ترجمات وأبحاث

الشبكات الذكية …. لاستهلاك أكثر استدامة

م.رفــاه روميــه ..

|| Midline-news || – الوسط  ..

تعتبر الكهرباء العصب الرئيسي في حياتنا اليومية ، كما أنها من أهم التطبيقات المستهلكة  للوقود الاحفوري الضروري لتوليدها بالطرق التقليدية حيث بنيت الشبكات الكهربائية الضرورية لنقلها من مكان التوليد إلى المستهلك مع مراعاة إمكانية التزويد المستمر و الموثوقية في العمل ، فكما هو معروف و خاصة في الآونة الأخيرة بأن دليل التقدم و التطور في أيا بلد بات مرتبطا إلى حد كبير بقدرة النظام الكهربائي فيه على العمل بشكل مستمر وعلى سرعته في الاستجابة للأعطال المفاجئة و إيجاد الحلول السريعة دون أن يؤثر على تغذية المستهلكين .

شبكات 1

إن التطور السريع الذي يشهده العالم قد ساهم في تعاظم الاستهلاك و الطلب على الطاقة و خاصة في أوقات الذروة و التي تختلف حسب الفصول و حسب البلدان و المناطق و تعتبر هذه النقطة بمثابة تحدي  لقدرة هذه الشبكات للاستجابة الملائمة لكل تغير أو حالة طارئة . لقد تم إدخال العديد من أنظمة المراقبة و البرمجيات الحديثة لتسحين أداء المنظومة الكهربائية بشكل كبير بالإضافة إلى ظهور مفهوم الشبكات الذكية التي تعتمد على إدخال مصادر الطاقة المتجددة إلى الشبكة العامة ، لذلك لا بد في البداية من التعرف على مفهوم الشبكة الكهربائية التقليدية و من ثم الانتقال إلى الشبكة الذكية .

شبكات الطاقة التقليدية و الحاجة للتقنيات الذكية

تعمل الشبكة الكهربائية على نقل الطاقة من أماكن توليدها إلى أماكن الاستهلاك عبر خطوط التوتر العالي و من ثم يتم توزيعها إلى نقاط الاستهلاك البعيدة و المختلفة و يوضح الشكل التالي الشبكة الكهربائية العامة من محطة التوليد إلى المستهلكين.

شبكات 2

هنالك العديد من المشاكل التي تواجه هذه الشبكات و تدفعنا للبحث لحلول واقعية و أكثر استجابة و مرونة خاصة مع الطلب المتزايد في أوقات الذروة و منها :

  • اعتمادها بشكل كبير على الوقود الاحفوري في تشغيل المحطات المولدة للكهرباء و كما هو معروف أنها مصادر آخذة بالنضوب .
  • يعتبر استخدام الوقود الاحفوري مصدرا أساسيا للانبعاث الكربوني و الذي بدوره له أثر سلبي على المناخ و صحة الإنسان من جهة أخرى .
  • محطات التوليد في الغالب تكون في أماكن بعيدة جدا عن مراكز الاستهلاك و هذا ما يتطلب إلى الكثير من خطوط النقل و مراكز النقل و التوزيع و تعتبر بذلك عملية غير اقتصادية أحيانا.
  • إن المسافات الطويلة لشبكات النقل تسبب ضياعات كبيرة في الطاقة و عند حدوث عطل ما في أحد الأجزاء (أبراج – محولات – خطوط ) سيتسبب بقطع التغذية عن الأحمال المربوطة معها بشكل مفاجئ .

تعتبر عملية الموازنة بين إنتاج الطاقة و الطلب عليه من التحديات الكبيرة و خاصة في فترات الذروة حيث الاعتماد على المولدات الاحتياطية عملية مكلفة و غير مجدية اقتصاديا أحيانا و من هنا جاء التوجه للاعتماد على الطاقات المتجددة و ربطها مع الشبكات لكي تكون رديف مساعد  فعال و لرفع موثوقية العمل و خاصة في أوقات التحميل الزائد .

ما هي الشبكات الذكية Smart grid))؟؟

تفتقر الشبكات الذكية لوجود تعريف شامل و موحد لها لكن بالمجمل تعرف على أنها شبكات تعتمد على تقنيات حديثة و متقدمة في توليد ونقل و توزيع الطاقة الكهربائية من مرحلة الإنتاج إلى الاستهلاك ، فتنفيذ هذه الشبكات سيعمل على رفع أداء الشبكة العامة ككل من حيث الموثوقية و الكفاءة و من حيث التنسيق المتبادل بين الإنتاج و الاستهلاك  من خلال المعطيات المتوفرة من القراءة عن بعد و البرمجيات المتقدمة و ربط الشبكات مع الحواسيب .

