفقًا لبعض الدراسات، من المتوقع أن يزداد استخدام الذكاء الاصطناعي في قطاع النفط والغاز بمعدل نمو سنوي مركب يقدر بأكثر من 10% بين عامي 2022 و2027، مدفوعًا بالحاجة إلى خفض تكاليف الإنتاج والصيانة، وارتفاع الطلب على معايير الأمان والسلامة، وزيادة تبني التقنيات المتقدمة في القطاع، وارتفاع الاستثمارات والابتكار السريع في تطبيقات الذكاء الاصطناعي.
وتشير التقديرات إلى أن حوالي 92% من شركات النفط والغاز تستثمر في الذكاء الاصطناعي أو لديها خطط للقيام بذلك خلال الأعوام الخمسة المقبلة. ويقدر حجم الذكاء الاصطناعي في سوق النفط والغاز خلال عام 2023 بنحو 2.4 مليار دولار، ومن المتوقع أن يصل إلى 4.2 مليارات دولار بحلول عام 2028، أي بمعدل نمو سنوي حوالي 12%.
تبرز أهمية الذكاء الاصطناعي في قطاع التنقيب عن النفط والغاز من خلال تحليل كميات كبيرة من البيانات الجيولوجية بدقة ملحوظة، يمكن للذكاء الاصطناعي تحديد احتياطيات النفط والغاز المحتملة التي ربما لا يلاحظها أحد باستخدام الطرق التقليدية. علاوة على ذلك، فإنه يقيم جدوى هذه الاحتياطيات، ويوجه جهود الاستكشاف نحو الآفاق الواعدة. هذا لا يعزز الكفاءة فحسب، بل يعزز أيضًا بشكل كبير معدل نجاح أنشطة الاستكشاف، مما يقلل من الموارد والتكاليف المهدرة، حيث تشير التقديرات إلى قدرة استخدام الذكاء الاصطناعي على تحسين كفاءة العمليات والمساعدة في الأنشطة على طول سلاسل التوريد بنسبة 10%-25%.
بالإضافة إلى ذلك، فإن دور الذكاء الاصطناعي في عمليات الحفر له القدر نفسه من التأثير. تقوم النماذج التنبؤية القائمة على الذكاء الاصطناعي بتقييم عوامل مختلفة، بما في ذلك التكوينات الجيولوجية وأداء معدات الحفر والظروف البيئية لتوقع المخاطر والتحديات المحتملة. مما يعزز من معالجة المشكلات بشكل استباقي، وتعزيز تدابير السلامة، وتحسين عمليات الحفر، مما يؤدي إلى عمليات أكثر أمانًا وإنتاجية في صناعة النفط والغاز.
ومع التحول العالمي نحو الاقتصاد منخفض الكربون فيمكن للذكاء الاصطناعي أن يعزز كفاءة عمليات احتجاز الكربون وتخزينه من خلال تحسين التقاط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أو مصادر الانبعاثات. ويمكن للأنظمة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي تحديد أنسب الطرق لاستخدام الكربون الملتقط، سواء للعمليات الصناعية أو التخزين الآمن طويل الأجل. وبذلك تلعب هذه التكنولوجيا دورًا حيويًا في الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والتخفيف من تغير المناخ. حيث تتنبأ التقارير بأن الذكاء الاصطناعي لديه القدرة على الخفض من 5-10٪ من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية بحلول عام 2030.
الذكاء الاصطناعي والكهرباء
هناك تطبيقات واستخدامات عديدة للذكاء الاصطناعي يمكن بها تحسين كفاءة إنتاج الكهرباء واستهلاكها، والتنبؤ بالمصادر المتجددة وإدارة الشبكات وغيرها، ولعل أبرز هذه الاستخدامات:
يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي في إدارة الشبكات الذكية، وهي شبكات إمداد بالكهرباء تستخدم تكنولوجيا الاتصالات الرقمية لاكتشاف التغيرات المحلية في الاستخدام والاستجابة لها. يمكن لذكاء الاصطناعي التنبؤ بأنماط الاستهلاك باستخدام البيانات والوقت الفعلي، والتي يمكن أن تساعد المرافق على تخصيص الموارد بشكل أكثر كفاءة. بالطريقة نفسها يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا في تحسين توزيع الموارد. على سبيل المثال، خلال الفترات المفاجئة لارتفاع الطلب، يمكن للذكاء الاصطناعي تحسين توزيع الكهرباء، مما يضمن توجيه الطاقة إلى حيث تشتد الحاجة إليها ومنع خطر انقطاع التيار الكهربائي.
ونظام الشبكات الذكية هو مزيج من العديد من الآليات الذكية مثل إدارة المعلومات وتقنيات الاتصالات والاستشعار الرقمي وتقنيات التحكم التي تتحد لتنسيق العمليات الكهربائية، وتتحكم الشبكات الذكية على كل مرحلة من مراحل سلسلة الطاقة، من التوليد إلى الاستهلاك، ويمكنها التنبؤ بالمشكلات واكتشافها وتحليلها وتصحيحها بذكاء في كل مرحلة، مما يؤدي إلى نظام ذي كفاءة عالية وموثوقية وتكلفة منخفضة.
- إدارة الطلب على الكهرباء
تعد إدارة الطلب على الكهرباء عاملًا مهمًا لتحسين استهلاك الكهرباء وضمان استقرار الشبكة الكهربائية. وهو ينطوي على موازنة استخدام الكهرباء للمستهلكين وخاصة الكيانات التجارية والصناعية، استجابة للطلبات الواردة من مشغلي الشبكات أو مزودي الطاقة. تساعد هذه الإجراءات على تحقيق التوازن بين العرض والطلب خلال فترات الذروة، وبدء التخلص من الأحمال لتقليل الضغط على الشبكة. ويمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا في إنشاء رابط تفاعلي بين مزودي الطاقة والمستهلكين من خلال تمكين الاستجابات في الوقت الفعلي للتغيرات في الطلب على الطاقة. من خلال التنبؤ بتقلبات الطلب وإدارتها، يمكن للذكاء الاصطناعي تعزيز كفاءة الطاقة وخفض التكاليف.
- كفاءة الطاقة في القطاع السكني
إن تأثير الذكاء الاصطناعي في المنازل والمباني يهدف بشكل كبير إلى تحقيق كفاءة الطاقة من خلال تحويلها إلى أنظمة بيئية موفرة للطاقة. تعمل العدادات الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء في توافق مع الذكاء الاصطناعي لإنشاء أنظمة بيئية ذكية وسريعة الاستجابة، تراقب هذه الأنظمة باستمرار استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي، مما يسمح للذكاء الاصطناعي باتخاذ قرارات تعتمد على البيانات لأجل تحسين كفاءة استخدام الطاقة.
كيف يدعم الذكاء الاصطناعي الطاقة المتجددة
إن ديناميكيات التحول في مجال الطاقة قد تحفز الشركات أو حتى تلزمها، باستخدام الذكاء الاصطناعي لإدارة التعقيد الناتج عن زيادة توليد الطاقة المتجددة في مزيج الطاقة وتسريع التطورات التكنولوجية والتنظيمية. يلعب الذكاء الاصطناعي دورًا حاسمًا في التنبؤ بتوليد الطاقة المتجددة بالنسبة لمصادر مثل الرياح والطاقة الشمسية والتي تخضع للتقلبات الجوية، يقوم الذكاء الاصطناعي بتحليل تنبؤات الطقس وبيانات التوليد والوقت الفعلي للإنتاج، وبتحليل البيانات وعمل السيناريوهات يمكن التنبؤ والموازنة بين العرض والطلب ودعم الشبكات عند الحاجة. ومن المتوقع أن ينمو سوق الذكاء الاصطناعي في الطاقة المتجددة ليصل إلى حوالي 4.6 مليارات دولار بحلول عام 2032.
بالإضافة إلى ذلك استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي يحسن من كفاءة استخدام مصادر الطاقة المتجددة والقدرة على تخزينها، من خلال النظر في عوامل مختلفة مثل الطلب والعرض والسعر وظروف الشبكة. يحدد الذكاء الاصطناعي أفضل الأوقات لتخزين الطاقة ومتى يتم استهلاكها وطريقة التوزيع. على سبيل المثال، مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية متقطعة ومع ذلك، تسمح أنظمة تخزين الطاقة بتخزين الطاقة الزائدة المتولدة خلال أوقات الذروة واستخدامها عندما لا تنتج هذه المصادر الكهرباء. وهذا يساعد على جعل مصادر الطاقة المتجددة أكثر موثوقية وأقل اعتمادًا على الظروف الجوية.
الذكاء الاصطناعي ومزيد من الأمان في استخدام الطاقة النووية
توفر الطاقة النووية حوالي 10٪ من إجمالي إنتاج الكهرباء في العالم. وهناك تخوفات من انتشار استخدامها بسبب معايير الأمن والسلامة وما ارتبط في الأذهان من حوادث كارثية أودت بحياة الآلاف، لذا في محطات الطاقة النووية تعد السلامة ذات أهمية قصوى، وتلعب تقنيات الذكاء الاصطناعي دورًا حاسمًا في ضمانها. تم تصميم أنظمة الذكاء الاصطناعي للحفاظ على مراقبة تشغيل كل جانب من جوانب عمليات المحطات النووية، تقوم هذه الأنظمة باستمرار بتحليل البيانات من أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم والإنتاج، واكتشاف حتى أدنى الحالات الشاذة أو الانحرافات عن معايير السلامة المعمول بها، ومن خلال نماذج الصيانة التنبؤية المتقدمة، يتجاوز الذكاء الاصطناعي تحديد المشكلات، فيمكن توقع أعطال المعدات المحتملة من خلال تقييم البيانات مثل اتجاهات الأداء والضغوط التشغيلية. بالإضافة إلى قدرة أجهزة الإنذار المبكر على تمكين مشغلي المحطات من اتخاذ إجراءات وقائية ومعالجة المشكلات قبل أن تتصاعد إلى حوادث كبرى. وبالتالي، فإن دور الذكاء الاصطناعي في محطات الطاقة النووية أمر لا غنى عنه، لأنه يضمن أعلى مستويات السلامة ويساعد على منع الحوادث مع الحفاظ على توليد موثوق للطاقة النظيفة.
الفرص والتحديات لاستخدام الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة
الذكاء الاصطناعي يحمل فرصًا واعدة في صناعة الطاقة وسيستمر في لعب دور في تحسين توليد الطاقة وتوزيعها واستهلاكها. يمكننا أن نتوقع حلولًا متطورة بشكل متزايد معتمدة على الذكاء الاصطناعي تركز على تحسين كفاءة استخدام مصادر الطاقة المتجددة، وتعزيز استقرار الشبكة، وتقليل الانبعاثات. وستصبح الشبكات الذكية وإدارة العرض والطلب بشكل أكثر دقة، مما يمكن المستهلكين من إدارة استهلاكهم للطاقة بفاعلية. وسيساهم الذكاء الاصطناعي أيضًا في جهود احتجاز الكربون وتخزينه، مما يساعد في مكافحة تغير المناخ ومع تقدم التكنولوجيا واندماج الذكاء الاصطناعي أكثر في أنظمة الطاقة، يمكننا توقع مشهد طاقة أكثر استدامة وكفاءة.
ولكن بطبيعة الحال إن اعتماد الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة لا يخلو من التحديات. وتأتي في الصدارة غالبًا التكلفة الكبيرة المرتبطة بتنفيذ أنظمة الذكاء الاصطناعي ودمجها في البنية التحتية الحالية، ويمكن أن تكون هذه التكلفة عائقًا أمام بعض شركات الطاقة من ضخ مزيد من الاستثمارات في تقنيات الذكاء الاصطناعي وتشغيلها.
وثانيًا؛ يتعامل قطاع الطاقة مع كميات هائلة من البيانات الحساسة، بما في ذلك معلومات الشبكة وبيانات العملاء والتفاصيل التشغيلية. ويعد ضمان أمن هذه البيانات أمرًا بالغ الأهمية، ويجب حماية أنظمة الذكاء الاصطناعي من التهديدات والانتهاكات السيبرانية.
علاوة على ذلك، هناك تحديات تتعلق بالقوى العاملة ونقص الكوادر المهنية المدربة والقادرة على تطوير واستخدام الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة. حيث يمكن أن تؤدي ندرة الخبرة هذه إلى إبطاء اعتماد وتطوير حلول الذكاء الاصطناعي في الصناعة، مما يجعل من الضروري الاستثمار في التعليم والتدريب لسد هذه الفجوة. فضلًا عن التناقض المتوقع عند التوسع في تطبيقات الذكاء الاصطناعي في صناعة الطاقة الذي قد يؤدي إلى تقليل عدد القوى العاملة المطلوبة للعمليات الصناعية، وهذا قد ينتج عنه تقويض العمل لأن التقنية ستكون في أيدي شركات معدودة، مما قد يؤثر في الاستدامة على المدى الطويل.
وأخيرًا هناك تحدٍ مثير للاهتمام وهو أنه بزيادة استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي يزداد الطلب العالمي على الطاقة بنحو 8% تقريبًا، وذلك مع الانتشار الواسع لبرامج الحوسبة واعتماد العالم بشكل كبير على تقنيات الذكاء الاصطناعي، ذلك أن الإيفاء بالتزامات تشغيل هذه الأنظمة يحتاج إلى طاقة هائلة، وهذا بدوره سيزيد الطلب على الطاقة بشكل يفوق التوقعات، مما قد يزيد من الانبعاثات الكربونية.
خلاصة القول إن لتحقيق التكامل بين استخدام تقنيات وأدوات الذكاء الاصطناعي لتحسين قطاع الطاقة يتطلب دعمًا حكوميًا وتعاونًا دوليًا في نقل التكنولوجيا وبناء القدرات، بالإضافة إلى زيادة الاستثمارات في البحث والابتكار، والأهم هو بناء تصور متكامل يحقق استدامة القطاع ومراعاة المعايير البيئية بالإضافة إلى تحقيق المكاسب الاقتصادية والكفاءة التشغيلية.