ربط وحدات الطاقة الشمسية بشبكات توزيع الكهرباء يوفر 40 % من قيمة النظام

أستاذ قسم الهندسة الكهربائية بجامعة أم القرى ل« اليوم »:

كشف ل «اليوم» أستاذ الطاقة الشمسية المساعد في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة أم القرى الدكتور رائد بن عبدالرحمن شالوله، أن ربط وحدات الطاقة الشمسية بشبكات توزيع الكهرباء مباشرة مع الاستغناء عن البطاريات، كوحدات لتخزين الطاقة الزائدة عن الاستهلاك واعتبار الشبكة وحدة تخزين كبرى، كفيل باستيعاب أي فائض من هذه الوحدات وبالتالي توفير 40 بالمائة من قيمة النظام. وقال «شالوله» إنه في ظل النمو السريع والطلب المتزايد على مصادر الطاقة مع ضرورة الحفاظ على طبيعة الأرض ومكافحة مشكلة الاحتباس الحراري يتصدر لنا الحل النظيف والمتجدد لتوليد طاقة (خضراء) من خلال الطاقة الشمسية التي تعتبر صديقة للبيئة ومستدامة باستدامة تعاقب الليل والنهار.
ووصف الطاقة الشمسية بأنها أحد أهم أنواع الطاقة البديلة التي ليس لها أي انبعاثات، وبالتالي لا تسبب أي ضرر على البيئة، مشيراً إلى أنه في ظل البحث عن أفضل الطرق والأساليب للاستفادة من هذا النوع من الطاقة بأقل التكاليف يتصدر لنا حل ربط وحدات الطاقة الشمسية بشبكات توزيع الكهرباء الذي يوفر الكثير من الطاقة المهدرة.
وأضاف «شالوله» إن هذا النوع من الربط بدأ استخدامه فعليا في أكثر من دولة كألمانيا وبريطانيا وأستراليا وغيرها من الدول تحت ما يسمى بالشبكات الذكية (Smart Grid)، والتي تعتمد بشكل رئيس على شبكات اتصالات فائقة السرعة تسير جنبا إلى جنب مع شبكات الكهرباء.
ولفت إلى أنه يعقد لهذا النوع من الشبكات مئات المؤتمرات واللقاءات حول العالم، لبحث سبل وطرق تطبيقها على أرض الواقع، وذلك لتخفيض الاستهلاك المتزايد على الكهرباء وضمان استمرارية التوليد بأحدث وأسهل التقنيات، إلا أن البنى التحتية في دول الحزام الشمسي وتحديدا دول الشرق الأوسط والشمال الإفريقي، غير متاحة حتى الآن فيما يخص شبكات الاتصال فائقة السرعة لجميع المناطق السكنية.
وأشار «شالوله» إلى أن رسالته في الدكتوراة من جامعة لستر البريطانية لعلاج هذه الإشكالية وتوفير ربط آمن لوحدات الطاقة الشمسية بشبكات التوزيع دون الحاجة لشبكات الاتصال فائقة السرعة، وبالتالي تخفيض هائل في أنظمة الشبكات الذكية.
واسترسل: «تم بفضل الله في هذه الدراسة اقتراح طريقة للتحكم بشبكات التوزيع الكهربائية قادرة على ربط وحدات الطاقة الشمسية في المناطق السكنية عن طريق استغلال المساحات المتوفرة على أسطح المباني السكنية بصورة آمنة دون الحاجة إلى تغييرات فنيه على الشبكة الحالية وذلك باستخدام المنطق الضبابي في التحكم (Fuzzy logic)، وقد أثبتت التجارب باستخدام برامج المحاكاة قدرة الطريقة المقترحة على المحافظة على مستوى الجهد المطلوب في الشبكة حتى في الحالات الحرجة جدا والمتمثلة في كثافة الطاقة المولدة من الخلايا الشمسية وانعدام الأحمال على شبكات التوزيع».