تعتمد الشبكات الذكية على الطاقات المتجددة بمختلف أنواعها في عملها بحيث تكون رديف مساعد للشبكة العامة في تخفيف العبء عنها بحيث تكون قادرة على استمرار التغذية للأحمال حتى لو حدث عطل مفاجئ في منطقة معينة أو كانت الطاقة الناتجة منها قادرة على تغطية كامل الطلب الكهربائي . ميزة هذه الشبكات بأنها قادرة للعمل بشكل منفصل عن الشبكة الأساسية لو تتطلب الأمر ذلك .

شبكات 3

تربط الشبكات الذكية مع الشبكة الكهربائية العامة بحيث يعملان مع بعضهما بشكل متناغم و مدروس كما هو مبين في الشكل التالي .

شبكات 4

مكونات الشبكات الذكية

يجب إدخال العديد من التقنيات المتطورة لإنشاء الشبكات الذكية في كافة المراحل من التوليد و النقل و التوزيع ومن المكونات الأساسية للشبكة كما هو موضح بالمخطط التالي .

شبكات 5

  • الحساسات: تعمل على التحسس لأي اضطراب مفاجئ قد يحدث في الشبكة و تحديد مكانه بانتقائية عالية و خلال فترات قصيرة جدا ليتم معالجتها دون أن يؤثر على أداء الشبكة .
  • أنظمة الاتصالات المتقدمة : يتم استخدام أنظمة اتصالات متكاملة من أجل جمع المعلومات و البيانات و تحليلها وذلك لضمان التحكم الكامل بأجزاء الشبكة و مراقبتها لتحقيق العمل الآمن لها و الاستقرار الكامل دون حدوث مشاكل .
  • أجهزة القياس الدقيقة : تعمل هذه الأجهزة على قياس الكميات المختلفة على كامل أجزاء الشبكة و تزويدها لمركز التحكم و التنسيق و ذلك بهدف التوازن و التنسيق بين الطلب و الإمداد تفاديا لأي فصل غير متوقع .
  • تخزين الطاقة من المصادر المتجددة: باعتبار الإنتاج من الطاقة المتجددة متغير و غير ثابت فلا بد من اللجوء إلى عملية تخزين الطاقة المنتجة لحين استخدامها بشكل موثوق بحيث يخفف من العبء المتزايد على الشبكة العامة في أوقات الذروة خاصة .
  • العدادات الذكية : تعمد هذه العدادات إلى قياس الاستهلاك بمختلف أنواعه (كهرباء،مياه،غاز)وتزويد مراكز التنسيق بهذه القياسات و البيانات ، كما لديها القدرة على فصل و وصل الأجهزة المنزلية بشكل يساهم من الحد من الاستهلاك الزائد ، كما تمكنهم من السيطرة و التحكم بالأجهزة المنزلية سواء عن طريق الهواتف الخلوية أو الحواسيب الشخصية و كل ذلك يساعد أيضا في الحماية من العبث بالاستهلاك الغير قانوني .

التحديات التي تواجه الشبكات الذكية

إن عملية التحول إلى الشبكات الذكية ليست بالأمر السهل خاصة في ظل الطلب المتغير للطاقة و الإنتاج المتفاوت من مصادر الطاقة المتجددة ، كما أن عملية التنسيق بينها و بين الشبكة العامة الموصولة إليها أو حتى الاستجابة السريعة للمتغيرات اللحظية تعتبر تحدي كبير في تطوير هذه الشبكة و ذلك لرفع موثوقيتها و استجابتها السريعة ، بالإضافة إلى ذلك لا يجب أن ننسى كيفية استجابة المستهلكين للتغيرات الحاصلة في طريقة دفع الفواتير و كيفية تعاملهم مع الأمور الإدارية و التقنية المتعلقة بهذا التغير .

حان الوقت للاتجاه نحو الشبكات الذكية خاصة في الدول العربية لأنها ذات مستقبل واعد في أنظمة القدرة الكهربائية لتحسين أدائها العام و تخفيف الضغط عنها بإدخال مصادر الطاقة المتجددة بحيث تعمد إلى جعل كل منزل إلى أن يكون مركز توليد طاقة لتأمين استهلاكه اليومي و إمداد الفائض عنه إلى الشبكة العامة ، و تعتبر هذه الشبكات بمثابة تقنيات ناجعة خاصة في ظل الانقطاعات المستمرة الحاصلة سواء نتيجة قدم الشبكة أو نتيجة الطلب المتزايد .

 

 

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى