The High-Wire Act of Unlocking Clean Energy | Jason Huang | TED

المترجم: Hani Eldalees المدقّق: Walaa Mohammed

One of the greatest inventions of all time

تعد شبكة النقل والتوزيع الخاصة

is our transmission and distribution grid.

بنا واحدة من أعظم الاختراعات في كل العصور.

It connects electricity generation to electricity consumption,

فهي تربط توليد الكهرباء باستهلاك الكهرباء، وتتميز بالمرونة

safely, reliably resilient against extreme weather conditions,

والأمان والموثوقية في مواجهة الظروف الجوية القاسية،

and keeps our lights on.

وتبقي مصابيحنا مضاءة.

But if we were to facilitate the electrification of everything ...

ولكن إذا أردنا تسهيل كهربة كل شيء...

this most sophisticated and largest machine on Earth

هذه الآلة الأكثر تعقيدًا والأكبر على وجه الأرض

is not quite large enough to take on all the renewable generation

ليست كبيرة بما يكفي لتحمل كل الجيل المتجدد

from where the Sun shines and the wind blows

من حيث تشرق الشمس وتهب الرياح

to where people actually live.

إلى حيث يعيش الناس بالفعل.

It does not have the capacity to handle the two-thirds energy

ليس لديها القدرة على التعامل مع ثلثي الطاقة

that we consume not yet in the form of electricity.

التي نستهلكها ليس بعد في شكل كهرباء.

Without transmission, we have no transition.

بدون الإرسال، ليس لدينا أي انتقال.

The real bottleneck in our power grid is actually the conductors.

العقبة الحقيقية في شبكة الطاقة لدينا هي في الواقع الموصلات.

Those wires that are carrying electrons

تعتمد تلك الأسلاك التي تحمل

are based on outdated technology invented in 1908.

الإلكترونات على تقنية قديمة تم اختراعها في عام 1908.

It has limited capacity and also poor efficiency.

لديها قدرة محدودة وكفاءة ضعيفة أيضًا.

The next generation of advanced conductors exists.

يوجد الجيل التالي من الموصلات المتقدمة.

It has been invented leveraging

لقد تم اختراعه بالاستفادة

the best materials science today has to offer,

من أفضل المواد التي يقدمها العلم اليوم،

to build the best conductors.

لبناء أفضل الموصلات.

This is what the company I cofounded, TS Conductor, is working on.

هذا ما تعمل عليه الشركة التي شاركت في تأسيسها، TS Conductor.

It can triple line capacity,

يمكنها مضاعفة سعة الخط ثلاث مرات،

and, at the same time, reduce line loss by 50 percent.

وفي نفس الوقت تقليل فقد الخط بنسبة 50 بالمائة.

The best part is it comes with a green discount,

أفضل جزء هو أنه يأتي مع خصم صديق للبيئة،

saving the utility and their customers money from day one.

مما يوفر المرافق وأموال عملائها من اليوم الأول.

There aren't many things in our lives that are over 100 years old.

لا توجد أشياء كثيرة في حياتنا يزيد عمرها عن 100 عام.

So why are we still using and relying on those old-fashioned power lines?

فلماذا لا نزال نستخدم خطوط الطاقة القديمة ونعتمد عليها؟

This is because our utility companies are regulated monopolies

هذا لأن شركات المرافق لدينا هي احتكارات منظمة

with a very conservative culture.

ذات ثقافة محافظة للغاية.

To understand today's advanced conductors, let's take a look at yesterday's wires.

لفهم الموصلات المتقدمة اليوم، دعونا نلقي نظرة على أسلاك الأمس.

The original century-old technology, the ACSR conductor,

التكنولوجيا الأصلية التي يعود تاريخها إلى قرن من الزمان، موصل ACSR،

which is still dominant today in our power grid.

والتي لا تزال سائدة اليوم في شبكة الطاقة لدينا.

It has steel wire as a core for structural support

يحتوي على سلك فولاذي كنواة للدعم الهيكلي

and layers of aluminum for electrical conductivity.

وطبقات من الألومنيوم للتوصيل الكهربائي.

The steel wire at the time, 100 years ago, wasn't strong enough,

لم يكن السلك الفولاذي في ذلك الوقت، قبل 100 عام، قويًا بما يكفي،

so we had to use hard aluminum for strength contribution.

لذلك كان علينا استخدام الألمنيوم الصلب للمساهمة في القوة.

The problem is hard aluminum cannot handle high temperature.

المشكلة هي أن الألمنيوم الصلب لا يمكنه تحمل درجات الحرارة العالية.

This limits capacity.

هذا يحد من السعة.

