شبكة الكهرباء الذكية


شبكة الكهرباء الذكية

الشبكات الحالية:

شبكة الكهرباء الذكية  منذ بروزها إلى حيز الوجود فى أواخر القرن التاسع عشر تبلي شبكات نقل الكهرباء بلاءا حسنا فى نقل الطاقة الكهربية فى اتجاه واحد من محطات التوليد الى أماكن الاستهلاك فغالبا ما تقع محطات التوليد فى أماكن بعيدة عن المجتمعات العمرانية والصناعية نظرا لاحتياجها الى ظروف بيئية خاصة مثل أماكن انتاج الوقود المستخدم أو مواضع السدود المائية وغيرها ويتم توليد الطاقة الكهربية على جهد متوسط ويتم رفعه باستخدام محولات رفع الجهد تمهيدا لنقله عبر مسافات طويلة فى حدود مئات الكيلو مترات ثم يتم خفض الجهد باستخدام محولات خفض الجهد على عدة مراحل وذلك للاستفادة من المستويات المختلفة للجهد فى التطبيقات الصناعية المختلفة وكذلك لتوزيع الكهرباء على أماكن الاستهلاك.

عصر الطاقة المتجددة:

واستفاقت حكومات دول العالم على كابوس مفزع يتعلق بالانبعاثات الكربونية الناتجة من حرق الوقود الأحفورى إضافة الى الدراسات العلمية التى تشير إلى التضاؤل السريع فى مخزون الأرض من البترول ولذلك جرت الأبحاث على قدم وساق لإيجاد طاقة بديلة نظيفة ومتجددة وقد أمكن توليد الكهرباء عن طريق استغلال طاقة الرياح والطاقة الشمسية والمد والجزر وغيرها.

توليد الكهرباء باستخدام الرياح

توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية

توليد الكهرباء باستخدام المد والجزر

 

 

شبكة الكهرباء الذكية

 

هذه الكهرباء المتولدة يتم ربطها على شبكات التوزيع أو الجهد المتوسط وبالتالى تغيرت النظرة القديمة لشبكات الكهرباء فلم يعد التوليد قاصرا على بداية خط النقل ولكن أيضا عند مناطق التوزيع وهذا هو الأساس الذي بنيت عليه شبكة الكهرباء الذكية.

ماذا عن الشبكة (smart grid) ؟

هى وسيلة المستقبل لتوزيع الطاقة الكهريبة وهى اسم على مسمى فهى من الذكاء بحيث تتواصل مع المستهلكين وتتفاعل معهم وتتعرف على احتياجاتهم وتلبيها وتقتصد فى استهلاك الطاقة وتولد الطاقة الكهربية من عدد من مصادر الطاقة المتجددة وتتنبأ بتقصيرها وفشلها وتقوم بإصلاح أعطالها بنفسها وتختزن الطاقة بنفسها على الشبكة وتوفر نظاما فريدا لتزويد الجيل الجديد من السيارات الهجينة(hybrid-cars) بالوقود الكهربي وبالتالى فإن مصادر توليد الطاقة فى الشبكة الذكية هى:
محطات توليد الطاقة الكهربية.
التوليد فى أماكن التوزيع.
مصادر الطاقة المتجددة.
وحدات تخزين الطاقة.
الإدارة الجيدة للأحمال وذلك بتشجيع المستهلكين على تشغيل الكهرباء فى غير أوقات الذروة وتقليل الاستهلاك فى أوقات الذروة.

شبكة الكهرباء الذكية . . . مستقبل الطاقة فى القرن الجديد

أهداف الشبكة الذكية:
إشراك الأفراد كجزء أساسي من الشبكة كمستهلكين وأيضا موردين للكهرباء بالإضافة إلى تمكين المستهلك من اختيار المصدر الذى يود شراء الكهرباء منه وعرض الثمن اللحظى للكيلو وات.
استخدام المزيد من الطاقة الصديقة للبيئة.
تقليل الاعتماد على توليد الكهرباء من محطات توليد الطاقة الكهربية.
تقليل حوادث الانقطاع الكامل للكهرباء(blackouts) .
زيادة سعة الشبكة وقدرتها على إمداد الكهرباء.
تقليل الوقت اللازم لاستعادة الكهرباء عند حدوث الأعطال.
تقليل قمة منحنى الأحمال وبالتالى التوفير فى المولدات الكهربية واستغلال الموجود منها أقصى استغلال.

متطلبات الشبكة الذكية:

لبناء شبكة الكهرباء الذكية لابد من تطوير العديد من الأجهزة فى كافة أجزاء الشبكة كالتوليد والنقل والوقاية والتحكم وكذلك الأجهزة التى ينبغى توافرها لدى المستهلك ليحدد اختياراته ومن بين هذه الأجهزه التى ينبغى تطويرها:

أجهزة القياس المتقدمة:

لتوقع حدوث انقطاع الكهرباء بسبب التحميل الزائد والعمل على التنسيق بين المستهلكين والمنتجين وذلك لتلافى حدوث هذه الأعطال.

أنظمة الاتصالات المتقدمة:

عن طريق استخدام خطوط الكهرباء فى نقل اشارات المعلومات والتى تسمح بتخزين المعلومات المتوافرة عن الشبكة وتحسين التحكم فى أجزاء الشبكة.

تخزين الطاقة:

نظرا لكون الطاقة المتولدة من مصادر الطاقة المتجددة ذات طبيعة متغيرة يصبح الاعتماد على هذه الطاقة قليل الفائدة دون وجود أنظمة ذات كفاءة عالية لتخزين الطاقة .

فوائد تخزين الطاقة:
تحقيق الاستغلال الأمثل للطاقة المتولدة من مصادر الطاقة المتجددة.
خفض قمة منحنى الأحمال.
تدعيم الجهد الكهربي لدى المستهلك.
تدعيم استقرار الجهد فى حالات التغير اللحظى للكهرباء (transien stability support)
تمكين المستهلك من تخطى حالات انقطاع الكهرباء.
تقليل الاعتماد على محطات التوليد.
زيادة وثوقية مصادر الكهرباء.
زيادة كفاءة محطات القوى الكهربية.
تقليل تكلفة الطاقة الكهربية.