تزداد الحاجة لدمج أنظمة الطاقة المتجددة في شبكات الكهرباء التقليدية بالتزامن مع انتقال أنظمة الطاقة عالميًا إلى استخدام مصادر الطاقة المتجددة، ويستلزم هذا التحول الجذري لكيفية عمل أنظمة الطاقة، خاصة وأن إدارة تأثير مصادر الطاقة المتقطعة أو غير المتاحة دائمًا تُعتبر مهمة حساسة.
تختلف الطاقة التي توفرها الشمس والرياح والأمواج والمد والجزر بطرق قد لا تتماشى مع التغيرات في طلب المستهلك على الطاقة، ويمكن أن يؤثر التعامل مع مثل هذا التقطع على تشغيل شبكات الكهرباء والأسواق واقتصادها، كما يمكن التنبؤ باستهلاك الكهرباء بشكل جيد ولكن لا يمكن التحكم فيه، تمامًا مثل الطقس.
طور فريق من الباحثين من جامعة خليفة أداة متكاملة للتنبؤ باستقرار تردد أنظمة الطاقة وتعزيزه من خلال الضبط الفوري الديناميكي لعمليات محطة توليد الطاقة الكهروضوئية، حيث قام كلّ من فيصل ستار (خريج ماجستير) والدكتور سوديبتا غوش والدكتور يونس صبيح والأستاذ الدكتور محمد المرسي والأستاذ الدكتور أحمد الدرة والدكتور طارق الفولي من مركز الطاقة الكهربائية والطاقة المتقدمة بجامعة خليفة، بتصميم أداة توفر تنبؤًا دقيقًا بقصور نظام الطاقة الكهربائية في بيئة آنية مع توافر الحد الأدنى من البيانات.
يشير استقرار التردد إلى قدرة نظام الطاقة على الحفاظ على تردد ثابت بعد حدوث اختلال كبير بين التوليد والحمل الكهربائي، ويُعتبر هذا جانبًا حاسمًا في الحفاظ على الموثوقية الشاملة لنظام الطاقة الكهربائية وضمان إنتاج الكهرباء بتردد وحجم يقعان ضمن حدود معينة، ومنع انقطاع التيار الكهربائي أو تلف المعدات. غالبًا ما تنشأ مشاكل الاستقرار نتيجةً للتغيرات المفاجئة في الطلب على الكهرباء وتوليد الطاقة المتجددة المتقطعة والاضطرابات الشديدة في النظام.
يُعتبر القصور الذاتي مألوفًا لأي شخص يقود سيارة أو يركب دراجة، فهو يعني ميل الجسم المتحرك للبقاء في حالة حركة، وهو ما تلاحظه عندما تستمر العجلات في الدوران حتى بعد توقفك عن استعمال الدواسة. يشير القصور الذاتي في شبكة الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الحركية المخزنة في المولدات الدوّارة، ولكن لا تُستخدم هذه المولدات الدوّارة في أنظمة توليد الطاقة المتجددة التي تعتمد على العاكس، ما قد يؤدي إلى عدم استقرار نظام الطاقة في غياب استراتيجيات التحكم المناسبة.
قد يتعرض نظام الطاقة ذو القصور الذاتي المنخفض لعدم الاستقرار نتيجة لاضطرابات النظام أو الانقطاع الكامل للتيار الكهربائي، وتوفر الطاقة الموجودة في المولدات في محطات الطاقة الكهربائية والتي تدور بنفس تردد شبكة الكهرباء، القصور الذاتي الذي يحمي النظام من التغير السريع، فيميل تردد الشبكة إلى الانخفاض كلما ارتفع الطلب على الطاقة الكهربائية.
طور الفريق البحثي بجامعة خليفة أداة عبر الإنترنت للتنبؤ باستقرار التردد وتعزيزه، حيث تستفيد الأداة من البيانات الآنية التي تشمل القصور الذاتي للنظام واستجابة التردد لتزويد مشغلي النظام بالمعلومات اللازمة لإدارة الاستقرار بشكل فعال. تشمل الميزات الرئيسة للأداة، القدرة على التقدير الفوري للقصور الذاتي للنظام والتنبؤ بتردد أدنى نقطة قد يصل إليها تردد النظام بعد حدوث اضطراب والضبط الديناميكي لتشغيل الأنظمة الكهروضوئية وأنظمة تخزين طاقة البطارية للحفاظ على الحد الآمن للتردد، ويتم تحقيق ذلك من خلال التوزيع الأمثل وباستخدام احتياطيات إضافية للطاقة الكهربائية بالإضافة إلى استراتيجيات تقنين الكهرباء عند الضرورة.
من جهته، يقول الأستاذ الدكتور محمد: "يُعتبر إدخال مثل هذه الأدوات أمرًا بالغ الأهمية لضمان استقرار شبكات الطاقة الكهربائية في عصر الطاقة المتجددة، كما تلعب ابتكاراتنا دورًا حيويًا في تمكين تكامل مصادر الطاقة المتجددة دون المساس باستقرار أنظمة الطاقة الكهربائية وكفاءتها، في الوقت الذي يشهد تطورًا مستمرًا لقطاع الطاقة.”
ترجمة: مريم ماضي