ريادة مستقبل الطاقة: تقنيات ATESS المبتكرة للشبكات المصغرة

مقدمة

الشبكات المصغرة ليست تطبيقاً حديثاً إنما هي موجودة بالفعل ومنذ مدة طويلة، فتمثل الشبكات الكهربائية في الأماكن النائية ومحطات الطاقة البعيدة تطبيقا واقعياً عليها، وتتميز هذه الشبكات بإمكانية تشغيلها، بشكل منفصل، عن الشبكة الرئيسية، أو بشكل متصل معها بالاعتماد بشكل كبير على مصادر الطاقة المتجددة، وفي كلتا الحالتين فهي قادرة على تزويد أحمالها بالطاقة الكهربائية طول الوقت دون انقطاع، كما أن لديها مرونة عالية في القدرة على مواجهة المشاكل المتعلقة بالشبكة في حالات الطوارئ والكوارث.

يتناول هذا المقال مكوّنات الشبكات المصغرة، والتوجهات الحالية في الصناعة، والتحديات التي تواجهها، وكيف عالجت ATESS هذه التحديات من خلال عواكس البطارية المبتكرة المستخدمة في مشاريع الشبكات المصغرة في مشروعات حول العالم.

عناصر الشبكات المصغرة

تتكون الشبكات المصغرة من مجموعة عناصر أساسية تعمل معًا لضمان الإمداد المستمر والموثوق للطاقة. توفر أنظمة توليد الطاقة، بما في ذلك مولدات الديزل ومصادر الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح، الطاقة الكهربائية اللازمة. كما تلعب أنظمة تخزين الطاقة أو البطاريات دورًا محوريًا في تخزين الطاقة الزائدة وتوفيرها عند نقص الإنتاج أو عند الحاجة. تعد العواكس مهمة جداً في عملية تحويل التيار المستمر من مصادر الطاقة المتجددة إلى التيار المتردد المستخدم في معظم الأجهزة، كما تقوم بتحويل تيار فائض الطاقة مرة أخرى إلى تيار مستمر ليتم تخزينها. أما أنظمة التحكم، فهي تدير وتحسّن أداء هذه العناصر للحفاظ على التشغيل الفعال، وإمداد الطاقة الموثوق.

توجهات الصناعة في تطبيقات الشبكات المصغرة

تتطور تقنية الشبكات المصغرة بسرعة، ناقلة عملية إدارة الطاقة في اتجاهات رائدة. تعد الشبكة الذكية والرقمية في طليعة هذه التطورات، حيث تستخدم الأنظمة الحديثة للمراقبة في الوقت الفعلي وتحليل البيانات والتحكم الآلي لتعزيز الكفاءة والاستجابة. يضمن الوضع المنفصل عن الشبكة ومصادر الطاقة لحالات الطوارئ، قدرة الشبكات المصغرة على العمل، بشكل مستقل، أثناء الكوارث أو أعطال الشبكة الرئيسية؛ مما يوفر الطاقة بشكل مستمر للمرافق الحيوية مثل المستشفيات. يعمل دمج مصادر الطاقة الموزعة، بما في ذلك المولدات الصغيرة وخلايا الوقود، على تعزيز عملية الإنتاج والاستهلاك المحليين، بالتالي تعزيز مرونة الشبكة. تدعم الشبكات المصغرة أيضاً الاستدامة من خلال خفض انبعاثات الكربون، بما يتناسب مع الأهداف الخضراء العالمية. كما أنها تُحدث تأثيرًا كبيرًا في المجتمعات والتطبيقات الريفية؛ حيث توفر طاقة موثوقة للمناطق النائية أو الشحيحة بالطاقة؛ مما يحسن نوعية الحياة ويدعم التنمية الاجتماعية والاقتصادية. تسلط هذه التوجهات الضوء على إمكانات الشبكات المصغرة في تقديم حلول مبتكرة ومستدامة للتحديات المختلفة في مجال الطاقة.

التحديات التي تواجه الشبكات المصغرة في الوقت الحالي

تواجه الشبكات المصغرة العديد من التحديات المهمة على الرغم من مزاياها الواعدة، فتمثل التكاليف الأولية المرتفعة للبنية التحتية وتقنياتها عائقًا رئيسيًا أمام انتشارها على نطاق واسع. يتطلب تصميم وتنفيذ الشبكات المصغرة تخطيطًا دقيقًا وخبرة تقنية متخصصة؛ مما يزيد من تعقيدها. كما تمثل عملية دمج الشبكات المصغرة مع الشبكة الرئيسية عقبات إضافية بسبب العوائق التنظيمية والتقنية. يمكن أن يكون إدارة وصيانة الشبكة معقدين في المناطق النائية أو المعزولة تحديداً. إضافة لذلك تتطلب أوضاع بعض شبكات الكهرباء المختلفة في مناطق مختلفة أن تكون الشبكات المصغرة قابلة للتكيف بدرجة عالية لضمان التناسق وتدفق الطاقة في الاتجاهين عند الربط مع الشبكة الرئيسية. إن التغلب على هذه التحديات أمر أساسي لتحقيق الإمكانات الكاملة لتقنية الشبكات المصغرة وتحقيق فوائدها في التحول الطاقوي.

دور عاكس البطارية في الشبكات المصغرة

يلعب عاكس البطارية دورًا رئيسيًا في أنظمة الشبكات المصغرة، فوظيفته بشكل أساسي هي تحويل التيار المستمر  المخزن في البطاريات إلى التيار المتردد، وإدارة البطارية، وضمان التوازن بين توليد الطاقة وتخزين الطاقة والحمل داخل النظام، ووظائف الاتصال والانفصال عن الشبكة.

صممت عواكس البطارية ثنائية الاتجاه PCS100-1000 من ATESS للتطبيقات التجارية والصناعية المتوسطة إلى واسعة النطاق، والتي تتراوح استطاعتها من 100 كيلوواط إلى نطاق الميجاواط. توفر هذه العواكس قابلية توسع مذهلة، حيث تصل استطاعة كل عاكس إلى 1 ميجاواط، ويمكن ربط 4 عواكس على التوازي لزيادة السعة في الوضع المنفصل عن الشبكة. تضمن ميزة الإسهاب في العاكس عملية التشغيل المستمر حتى في حالة فشل عاكس واحد، بينما تعمل وظيفة إزاحة الذروة على تحسين التشغيل الاقتصادي، وزيادة الكفاءة لنظام الطاقة، وأخيراً يضمن مفتاح التشغيل/الإيقاف السلس (≤10 مللي ثانية) إمداد الحمل بالطاقة بدون انقطاع أثناء انقطاعات الشبكة.

مشاريع عاكس البطارية من ATESS للشبكات المصغرة في العالم

قامت ATESS بمواجهة هذه التحديات من خلال إنجاح مشاريع الشبكات المصغرة المبتكرة على مستوى العالم.

مشروع سيراليون: يضم مشروع الشبكة المصغرة من ATESS عاكس بطارية PCS100 باستطاعة 100 كيلوواط، وبطاريات BR200R بسعة إجمالية 602.112 كيلوواط ساعة، ووحدة تحكم شحن النظام الشمسي  PBD250، وخزانة Bypass250. يوفر هذا النظام الطاقة لأكثر من 400 منزل؛ مما يخفف من مشاكل شح الطاقة ويدعم التحول إلى الطاقة النظيفة، ويؤكد على إلتزام ATESS في حل أزمات الطاقة وتعزيز التنمية المستدامة.

مشروع قرية جودو أولو بسورينام: يستمد الطاقة من نظام هجين لشبكة مصغرة تضم عاكسات ATESS PCS250 ووحدات Bypass250 وبطارية بسعة 1 ميجاواط ساعة ومولد ديزل استطاعته 168 كيلوواط. يوفر هذا النظام الطاقة طوال الوقت وبشكل مستمر منذ عام 2021، من خلال الطاقة الشمسية التي يتم تخزينها خلال النهار بجانب الطاقة التي يوفرها مولد الديزل ليلاً. تجسد دورة إدارة الطاقة الذكية التزام ATESS بالحلول المستدامة، وذلك بما يتماشى مع أهداف سورينام في مجال الطاقة المتجددة.

مشروع تايلاند: يمثل مشروع  ATESS الأخير في مقر PEA في بانكوك، والذي يضم مجموعتين من عاكسات PCS250  وبطارية ليثيوم بسعة 1 ميجاواط ساعة، معيارًا جديدًا لتقنية الشبكة الذكية. لا يدعم هذا المشروع أهداف تايلاند في تحقيق الحياد الكربوني فقط، بل يبرز أيضًا دور ATESS في تطوير ابتكارات الشبكة الذكية.

تسلط مشاريع ATESS العالمية الضوء على قدرتها في مواجهة تحديات الشبكات المصغرة والتماشي مع توجهات الصناعة.

تتماشى حلول تخزين الطاقة للشبكات المصغرة التي تقدمها ATESS والتي تضم أنظمة تحويل طاقة متقدمة لعواكس البطارية (PCS) بشكل مثالي مع أحدث توجهات الصناعة. تتميز هذه الحلول باستخداماتها المتعددة وقابليتها للتطبيق في مختلف القطاعات التجارية والصناعية والمجتمعية، وهي مصممة للعمل في الوضع المنفصل عن الشبكة والمتصل بها، وعملية الانتقال السلس بينهما. كما تدعم أنظمة ATESS أيضًا دمج مصادر الطاقة الموزعة، مثل الربط مع المولدات، وقد لعبت دورًا محوريًا في تطوير الشبكة الذكية، كما هو واضح في المشروع الأخير في تايلاند الذي يساهم في تحقيق الحياد الكربوني وتقليل التأثير البيئي.

تُظهر أنظمة تحويل الطاقة في عاكس البطارية من ATESS  قدرة استثنائية على التكيف في معالجة تحديات أنظمة الشبكات المصغرة في مناطق عالمية مختلفة. يقوم فريقنا الهندسي الرائد بتصميم أنظمة شبكات مصغرة قوية، بينما تضمن خدمات ما بعد البيع المتخصص الاستقرار والموثوقية على المدى الطويل. تسهّل أنظمة تحويل الطاقة في عاكس البطارية من ATESS من تشغيل الوضع المنفصل عن الشبكة والمتصل بها والذي تصل استطاعة كل واحد منه إلى 1 ميجاواط مع إمكانية زيادة السعة بربط وحدات إضافية على التوازي؛ وذلك لتلبية احتياجات أنظمة الطاقة الحديثة المتطورة.

الخلاصة

أثبتت الشبكات المصغرة قدرتها على العمل بشكل منفصل عن الشبكة الرئيسية، كما هو واضح من نجاح مشاريع ATESS العالمية. وعلى الرغم من وجود التحديات، فإن نشر ATESS الإستراتيجي وتطور تقنياتها يمهد الطريق لمستقبل طاقة أنظف وأكثر مرونة. يعد تكامل وموثوقية مكونات الشبكات المصغرة أمرًا بالغ الأهمية لنجاحها، ومع التصميم والبحث المدروس، يمكن التغلب على التحديات. تواصل ATESS قيادة جهود تعزيز الوصول إلى الطاقة والاستدامة في جميع أنحاء العالم؛ مما يسهم في بناء مستقبل طاقة أكثر إشراقًا واستدامة.