فرانك فيلدر

مدير برنامج

  • ‪البرنامج الرئيس تحولات الطاقة والكهرباء
  • ‪الاهتمامات البحثية سياسات الطاقة ونمذجتها، وإعادة هيكلة قطاع الكهرباء

‪السيرة الذاتية

فرانك مهندس ومحلل لسياسات الطاقة. قبل انضمامه لكابسارك مديراً لبرنامج تحولات الطاقة والكهرباء، عمل فرانك أستاذًا باحثًا في كلية التخطيط والسياسة العامة في جامعة روتجرز، ومديراً لمعهد روتجرز للطاقة ومديراً لمركز الطاقة والاقتصاد والسياسة البيئية. وقد أجرى بحوثًا في مجالات نمذجة أنظمة الطاقة الكهربائية والسياسات البيئية النظيفة وتغير المناخ للمؤسسات الأكاديمية والوكالات الحكومية وقطاعات الطاقة. كما عمل مستشارًا اقتصاديًا ومهندسًا نوويًا.

الإصدارات

عرض جميع الإصدارات ‬‪فرانك
  • ورقة نقاش
  • ورقة مؤتمر
  • رؤية على الأحداث
  • تعليق
  • المقالات المحكمة الخارجية
كيفية تأثير افتراضات القدرات الثابتة ومعدل الانقطاع القسري لمصادر الطاقة المتجددة على نتائج نماذج التوسيع في القدرات

كيفية تأثير افتراضات القدرات الثابتة ومعدل الانقطاع القسري لمصادر الطاقة المتجددة على نتائج نماذج التوسيع في القدرات

تعتمد مرحلة التحول في الإمداد الطاقي التي نشهدها ً في الوقت الراهن اعتمادا ً كبيرا على مدى انتشار مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح للوفاء بمتطلبات توليد الطاقة الكهربائية، إذ ستؤدي هذه الموارد المتغيرة والمتقطعة إلى تغيير موثوقية نظم الطاقة مقارنة بالأوضاع التي يتم فيها توليد الطاقة الكهربائية عن طريق المحطات التقليدية. غير أن من األهمية بمكان رسم صورة دقيقة عن مدى إسهامها في كفاية الموارد المتعلقة بالتخطيط طويل ً الأجل للتوسع في القدرات. ويجري هذا البحث تقييما لكيفية تأثير تباين القدرة الثابتة ومعدل االنقطاع القسري ولتقنيات الطاقة المتجددة على نماذج التوسع في القدرة، وذلك عن طريق توظيف ثمانية سيناريوهات مختلفة ما بين القدرة الثابتة ومعدل االنقطاع القسري وأهداف مشاركة الطاقة المتجددة، والاستهالك السنوي للطاقة المتجددة في نموذج نظام الطاقة في المملكة العربية ً السعودية. ويمثل افتراض وجود قدرة ثابتة عالية نسبيا ً ومعدل انقطاع قسري منخفض نسبيا للطاقة المتجددة (الافتراضات المتفائلة حيال مصادر الطاقة المتجددة)، بينما يمثل العكس أي الافتراضات المتشائمة لهذه المصادر. وعند المقارنة، نجد أن االفتراضات المتشائمة للطاقة المتجددة تؤدي إلى حدوث زيادات كبيرة في التكاليف واالنبعاثات ومعدل انتشار البطاريات بنسبة تتراوح ما بين 11 ٪ و17 ٪ و41 ٪ على التوالي. إلا أنه لم تتم مالحظة وجود أي أنماط لكفاية الموارد. كما أن تحديد مدى تأثير القدرة الثابتة ومعدل الانقطاع القسري ً لتقنيات الطاقة المتجددة التي تعتمد اعتمادا ً كبيرا على الطقس على الاستثمارات في قطاع الطاقة يوفر رؤى ّ قيمة بالنسبة لصانعي السياسات بالتزامن مع تقدم العالم بوتيرة أشد قوة في اتجاه نشر مصادر الطاقة المتجددة للحد من الانبعاثات وتغير المناخ.

9th مارس 2023
آثار التكلفة والمساحة والموثوقية المترتبة على استخدام الهيدروجين في محطات شحن السيارات الكهربائية المعزولة عن الشبكة: دراسة من خلال نظام المعلومات الجغرافية لمدينة الرياض في المملكة العربية السعودية

آثار التكلفة والمساحة والموثوقية المترتبة على استخدام الهيدروجين في محطات شحن السيارات الكهربائية المعزولة عن الشبكة: دراسة من خلال نظام المعلومات الجغرافية لمدينة الرياض في المملكة العربية السعودية

يتم تحديد آثار التكلفة والمساحة والموثوقية المترتبة على استخدام الهيدروجين في محطات شحن السيارات الكهربائية المعزولة عن الشبكة من خلال نموذج تحسين وتحليلات لنظام المعلومات الجغرافية لمدينة الرياض في المملكة العربية السعودية. ويؤخذ في الحسبان التحديات المرتبطة باستخدام طاقة الرياح باعتبارها إحدى تقنيات التوليد المستخدمة في محطات الشحن داخل مراكز المدينة.

29th يناير 2023
التكلفة، والانبعاثات، والآثار الاقتصادية الكلية المترتبة على التوقف عن استخدام وقود الديزل في القطاع الزراعي السعودي: الخيارات ورؤى السياسات

التكلفة، والانبعاثات، والآثار الاقتصادية الكلية المترتبة على التوقف عن استخدام وقود الديزل في القطاع الزراعي السعودي: الخيارات ورؤى السياسات

يعتمد القطاع الزراعي السعودي لأغراض الريّ على الديزل الذي يتم توفيره للمزارعين بأسعار تقل كثيرا عن متوسط السعر العالمي، مما يعني ضمناً تكبد تكاليف فرص بديلة مرتفعة، ونقوم في هذه الدراسة – بمساعدة نماذج الطاقة الكهربائية المقترنة بنماذج الاقتصاد الكلي – بتقييم آثار الاقتصاد الكلي المترتبة على التوقف عن استخدام وقود الديزل وكهربة أنشطة الري في القطاع الزراعي السعودي. ونتناول ثلاثة سيناريوهات لعمليات الكهربة، متمثلة في: كهربة كل مزرعة فردية بشبكة طاقة كهربائية صغيرة متجددة هجينة ومخصصة، وكهربة مجموعة المزرعة بأكملها عن طريق التوليد المركزي، وربط المجموعة بأكملها عبر الربط بشبكة الكهرباء الوطنية. وتوصلنا بالمقارنة مع الحالة الأساسية، إلى أن ربط مجموعة المزرعة بشبكة الكهرباء الوطنية يعد أفضل الخيارات من حيث الجدوى الاقتصادية، ولكنه الأقل ملاءمة للبيئة. فيما تعد سيناريوهات توليد الطاقة الكهربائية المتجددة عن طريق التوليد المركزي فتعد أكثر تكلفة (مقارنةً بسيناريو نقل الطاقة) وذلك نظرًا لارتفاع التكاليف المتعلقة بالبطاريات والبنية التحتية للغاز. علاوة على ذلك، فإن الجدوى المالية لخيار شبكة الطاقة الكهربائية الصغيرة المتجددة تتوقف على افتراض تكلفة الفرص البديلة.

