أوصى فريق من الباحثين من جامعة خليفة بتطوير ممارسات الصيانة للأنظمة الكهروضوئية واسعة النطاق من خلال تنفيذ استراتيجيات شاملة على مستوى النظام وتحسين الجدولة، ما قد يؤدي إلى توفير في التكاليف قد يصل إلى 10 آلاف دولار أمريكي سنويًا لكل ميغاواط.
قدمت الورقة البحثية، التي تحمل عنوان "تشغيل الأنظمة الكهروضوئية وصيانتها: مراجعة وتوجهات مستقبلية'، التي نُشرت من قبل دار نشر"إلزيفير" في المجلة العلمية "رونوابل آند سستاينبل إنرجي ريفيوز" المعنية بالأبحاث المتعلقة بالطاقة المستدامة والتي تندرج ضمن أفضل 5% من المجلات العلمية، نهجًا جديدًا لدراسة صيانة الأنظمة الكهروضوئية، ويتكون الفريق البحثي من المؤلفة الأولى هند عبد الله، طالبة الدكتوراه بجامعة خليفة، والمستشار الرئيس، الأستاذ المشارك في العلوم الإدارية والهندسة، الدكتور أندريه سليبتشينكو، والمستشار المشارك، الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية، الدكتور عمار نايفة.
يُعتبر التوسع في الأنظمة المعقدة واسعة النطاق وغياب استراتيجيات الصيانة الثابتة لقطاعات الأعمال المتنوعة هو سبب التحديات الحالية. يدعو الباحثون ردًا على ذلك إلى دمج تقنيات التكيف مثل التعلم المعزز لتعزيز الموثوقية والكفاءة والاستدامة على مستوى النظام، حيث يهدف هذا النهج إلى ضمان الأهمية المستمرة لمقاييس الأداء في العمليات والصيانة الكهروضوئية (العمليات والصيانة).
وجد البحث أن مهام صيانة الأنظمة الكهروضوئية أكثر صعوبة على الرغم من بساطة تصميمها، وفي الواقع، تظهر الدراسات أن تنفيذ استراتيجيات فعالة للتشغيل والصيانة يمكن أن يستعيد متوسط اكتساب طاقة بنسبة 5.27% لمحطة كهروضوئية نموذجية بطاقة تبلغ 16.1 ميغاواط، ما يعني توفيرًا في التكاليف يُقدَّر بـ 10 آلاف دولار أمريكي سنويًا لكل ميغاواط، وقد تواجه صناعة الطاقة الكهروضوئية العالمية خسارة سنوية مقلقة تبلغ 14.5 مليار دولار أمريكي في عام 2024 وحده مع غياب استراتيجيات فعالة للتشغيل والصيانة، لذا يتمثّل الهدف الرئيس من هذه المراجعة في إجراء دراسة شاملة لتطوير عمليات التشغيل والصيانة الكهروضوئية على مدار العقد الماضي والتحليل المنهجي للمواضيع الرئيسة وترابطها داخل المجال.
صنفت الدراسة البحث باستخدام طريقة محددة تسمى التقارير المفضّلة للمُراجعات المنهجيّة و التحليل التلوي، إلى أربعة مجالات رئيسة ألا وهي: استراتيجيات الحفاظ على الأنظمة الكهروضوئية وقياس أدائها وكيفية تدهورها بمرور الوقت والتخطيط لأنشطة الصيانة وتحسينها لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.
وجد الباحثون بناءً على المعلومات التي حصلوا عليها من مناهج الصيانة المتقدمة الواضحة في صناعة طاقة الرياح، أن كلًا من الصيانة الاستباقية واتخاذ القرار القائم على البيانات يضطلعان بدور هامٍ في ضمان الأداء الأمثل للأنظمة الشمسية، كما ركز هذا البحث على العناصر المتنوعة للصيانة مع دمج عوامل التخطيط والتنظيم في المناقشة، على عكس عمليات المراجعة السابقة.
تشمل الاقتراحات الرئيسة استخدام منهجيات تكيفية مثل التعلم المعزز لوضع مقاييس خاصة بمنشآت الطاقة الشمسية على نطاق واسع وتبسيط الصيانة طويلة الأجل للأنظمة الكهروضوئية بشكل فعال، كما يقترح البحث تنفيذ البروتوكولات الديناميكية والابتعاد عن الأساليب الثابتة التقليدية التي تركز فقط على المكونات الفردية، ويقترح بدلًا من ذلك تبني منظور يشمل النظام ككل واستخدام التعلم الآلي لتحديد أولويات المخاطر المحتملة في الأنظمة الكهروضوئية.
قال الدكتور أندريه: "يعد الابتكار في مجال الاستدامة أمرًا أساسيًا في جامعة خليفة، كما أننا ندرك الأدوار المهمة التي تقوم بها كل من طاقة الرياح والطاقة الشمسية بطرق تشمل الطاقة الكهروضوئية في نظام الطاقة بشكل عام، من أجل تحقيق بيئة تعتمد على الطاقة المستدامة. تُعنى صيانة الأنظمة الكهروضوئية بأكثر من مجرد معالجة القضايا التقنية، والتي تشمل التخصيص الاستراتيجي للموارد وتحديد أولويات المهام وصياغة خطط الطوارئ، ولكن وجد الفريق البحثي أن غالبية الأبحاث الحالية ركزت بشكل أساسي على الجوانب الفردية للتشغيل والصيانة، وتغاضت عن التكامل بين العناصر الأساسية مثل الموارد البشرية والمخزون والنقل وإدارة شبكة التوريد، حيث يُعد فهم الترابط بين هذه الجوانب أمرًا ضروريًا لتحسين الصيانة واتخاذ قرارات مدروسة.
وأضاف: "بالإضافة إلى ذلك، تمهد مراجعتنا الطريق لدمج الاستراتيجيات المبتكرة في الجهود المستقبلية للتشغيل والصيانة الكهروضوئية حيث تعرض أهمية نموذج الصيانة الجديد 5.0 في إنتاج الطاقة المتجددة، وتجمع هذه الاستراتيجيات بين التكنولوجيات المتقدمة والخبرة البشرية لتحسين الأداء والعمليات والتشجيع على تطوير بيئة تعتمد على الطاقة المستدامة من خلال مناهج تعاونية تتمحور حول الإنسان.”
تحدد الدراسة الفجوات وتقترح طرقًا للتحسين من خلال إدراكها الدور المهم الذي تؤديه الصيانة في ضمان الأداء الأمثل، كما أنها توصي بالانتقال إلى استخدام الصيانة التنبؤية في الأنظمة الكهروضوئية. ومن الجدير بالذكر أن نتائج البحث تتماشى أيضًا مع الهدف السابع من أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة والمتمثل في "ضمان وصول الجميع إلى الطاقة الحديثة والموثوقة والمستدامة وبأسعار معقولة"، مع ضمان أمن الشبكة أيضًا.
ترجمة: مريم ماضي