ولفت «شالوله» إلى أن مثل هذه الحلول تدفع جدياً للبدء في الاستفادة من هذا النوع من الطاقة والتي تنعم بها المملكة بشكل كبير، وإن كان هذا النوع من الطاقة لديه بعض المعوقات الاقتصادية والمتمثلة في تكلفة الكيلو واط مقارنة بالإنتاج التقليدي للكهرباء، إلا انه وبالرغم من ذلك ولبلد مثل المملكة يُعد هذا التوجه في وجهة نظري الشخصية مهما وله مردود اقتصادي على المدى البعيد، لعدة أسباب منها الاستفادة من الاقتصاد المتين للبلد في الوقت الراهن لتوفير بدائل الطاقة للأجيال القادمة، وتخفيض استهلاك الوقود المستخدم لتوليد الطاقة، وتوفير الوقود للتصدير حيث انه له مقارنة بين الدخل والمردود العائد على الوطن من تصدير النفط والعائد الناتج عن استخدام نفس الكمية لإنتاج الكهرباء المحلية وبالتالي توفير اي وقود للتصدير بسبب استخدام الطاقة المتجددة يصبح ذو جدوى اقتصادية.
يشار إلى أن الشبكة الذكية Smart grid هي الشبكة الكهربائية التي تُستخدم فيها تقنيات الاتصالات كالعدادات الذكية التي تعمل على تقنية (G3) أو أنظمة المراقبة سكادا (SCADA) وخلافه، وذلك لجمع معلومات من نقاط استهلاك وتوليد ونقل الكهرباء ومن ثم تعديل عمل الشبكة بناء على هذه المعلومات.
والشبكات الذكية هي تلك التي توفر تحديث تقديم الطاقة الكهربائية من الموردين إلى المستهلكين، عن طريق التكنولوجيا الرقمية، وذلك بغاية السيطرة على استهلاك الأجهزة في المنازل وتوفير الطاقة وخفض التكاليف وزيادة الموثوقية والشفافية.
ومن مشاكل الشبكات الحالية التقليدية فقدان الطاقة الكهربائية في الشبكة تصل إلى 20 بالمائة، وعدم تحديد مواقع فقدان الطاقة، وعدم القدرة على توقع الانقطاعات، وفي الوقت نفسه تعتبر الشبكة الذكية هي الوسيلة المستقبلية لتوفير وتوزيع الطاقة الكهربائية من محطات التوليد إلي المستهلكين وذلك باستخدام التكنولوجيا الرقمية بحيث تتواصل وتتفاعل معهم وتتعرف علي احتياجاتهم وتلبيتها.
ومن فوائد الشبكة الذكية «Smart Grid» الوثوقية، ومرونة في طوبولوجيا الشبكة الكهربائية، والإدارة الجيدة للأحمال، وإشراك الأفراد كجزء أساسي من الشبكة كمستهلكين، وتمكين المستهلك من اختيار المصدر، واستخدام المزيد من الطاقة الصديقة للبيئة، والتقليل من الاعتماد على توليد الكهرباء من محطات توليد الطاقة الكهربية، وتقليل حوادث الانقطاع الكامل للكهرباء(blackouts)، وزيادة سعة الشبكة وقدرتها على إمداد الكهرباء، وتقليل الوقت اللازم لاستعادة الكهرباء عند حدوث الأعطال، وتقليل قمة منحنى الأحمال.
وتتمثل مصادر توليد الطاقة في الشبكة الذكية في محطات توليد الطاقة الكهربية، والتوليد في أماكن التوزيع، ومصادر الطاقة المتجددة، ووحدات تخزين الطاقة، فيما تكمن وظائفها في الحفاظ على معالجة الشبكة الكهربائية الذكية، وخلوها من الأضرار والهجمات، وتحفيز مشاركة المستهلك، وتوفير تخزين كاف من الطاقة الكهربائية عالية الجودة، وإتاحة سوق الكهرباء، والاختيار الأمثل للأصول، وإمكانية التغلب على مصادر التوليد المتقطعة.