24th أغسطس 2022
مرور عام على حادثة انقطاع التيار الكهربائي في ولاية تكساس الأمريكية: الدروس المستفادة لنظم الطاقة الكهربائية الموثوقة والمرنة

مرور عام على حادثة انقطاع التيار الكهربائي في ولاية تكساس الأمريكية: الدروس المستفادة لنظم الطاقة الكهربائية الموثوقة والمرنة

شهدت ولاية تكساس الأمريكية في شهر فبراير من عام 2021 موجة برد شديدة تسببت في انقطاع الكهرباء عن ملايين المنازل، مما أدى إلى وفاة أكثر من مائتي شخص وإلحاق أضرار اقتصادية بلغت قيمتها حوالي 100 مليار دولار. كما تم استخدام حادثة انقطاع الكهرباء في تكساس لدعم العديد من الادعاءات المتعلقة بالطاقة المتجددة، وأسواق الكهرباء، وتغير المناخ. غير أننا نحدد في هذه الدراسة محركات انقطاع الكهرباء في تكساس، والدروس المستفادة منذ ذلك الحين، وتنطبق هذه الدروس بصفة خاصة على أنظمة الطاقة الكهربائية حول العالم، بما فيها أنظمة دول مجلس التعاون لدول الخليج العربية ومنطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا.

14th يونيو 2022
الوفورات الموسمية للوقود الناجمة عن تحويل الأحمال الكهربائية في القطاع الصناعي السعودي

الوفورات الموسمية للوقود الناجمة عن تحويل الأحمال الكهربائية في القطاع الصناعي السعودي

يعد تحويل الحمل الكهربائي – أي نقل الطلب من ساعات الذروة إلى خارجها – نوعا هاما من أنواع الاستجابة للطلب، إذ يمكنه خفض التكاليف التشغيلية الإجمالية لنظام الطاقة وتحسين موثوقية شبكة الكهرباء. وتقدر هذه الدراسة الآثار المالية المترتبة على تحويل الأحمال الكهربائية في القطاع الصناعي السعودي. كما تم استخدام نموذج وطني سعودي لتحسين التوزيع بهدف محاكاة ثلاثة سيناريوهات. وتمكنا باستخدام هذا النموذج من تقييم الآثار المترتبة على تحويل الأحمال الكهربائية في قطاع الصناعة من فترة الذروة في فصل الصيف إلى أشهر فصل الشتاء الواقعة خارج أوقات الذروة، مع بقاء تعريفات الكهرباء الصناعية على حالها دون تغيير.

11th أبريل 2022
تحقيق أهداف الطاقة المتجددة دون المساومة على موثوقية قطاع الطاقة

تحقيق أهداف الطاقة المتجددة دون المساومة على موثوقية قطاع الطاقة

وضعت وزارة الطاقة في المملكة العربية السعودية أهدافًا طموحة للطاقة المتجددة. وعلى الرغم من أن مزيج الطاقة الحالي في المملكة تهيمن عليه الطاقة التقليدية (%95<)، إلا أنها تهدف إلى إنتاج %50 من الطاقة من مصادر متجددة بحلول عام 2030. تتمتع حاليًا المملكة بإمكانات عالية جدًا من الطاقة الشمسية الكهروضوئية، كما أنها في وضع جيد لتوليد الطاقة من الرياح. وبالتالي، فإن دراسة موثوقية أنظمة الطاقة المتجددة وتأثير تحويل التوليد التقليدي إلى طاقة متجددة تعد ذات أهمية كبيرة. ويعد هذا الأمر مهما لأن درجات الحرارة في المملكة غالبًا ما تكون مرتفعة أغلب العام.  

22nd مارس 2022
مصادر الطاقة المتجددة وموثوقية وكفاءة أسواق الكهرباء

مصادر الطاقة المتجددة وموثوقية وكفاءة أسواق الكهرباء

يعتمد اختيار استخدام أسواق الكهرباء للتحول إلى قطاع كهرباء فائق الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة على إمكانية تحقيق مستوى عال من الموثوقية والكفاءة. وتقدم هذه الدراسة إطارا لسياسات الموثوقية والمرونة والتكيف يكون مخصصا لنظام الطاقة المتحرر الذي يتمتع بحصة كبيرة من مصادر الطاقة المتجددة. ويقدم هذا الإطار رؤى سياسات بشأن موثوقية سوق الكهرباء وآثار آليات التعويض على مصادر الطاقة المتجددة. كما يبين تحليلنا ضرورة إعادة النظر في تقييمات مدى كفاية أنظمة الطاقة المتحررة وتعزيز تعريف احتمالية فقد الجهد الكهربائي، والنظر صراحة في احتمالية زوال السوق. ويمكن لأسواق الكهرباء في ظل هذه الظروف أن تحقق نظريا كلًا من الموثوقية والكفاءة من مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة والمتقطعة بنسب كبيرة، وبتكاليف حدية صفرية أو شبه صفرية، فضلا عن إمكانية مواجهة التحديات السوقية والفنية.

29th ديسمبر 2021
كيف يمكن لتخزين الطاقة أن يُحفز سياسات الكهرباء للدول الأعضاء في مجلس التعاون لدول الخليج العربية؟ القضايا والخيارات

كيف يمكن لتخزين الطاقة أن يُحفز سياسات الكهرباء للدول الأعضاء في مجلس التعاون لدول الخليج العربية؟ القضايا والخيارات

تعمل المملكة العربية السعودية ورصفائها من الدول الأعضاء في مجلس التعاون لدول الخليج العربي بالتوازي على إصلاح أسواق الكهرباء فيها وتحقيق أهدافها الطموحة فيما يتعلق بنشر الطاقة المتجددة، ويعتبر الدافع الكامن وراء هذه الأجندة متعدد الأوجه، كما تعتبر زيادة الكفاءة الاقتصادية أحد الأسباب العديدة الدافعة لبذل هذه الجهود. تهدف هذه الدول مجتمعة من خلال إدخال الأسواق في قطاع الطاقة (أيّ تحرير هذا القطاع)، إلى الحد من اعتماد هذا القطاع على الميزانية العامة، فضلا عن أن بإمكان القطاع الخاص تمويل عمليات توليد الكهرباء وتوسيع شبكتها وخفض أسعارها.

27th سبتمبر 2021
تقييم دور مصادر الطاقة المتجددة في تقليل الانبعاثات في قطاع الطاقة السعودي باستخدام تحسين الأعداد الصحيحة المختلط

تقييم دور مصادر الطاقة المتجددة في تقليل الانبعاثات في قطاع الطاقة السعودي باستخدام تحسين الأعداد الصحيحة المختلط

يُنظر إلى تقنيات الطاقة المتجددة (RE) على أنها وسيلة مهمة للحد من الانبعاثات المرتبطة بقطاع الطاقة. باستخدام تحسين الأعداد الصحيحة المختلط، نقوم بتقييم إلى أي مدى تقلل الطاقة المتجددة من انبعاثات الكربون في قطاع الطاقة السعودي.  

2nd يونيو 2021
One Year After the Texas Blackout: Lessons for Reliable and Resilient Power Systems

One Year After the Texas Blackout: Lessons for Reliable and Resilient Power Systems

In February 2021, Texas experienced an extreme cold snap causing a dramatic electricity blackout that left millions of households without electricity, resulting in over two hundred fatalities and economic damages of approximately $100 billion. The Texas blackout has been used to support a variety of claims regarding renewable energy, electricity markets and climate change. We identify the blackout’s drivers and what has been learned since then. These lessons apply to power systems worldwide, including those of the Gulf Cooperation Council and the broader Middle East and North Africa region.   Read more here

10th أغسطس 2023
How Firm Capacity and Forced Outage Rate Assumptions of Renewables Impact Capacity Expansion Model Results

How Firm Capacity and Forced Outage Rate Assumptions of Renewables Impact Capacity Expansion Model Results

We assess how varying the firm capacity (FC) and forced outage rate (FOR) assumptions of renewable energy (RE) resources impact capacity expansion models (CEM). Eight scenarios that vary the FC and FOR, RE share targets, and annual RE uptake were run on a power system model of Saudi Arabia. Assuming a relatively high FC and relatively low FOR favors renewables (i.e., Optimistic-RE), while the opposite disfavors them (i.e., Pessimistic-RE). Compared with optimistic RE assumptions, the pessimistic RE assumptions result in significant increases reaching up to 11%, 17%, and 41% in costs, emissions, and battery storage deployment, respectively. However, no observable patterns were found in terms of resource adequacy. Quantifying the extent to which FC and FOR of RE technologies, which are considered heavily weather-dependent, impact investments in the power sector provides valuable insights for policymakers as the world moves forward more aggressively with RE deployment to reduce emissions and combat climate change.   Read more here

10th أغسطس 2023
دروس من أزمة الكهرباء الأوروبية

دروس من أزمة الكهرباء الأوروبية

بدأت المفوضية الأوروبية في 23 يناير2023 مشاورات عامة لإصلاح سوق الكهرباء في الاتحاد الأوروبي (European Commission 2023) على إثر الارتفاع الشديد لأسعار الكهرباء بالجملة في أوروبا خلال الأشهر والأيام الأخيرة من عام 2022. ومع ذلك تم تسجيل أسعار فورية سالبة في عدد كبير من الدول الأوروبية في 1 يناير 2023 منها إسبانيا وفرنسا وسويسرا وألمانيا والمملكة المتحدة. على الرغم من التنوع الكبير في طريقة تنظيم أنظمة الطاقة حول العالم، من الاحتكارات المتكاملة تماما وصولا إلى الأنظمة المحررة، نجد أنه من الممكن لجميع الدول أن تستفيد من تجربة أوروبا. تجدر الإشارة إلى أنه في المملكة العربية السعودية ودول مجلس التعاون الخليجي يتم تحرير الأسواق تدريجيا مما يسهم في تكاملها، ومما لاشك فيه أن هذا هو الوقت المناسب للاستقادة من الخبرات الخارجية.

20th فبراير 2023
استجابات السياسة لأزمة الموثوقية في شبكة الكهرباء

استجابات السياسة لأزمة الموثوقية في شبكة الكهرباء

هناك أزمة موثوقية في شبكات الطاقة الكهربائية في الصين وأوروبا وآسيا الوسطى والهند الى الولايات المتحدة. ولكن السؤال هنا: لماذا تعد شبكات الكهرباء ضعيفة للغاية وما الذي يجب على صانعي السياسة فعله؟

6th يونيو 2022
ما الذي تعلمناه من تجربة تكساس عن تقليل معدلات تواتر وشدة انقطاع التيار الكهربائي؟

ما الذي تعلمناه من تجربة تكساس عن تقليل معدلات تواتر وشدة انقطاع التيار الكهربائي؟

  انقطع التيار الكهربائي في يوم الاثنين الموافق 12 فبراير عما يقرب من ثلاثة ملايين منزل وشركة في مدينة تكساس الأمريكية بسبب عاصفة شتوية غير عادية أدت في الوقت نفسه إلى زيادة الطلب على الكهرباء وانخفاض العرض. ولم تكن هذه المرة الأولى التي تتعرض فيها تكساس إلى حادث مماثل بسبب الطقس البارد، إذ حدث الأمر ذاته في عام 2011. يعد الطقس القاسي أحد الأسباب المتكررة لحدوث حالات انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع. فعلى سبيل المثال، عانت المنطقة الشمالية الشرقية من الولايات المتحدة الأمريكية في عام 2012 من انقطاع كبير في التيار الكهربائي بسبب إعصار ساندي. وقد أطاح هذا الإعصار بالعديد من خطوط التوزيع مما أدى إلى انقطاع الكهرباء عن ملايين السكان لمدة تصل إلى أسبوعين.