In the 1970s, our steel industry was able to deliver stronger steel,

في السبعينيات، كانت صناعة الصلب لدينا قادرة على إنتاج فولاذ أقوى،

which then can be combined with annealed aluminum.

والذي يمكن بعد ذلك دمجه مع الألمنيوم الملدن.

That forms the ACSS conductor,

ويشكل ذلك موصل ACSS

which is capable of high-temperature operation for high ampacity.

القادر على التشغيل بدرجة حرارة عالية للحصول على سعة عالية.

The problem is steel expands when hot.

المشكلة هي أن الفولاذ يتمدد عندما يكون ساخنًا.

This causes excessive sagging.

هذا يسبب الترهل المفرط.

You probably have noticed that our power lines

ربما لاحظت أن خطوط الكهرباء لدينا

droop on a hot summer day,

تتدلى في يوم صيفي حار،

and that is why.

وهذا هو السبب.

This sag caused its own set of challenges.

تسبب هذا الترهل في مجموعة التحديات الخاصة به.

In the 1990s, advanced conductors emerged.

في التسعينيات، ظهرت الموصلات المتقدمة.

Instead of the steel core in the traditional conductors,

بدلًا من النواة الفولاذية في الموصلات التقليدية،

composite materials with lower thermal expansion,

تُستخدم المواد المركبة ذات التمدد الحراري المنخفض،

such as a ceramic fiber composite or a glass carbon fiber composite,

مثل مركب ألياف السيراميك أو مركب ألياف الكربون الزجاجية،

are used to replace steel and reduce sag.

لاستبدال الفولاذ وتقليل الترهل.

Unfortunately, our utility industry experience

لسوء الحظ،

with this group of first-generation advanced conductors

لم تكن تجربتنا في صناعة المرافق مع هذه المجموعة من الموصلات المتقدمة

hasn't been positive.

من الجيل الأول إيجابية.

They are known to be delicate, difficult to work with,

من المعروف أنها حساسة ويصعب التعامل معها

easy to break, with longevity concerns,

وسهلة الكسر

and they are also very expensive,

ولديها مخاوف تتعلق بطول العمر، كما أنها مكلفة للغاية

used for niche applications at best.

وتستخدم للتطبيقات المتخصصة في أحسن الأحوال.

By 2016, TS technology was developed and commercially deployed.

بحلول عام 2016، تم تطوير تقنية TS ونشرها تجاريًا.

We solved all the problems

لقد حللنا جميع المشاكل

associated with the first-generation advanced conductors,

المرتبطة بالجيل الأول من الموصلات المتقدمة،

at [their] source.

من مصدرها.

We designed in safety, reliability, longevity,

لقد صممنا من حيث السلامة والموثوقية وطول العمر

easy installation and maintenance from the start,

وسهولة التركيب والصيانة منذ البداية،

by leveraging effective protection for the pre-tensioned carbon core

من خلال الاستفادة من الحماية الفعالة للنواة الكربونية المشدودة مسبقًا

with a continuous, seamless, thick aluminum sleeve

مع غلاف ألومنيوم سميك مستمر وسلس

that is also fully conductive.

وموصل بالكامل أيضًا.

This technology shifted three conductor paradigms.

غيرت هذه التكنولوجيا ثلاثة نماذج للموصلات.

We can run this conductor at high temperatures

يمكننا تشغيل هذا الموصل في درجات حرارة عالية

for very high ampacity,

للحصول على سعة عالية جدًا،

without the conductor sagging problem,

دون مشكلة ترهل الموصل،

because the carbon core has virtually no thermal expansion.

لأن قلب الكربون ليس له أي تمدد حراري تقريبًا.

We also maximized the aluminum content in the conductor

قمنا أيضًا بتعظيم محتوى الألومنيوم في الموصل

for optimal ampacity ...

للحصول على السعة المثلى...

without the weight penalty in the conductor.

بدون عقوبة الوزن في الموصل.

This is because the carbon composite core

هذا لأن قلب الكربون المركب

was able to eliminate 80 percent of the weight of steel.

كان قادرًا على التخلص من 80 بالمائة من وزن الفولاذ.

And we can also incorporate the annealed aluminum

ويمكننا أيضًا دمج الألمنيوم الملدن

for best conductivity in the conductor

للحصول على أفضل موصلية في الموصل

without compromising on conductor strength,

دون المساومة على قوة الموصل،

because the carbon core is twice the strength of steel.

لأن قلب الكربون هو ضعف قوة الفولاذ.

And furthermore, this solution is also corrosion-proof.

علاوة على ذلك، فإن هذا الحل مقاوم للتآكل أيضًا.

