طوّر فريق ضم باحثين من جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا نظامًا مبتكرًا لإدارة الطاقة يسهم في تحسين الشبكات الصغيرة الهجينة وتحقيق التوازن بين مصادر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والديزل لإتاحة الطاقة على نحوٍ أكثر موثوقية واستدامة وكفاءة من حيث التكلفة، حيث يعتمد أكثر من 4000 مجتمع ناءٍ في كافّة أنحاء العالم على مولدات الديزل لتلبية احتياجاتهم من الكهرباء، ويشكّل هذا الاعتماد على الديزل ضغطًا على الموارد المالية لتلك المجتمعات وعلى البيئة نتيجةً لارتفاع نسبة الانبعاثات التي تحدّ من التنمية المستدامة في المناطق المعزولة.
ركّز كلٌّ من عادل مرابط والدكتور أحمد الدُرّة والدكتور طارق الفولي والأستاذ الدكتور إيهاب السعدني، من جامعة خليفة، مع سوجوي باروا من جامعة سانت ماري في كندا، على طريقة جديدة لتحسين الشبكات تسمى خوارزمية ليفي الحسابية، وتعتمد هذه الخوارزمية المعززة على تقنيات التحسين الحسابية التقليدية من خلال تعزيز القدرات البحثية وتجنب الأخطاء الشائعة في عملية التحسين، ما يتيح حلًا فعالًا لإدارة المصادر المتعددة للطاقة داخل شبكة صغيرة، خاصة في ظل الظروف الصعبة السائدة في المجتمعات النائية، ونشر الفريق النتائج التي توصّل إليها في المجلة العلمية "أبلايد إنيرجي" المُصنّفة ضمن أفضل 1% من المجلات العلمية.
يدمج نموذج الشبكة الصغيرة الهجينة الألواح الشمسية الكهروضوئية وأجهزة توليد طاقة الرياح ومجموعة المولدات التي تعمل بالديزل لتلبية متطلبات الطاقة في المناطق النائية، حيث تُسهم خوارزمية ليفي الحسابية في تحسين استخدام الطاقة من خلال إعطاء الأولوية لمصادر الطاقة المتجددة كلما كانت متاحة، ما يُقلّل الاعتماد على مولدات الديزل، وقد أثبت الفريق أن هذه الطريقة كافية لخفض تكاليف الطاقة وتقليل الانبعاثات بشكل ملحوظ بنسبة تصل إلى 10% مقارنة بالشبكات الصغيرة التي تعتمد على الديزل فحسب.
أوضح الأستاذ الدكتور إيهاب قائلًا: "يستلزم نقل الوقود وتخزينه في المناطق النائية غالبًا تكاليف وتعقيدات لوجستية إضافية، الأمر الذي يؤدي إلى تفاقم الأعباء البيئية والمالية التي قد تتكبدها هذه المجتمعات، وهو ما يؤكد بصفة خاصة على أهمية تقليل الاعتماد على الديزل".
تكمن أبرز مميزات النموذجَ في قدرةُ خوارزمية ليفي الحسابية على تقليل التكلفة والانبعاثات عند اتّخاذ القرارات المتعلّقة بنقل الطاقة، فقد ركّزت الاستراتيجيات الاقتصادية التقليدية لتوزيع الأحمال بالأساس على تحقيق التوازن بين كميات الطاقة المتطلبة والتكاليف، مع إهمال تأثير الانبعاثات الناتجة عن توليد الطاقة من الديزل، في حين يُقيّم نظام الفريق البحثي العقوبات والتكاليف الاقتصادية الناتجة عن الانبعاثات، ما يؤدي إلى الحصول على حل أكثر أمنًا على البيئة وأكثر كفاءة من حيث التكلفة من خلال إدارة مواعيد ونطاق استخدام المولدات بناءً على التوافر المتوقع للطاقة المتجددة.
وفي هذا الصدد، قال الأستاذ الدكتور إيهاب: "تؤكّد نتائجنا على الدور الذي تلعبه الشبكات الصغيرة الهجينة المحسنة كحل قابل للتطوير والتطبيق في المجتمعات النائية والمحرومة، حيث يعمل نموذجنا من خلال تقليل الاعتماد على الديزل وتحقيق الاستفادة القصوى من مصادر الطاقة المتجددة على تعزيز المرونة والتخفيف من حدة الآثار البيئية لتوليد الطاقة وتحسين القدرة على التزود بطاقة مستقرة".
يخطط الفريق البحثي لمواصلة تحسين النظام لتنفيذه على أرض الواقع مع التركيز على الدمج بين حلول شحن المركبات الكهربائية وتخزين الطاقة الكهربائية على نحو يمكن أن يوفر طاقة احتياطية قيّمة أثناء فترات انخفاض إنتاجية مصادر الطاقة المتجددة، كما يمكن لتقنيات الإدارة المتقدّمة لاستهلاك الطاقة الكهربائية ضمن إطار عمل خوارزمية ليفي الحسابية أن تمكّن النظام من توقع تغيرات الطلب بفعالية أكبر، ما يؤدي إلى تحسين استخدام الطاقة على مدار دورات أطول.