28th فبراير 2021
نظرة عامة على تكاليف تكامل مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة في قطاع الكهرباء

نظرة عامة على تكاليف تكامل مصادر الطاقة المتجددة المتغيرة في قطاع الكهرباء

انخفضت تكلفة الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة انخفاضًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، حتى إنها أصبحت تنافس المحطات التقليدية من جهة التكلفة. ومع ذلك فإن دمج تقنيات الطاقة المتجددة المتغيرة (VRE) –مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)- في نظام الكهرباء يؤدي إلى حدوث تقطع. وإن مِن أثر إضافة مصادر توليد الطاقة المتقطعة ألَّا يتطابق العرض والطلب دائمًا، ذلك يعني أن النظام يتطلب المزيد من المولدات الاحتياطية والمزيد من المرونة لردم الفجوة بين العرض والطلب.   

4th سبتمبر 2023
An Overview of Integration Costs of Variable Renewables in the Power Sector

An Overview of Integration Costs of Variable Renewables in the Power Sector

In recent years, the cost of electricity generated by renewables has significantly decreased to the point where it is cost competitive with conventional plants. However, incorporating variable renewable energy (VRE) technologies like wind and solar photovoltaics (PV) into the power system creates intermittency. By adding intermittent sources of generation, demand and supply will not always match. This means that the system requires more backup generators and more flexibility to balance the mismatch between supply and demand. Integration costs must be factored in to determine the optimal share of VRE and the total system cost.

19th يونيو 2023
ما الابتكارات التي تسعى إليها شركات الكهرباء الصينية الناشئة؟

ما الابتكارات التي تسعى إليها شركات الكهرباء الصينية الناشئة؟

نقدم في هذا التعليق لمحة عن الابتكارات التي تسعى إليها شركات الكهرباء الصينية الناشئة، ونقارنها بجهود الابتكار التي تبذلها نظيراتها في جميع أنحاء العالم ودول الخليج العربي على وجه الخصوص، كما نقارن أنواع الابتكار والمجالات التقنية،  ونركز على الاتجاهات الكبرى في الصناعة.

13th يونيو 2023
المشاريع الابتكارية لشركات قطاع الكهرباء الناشئة في دول مجلس التعاون الخليجي: مقارنة مع نظيراتها عالميًا

المشاريع الابتكارية لشركات قطاع الكهرباء الناشئة في دول مجلس التعاون الخليجي: مقارنة مع نظيراتها عالميًا

يُشكل قطاع الطاقة الكهربائية حجر الزاوية الذي تُبنى عليه سبل تحقيق أهداف الانتقال نحو الطاقة المستدامة المتمثلة في التقدم الاقتصادي وأمن الطاقة وإصلاح الأوضاع البيئية. ولهذا فإن الابتكارات الكبيرة والمؤثرة لتحقيق هذه الأهداف لا غنى عنها. نستعرض في هذا التعليق الابتكارات التي تحرزها الشركات الناشئة في قطاع الطاقة الكهربائية في دول مجلس التعاون الخليجي ومنطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا، ونعقد مقارنة بين هذه الابتكارات ونظيراتها على المستوى العالمي.

28th فبراير 2023
موثوقية نظام المناخ والطاقة في أعقاب حالات انقطاع التيار الكهربائي في ولاية تكساس الأمريكية

موثوقية نظام المناخ والطاقة في أعقاب حالات انقطاع التيار الكهربائي في ولاية تكساس الأمريكية

أكدت حادثة انقطاع التيار الكهربائي التي شهدتها ولاية تكساس الأمريكية في شهر فبراير هذا العام على أهمية وجود أنظمة طاقة تتمتع بالموثوقية والمرونة. ونتناول بالنقاش في هذا التعليق، أدوار الهيئات التنظيمية والأسواق وسلاسل إمدادات الوقود والتوليد، والبنى التحتية المترابطة التي نعتقد أنه يتعين معاودة النظر فيها وإعادة تحديدها من أجل النجاح في مواجهة التحديات المستقبلية المتمثلة في تزايد معدلات توليد الطاقة الكهربائية الكهربة والأحوال الجوية القاسية.

25th أغسطس 2021

كن على اطلاع

أنا مهتم بـ

اختر الإشعارات التي ترغب بإرسالها لك

عن

نبذة عنك