The heat-tolerant, sag-proof feature in this solution

إن ميزة تحمل الحرارة ومقاومة الترسبات في هذا الحل

makes it much better in terms of surviving wildfires

تجعله أفضل بكثير من حيث النجاة من حرائق الغابات

compared to traditional conductors.

مقارنًة بالموصلات التقليدية.

The strong and compact design also makes it more resilient

كما أن التصميم القوي والمدمج يجعله أكثر مرونة

against extreme wind or ice storms due to climate change.

ضد الرياح الشديدة أو العواصف الجليدية بسبب تغير المناخ.

Doing this, we can triple the line capacity

عند القيام بذلك، يمكننا مضاعفة سعة الخط ثلاث مرات

with the same structures in the power-line corridors.

بنفس الهياكل في ممرات خطوط الطاقة.

At the same time, we can reduce line loss by 50 percent,

في الوقت نفسه، يمكننا تقليل فقد الخط بنسبة 50 بالمائة،

while essentially eliminating thermal sag.

مع التخلص بشكل أساسي من الترهل الحراري.

And the best part is this technology comes with a green discount,

وأفضل جزء هو أن هذه التكنولوجيا تأتي بخصم صديق للبيئة،

in addition to the green dividend

بالإضافة إلى الأرباح

that's associated with line-loss reduction.

الخضراء المرتبطة بتخفيض خسائر الخطوط.

This saves the grid operators and their customers money from day one,

هذا يوفر لمشغلي الشبكة وعملائهم المال من اليوم الأول، على

even though this advanced conductor has a modest premium

الرغم من أن هذا الموصل المتقدم يتمتع بعلاوة متواضعة

compared to traditional conductors.

مقارنة بالموصلات التقليدية.

Here's how.

إليك الطريقة.

When you build new transmission lines,

عندما تقوم ببناء خطوط نقل جديدة،

the cost of conductors in the overall project is very minor,

تكون تكلفة الموصلات في المشروع ككل طفيفة جدًا،

about a few percentage points,

حوالي بضع نقاط مئوية،

but the cost associated with structure can be as much as 30 percent.

ولكن التكلفة المرتبطة بالهيكل يمكن أن تصل إلى 30 بالمائة.

With the strong, less-sag TS conductor,

باستخدام موصل TS القوي والأقل ترهلًا،

you can build these new lines with fewer and shorter structures,

يمكنك بناء هذه الخطوط الجديدة بهياكل أقل وأقصر،

creating substantial CapEx savings

مما يؤدي إلى تحقيق وفورات

that more than offset the modest premium associated with conductors.

كبيرة في النفقات الرأسمالية تعوض أكثر من العلاوة المتواضعة المرتبطة بالموصلات.

There are numerous new transmission lines deploying TS technology

هناك العديد من خطوط النقل الجديدة التي تنشر تقنية TS

that can prove this point.

التي يمكن أن تثبت هذه النقطة.

In reconductoring, we replace the wire but reuse the towers.

في عملية إعادة التوصيل، نستبدل السلك ولكن نعيد استخدام الأبراج.

There's even better economics in that situation.

هناك اقتصاديات أفضل في هذه الحالة.

We can triple the line capacity without retrofitting any structures ...

يمكننا مضاعفة سعة الخط ثلاث مرات دون تعديل أي هياكل...

for the lowest project cost.

بأقل تكلفة للمشروع.

If you were to use traditional conductors for reconductoring,

إذا كنت ستستخدم الموصلات التقليدية لإعادة التوصيل،

the required upgrade to the structure can be substantial.

فقد تكون الترقية المطلوبة للهيكل كبيرة.

Let me give you a real-world example.

اسمحوا لي أن أقدم لكم مثالاً من العالم الحقيقي.

In March 2021,

في مارس 2021،

we reconductored an 11-mile, 230-kV transmission line in North Dakota.

قمنا بإعادة توصيل خط نقل بطول 11 ميلًا و230 كيلو فولت في نورث داكوتا.

The utility needed to increase line capacity

المرافق اللازمة لزيادة سعة الخط

to accommodate wind farms in the area.

لاستيعاب مزارع الرياح في المنطقة.

Traditional conductors, ACSS, [were] initially used,

[تم] استخدام الموصلات التقليدية، ACSS، في البداية،

which required an expensive and time-consuming structural retrofit

الأمر الذي تطلب تحديثًا هيكليًا مكلفًا ومستهلكًا للوقت

to 90 percent of the structures

لـ 90 بالمائة من الهياكل

because of excessive sagging.

بسبب الترهل المفرط.

When they later switched to the TS solution,

عندما تحولوا لاحقًا إلى حل TS،

they were able to save 40 percent in total project CapEx,

تمكنوا من توفير 40 بالمائة من إجمالي النفقات الرأسمالية للمشروع،

because we avoided all the structural retrofit.

