سولارابيك، سويسرا – 20 أبريل 2025: طور باحثون في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا المرموق في زيورخ (ETH Zurich) خوارزمية تحكم مبتكرة حصلت على براءة اختراع، مصممة خصيصًا لعواكس تشكيل الشبكة الكهربائية (Grid-forming Inverters). تَعِد هذه الخوارزمية بتحقيق استقرار غير مسبوق في تردد الشبكة، مع حماية المكونات الإلكترونية الحساسة للعواكس من التلف، وهو تحدٍ متزايد الأهمية في ظل التحول العالمي نحو مصادر الطاقة المتجددة كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
ابتكار يعالج نقطة ضعف العواكس التقليدية
يأتي هذا التطور في وقت حاسم، حيث يتم التخلص التدريجي من محطات الطاقة التقليدية التي تعتمد على الوقود الأحفوري أو الطاقة النووية، والتي كانت تضمن تاريخيًا استقرار تردد الشبكة بفضل مولداتها الضخمة ذات التوربينات البخارية. يتطلب هذا التحول أن تقوم عواكس أنظمة الطاقة الكهروضوئية، وأنظمة تخزين البطاريات، وعنفات الرياح بدور جديد وهو “تشكيل الشبكة” بنفسها، أي العمل كـ”مصادر جهد” قادرة على ضبط التردد. لكن العواكس الحالية، رغم تطورها، تواجه صعوبة بالغة في هذا الدور، خاصة أثناء اضطرابات الشبكة مثل دارات القصر أو انخفاض الجهد المفاجئ. ففي هذه الحالات، تحاول العواكس التقليدية الحفاظ على مستوى الجهد عبر ضخ تيار كهربائي زائد، مما يعرض إلكترونياتها الداخلية لخطر التلف الحتمي، ويدفعها غالبًا إلى الإغلاق التلقائي كإجراء وقائي، الأمر الذي قد يزعزع استقرار الشبكة بأكملها. هنا تبرز أهمية الخوارزمية السويسرية الجديدة. إذ تقوم الخوارزمية على مبدأ فصل التحكم بين تردد الشبكة وجهدها وتيارها، فتضمن استقرار التردد بشكل دائم تحت كل الظروف، وتضع حداً للتيار الكهربائي عند مستويات آمنة، بينما تسمح للجهد بالتقلب بحرية نسبية دون إلحاق الضرر بالعاكس.
من المختبر إلى السوق: خطوات واثقة نحو التطبيق العملي
أثبتت الخوارزمية الجديدة كفاءتها العالية من خلال عمليات المحاكاة الحاسوبية الدقيقة التي أجراها الفريق السويسري. ونظرًا لكون الابتكار يتمثل في برنامج حاسوبي (Software)، تمكن الباحثون من التحقق من صحة الخوارزمية بنجاح عبر تطبيقها على نظام اختبار فعلي في المختبر، دون الحاجة إلى بناء بيئة اختبار معقدة وجديدة، مما يؤكد قابليتها للتطبيق العملي بكلفة معقولة. يتطلع الفريق البحثي الآن إلى المرحلة التالية، حيث يخططون للدخول في شراكات استراتيجية مع شركات رائدة في قطاع الطاقة والتصنيع، بهدف تطبيق خوارزمية التحكم المبتكرة هذه في مشاريع وأنظمة قائمة على أرض الواقع، ودمجها كجزء أساسي من الجيل القادم من المنتجات البرمجية المخصصة لإدارة الشبكات الكهربائية الذكية وأنظمة الطاقة المتجددة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: ethz.ch
image credit: canva