لأننا تجنبنا جميع عمليات التحديث الهيكلي.

The project was completed 12 months ahead of schedule,

تم الانتهاء من المشروع قبل 12 شهرًا من الموعد المحدد،

with 1.8 million dollars' CapEx savings.

مع توفير 1.8 مليون دولار في النفقات الرأسمالية.

Let's imagine what is possible if we thus upgraded our power grid

دعونا نتخيل ما هو ممكن إذا قمنا بتحديث شبكة الطاقة لدينا

and its capacity around the world.

وقدرتها في جميع أنحاء العالم.

We could connect the renewable generation instantly,

يمكننا توصيل الجيل المتجدد على الفور،

versus the years-long wait that we're experiencing today.

مقابل الانتظار لسنوات طويلة الذي نشهده اليوم.

No more bottlenecks holding back wind or solar projects.

لا مزيد من الاختناقات التي تعيق مشاريع الرياح أو الطاقة الشمسية.

We can electrify everything and meet the growing power demand

يمكننا تزويد كل شيء بالكهرباء وتلبية الطلب المتزايد على الطاقة

for electric vehicles, heat pumps,

للسيارات الكهربائية والمضخات الحرارية والعمليات

industrial processes and data centers,

الصناعية ومراكز البيانات،

without grid reliability or transmission congestion constraints.

دون موثوقية الشبكة أو قيود ازدحام الإرسال.

Here's a big one.

هنا واحدة كبيرة.

We can dramatically reduce greenhouse gas emissions

يمكننا تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بشكل كبير

just with the reduced line-loss saving alone.

فقط من خلال تقليل تقليل فقد الخط وحده.

We can avoid as much as 500 million tons of greenhouse gas each year,

يمكننا تجنب ما يصل إلى 500 مليون طن من غازات الاحتباس الحراري كل عام،

because we do not have to do as much compensatory generation.

لأننا لا يتعين علينا القيام بنفس القدر من التوليد التعويضي.

Add to that the multigigaton opportunity,

أضف إلى ذلك فرصة تعدد الجيجاتون،

if we are able to connect so much more solar and wind to the world's power grid.

إذا كنا قادرين على توصيل المزيد من الطاقة الشمسية والرياح بشبكة الطاقة العالمية.

You can make it happen.

يمكنك تحقيق ذلك.

For example, you can support legislation, policy-making and regulations

على سبيل المثال، يمكنك دعم التشريعات وصنع السياسات واللوائح

that require our utility companies to consider advanced conductors

التي تتطلب من شركات المرافق لدينا النظر

in transmission, reliability, decarbonization

في الموصلات المتقدمة في النقل أو الموثوقية أو إزالة الكربون

or grid-modernization planning,

أو تخطيط تحديث الشبكة،

while at the same time providing performance or other incentives

مع توفير الأداء أو الحوافز الأخرى

that are enabled by new technology like TS

التي تتيحها التكنولوجيا الجديدة مثل TS

so that they can improve grid performance by investing in this technology.

حتى تتمكن من تحسين أداء الشبكة من خلال الاستثمار في هذه التكنولوجيا.

Conductors have a design life of 50 to 70 years.

تتمتع الموصلات بعمر تصميم يتراوح من 50 إلى 70 عامًا.

Let's upgrade our power grid,

دعونا نطور شبكة الطاقة لدينا،

build it better for a clean energy future,

ونبنيها بشكل أفضل لمستقبل الطاقة النظيفة،

today.

اليوم.

We cannot afford to have another 50 to 70 years locked up

لا يمكننا تحمل 50 إلى 70 عامًا أخرى

with century-old technology in our power grid.

محبوسة بتكنولوجيا عمرها قرن في شبكة الطاقة لدينا.

I believe firmly that our power grid

أعتقد اعتقادًا راسخًا أن شبكة الطاقة لدينا

can and should be the enabler for energy transition.

يمكن ويجب أن تكون عامل التمكين لانتقال الطاقة.

We have an opportunity to write that legacy.

لدينا فرصة لكتابة هذا الإرث.

We went from dial-up internet to 5G in a couple of decades.

لقد انتقلنا من الإنترنت الهاتفي إلى 5G في غضون عقدين.

We can do the same for our power grid.

يمكننا أن نفعل الشيء نفسه لشبكة الطاقة لدينا.

We just need to start now,

نحتاج فقط إلى البدء الآن،

with the right conductor technology available today.

مع تقنية الموصلات المناسبة المتاحة اليوم.

Together, we can make a difference for humanity and for climate change.

معًا، يمكننا إحداث فرق للبشرية ولتغير المناخ.

Thank you.

شكرًا لكم.

(Applause)

(تصفيق)