تتوقع وكالـة الطاقـة الدوليـة أن تـؤدي التنمية الشاملة عالميا إلـى مضاعفـة الطلـب العالمـي علـى الطاقـة فـي الأعوام 2010 و2030. وأن يصاحب ذلك تسارع ارتفاع معـدلات انبعـاث ثانـي أكسيـد الكربـون بنسبة أكثر مـن تزايـد الطلـب علـى الطاقـة، وهو ما يعطي أهمية لإدخـال مصـادر الطاقـة المتجـددة إلـى شبكـات الكهربـاء العالميـة.
وتقـدر وكالـة الطاقـة الدوليـة أن الطاقـات المتجـددة والوقـود الحيـوي سـوف يسمحـان بتقليـص غـازات الاحتبـاس الحـراري بنسبـة 23% بحلـول عـام 2030. ويتضمـن هـذا زيـادة معـدلات الطاقـة المتجـددة بشبكـات الكهربـاء بنسبـة تزيـد عـن 30% مـن إجمالـي الأحمـال. وبالتالـي سـوف تـؤدي زيـادة الطلـب الـتـي يصحبهـا إضافـة مصـادر الطاقـة المتجـددة إلـى الشبكـة، إلـى خلـق عـدد مـن التحديـات أمـام أنظمـة الكهربـاء العالميـة.
وفـي الدول ذات معـدلات النمـو المتواضعـة علـى المستويـات المرتفعـة للطلـب العالمي الحالـي، يمكـن لتكنولوجيـا الشبكـات الكهربائية الذكيـة أن توفـر منافـع ضخمـة بواسطـة تقليـص مـا يفقـد أثنـاء النقـل والتوزيـع، وتحسيـن استخـدام البنيـة الأساسيـة القائمـة بالفعـل مـع زيـادة قـدر التوليـد المتجـدد المتقطـع الـذي يمكـن توصيلـه بالشبكـة.
أمـا فـي المناطـق الناميـة ذات النمـو المرتفـع، فيمكـن لتكنولوجيـا الشبكـات الذكيـة أن تدمـج داخـل بنيـة أساسيـة جديـدة ممـا يسـرع مـن تحديـث الشبكـات مـع المساعـدة فـي الوقت ذاتـه علـى إدمـاج طاقـة متجـددة جديـدة.
نظام "ألستـوم غريد"
وتقـوم شركة "ألستـوم غريد" الفرنسية حاليـاً بنشـر مبـادرات الشبكـة الذكيـة عبـر ملـف مـن حلـول الشبكـات الذكيـة الجاهـزة، والتـي تهـدف إلـى تحسيـن الإدارة وزيـادة فاعليـة شبكـات النقـل والتوزيـع، وتطويـر نظـام صديـق للبيئـة للشركـاء من منتجي الطاقة الكهربائية، وتوفيـر الخبـرة التكميليـة للشبكـات الذكيـة كما تقـوم بإعـداد الكثيـر مـن المشروعـات الإيضاحيـة للشبكـة الذكيـة بالـدول الرائـدة فـي مجـال الشبكـات الذكيـة، بمشاركـة الحكومـات والمرافـق والصناعـات.
واستضافت الشركة فريقا صحافيا من عدة دول للاطلاع على نظام "ألستـوم غريد" الخـاص بالشبكـة الذكيـة القائـم علـى تواجدهـا التاريخـي بمجـال غـرف التحكـم الخاصـة بـإدارة الشبكـات والذي يتوفـر لمرافـق بالعالـم بأسـره لإدارة الطاقـة الحرجـة وتقنيـات الأتمتـة وإلكترونيات الطاقـة ممـا يدعـم البنيـة الأساسيـة لشبكـات النقـل والتوزيـع.
ويمكن أن تدمـج هـذه الحلـول بأجهـزة الحمايـة والتحكـم والقيـاس التـي يتـم توزيعهـا عبـر الشبكـة، وأتمتـة المحطـة الفرعيـة الرقميـة، وغرفـة التحكـم، والحلـول الإلكترونيـة للطاقـة لربـط الطاقـات المتجـددة وأنظمـة التيـار المباشـر والتخزيـن داخـل الشبكـة.
وتوفـر "ألستـوم غريد" لشركـات تشغيـل الشبكـات والحكومـات والمساهميـن بسلسلـة الطاقـة كافـة، ومجموعـة مـن الحلـول الاستراتيجيـة لتحويـل الشبكـة الذكيـة إلـى حقيقـة واقعـة.
وتم تصميم الشبكة الذكيـة لخلـق نظـام أكثـر مرونـة وفاعليـة، لـذا تعتمـد الحلـول الجاهـزة للشبكـة الذكيـة علـى الدمـج مـا بيـن التقنيـات الأساسيـة لألستـوم غريد: إلكترونيـات الطاقـة، وحلـول الأتمتـة وتكنولوجيـا معلومـات غـرف التحكـم، وكذلـك تقنيـات مـن قطاعـات أخـرى بألستـوم تشمل مجالات الطاقـة المتجـددة (التحكـم بتوربينـات الريـاح المتطـورة، والتحكـم بالألـواح الضوئيـة للطاقـة الشمسيـة المركـزة)، الطاقـة الحراريـة (التحكـم بالمحطـات المتطـورة والتشخيـص) والنقـل (بنيـة أساسيـة للإمـداد بالطاقـة للقطـارات والمترو مزدوج الاتجاه).
تطويـر الأدوات
وتلتـزم "ألستـوم" بتطويـر الأدوات والتطبيقـات التقنيـة التـي تنتـج حلـول طاقـة خاليـة مـن ثانـي أكسيـد الكربـون، وتحسـن فاعليـة الطاقـة وتحافـظ علـى مصـادر كوكب الارض.
لـذا حـددت ألستـوم 15 برنامجـاً هامـاً للشبكـة الذكيـة قائمـة علـى هـذه التقنيـات الاستراتيجيـة وهي إلكترونيـات الطاقـة الذكيـة وهي التقنيـات، التـي يعد أغلبهـا أجـزاء أساسيـة مدمجـة مـع أنظمـة التحكـم ومركبـة عبـر الشبكـة، تتضمـن كافـة المنتجـات والأنظمـة التـي تعتمـد علـى إلكترونيـات الطاقـة بغـرض تحويـل الطاقـة والربـط المتجـدد واستقـرار، الشبكـة النظـام الذكـي المـرن لنقـل التيـار المتـردد/جهـاز التعويـض المتزامـن الثابـت، محـولات التخزيـن، محطـات الشحـن السريـع للسيـارات الكهربائيـة، أتمتـة النظـام المتطـور لنقـل تيـار الجهـد العالـي المستمـر، شبكـات التيـار المستمر المتشابكـة.
وتتضمـن الحلـول الرقميـة للمحطـات الفرعيـة كـل مكونـات الأتمتـة الخاصـة بشبكـة المحطـات الفرعيـة وأجهـزة التغذيـة.. وتتمتـع هـذه التقنيـات التـي تمثـل الأجـزاء الأساسيـة نمطيـاً بزمـن سريـع لـرد الفعـل (بضعـ دقائـق) لإدارة حمايـة ومرونـة معـدات الشبكـة الحساسـة، تغطـي هـذه الحلـول محـولات الأدوات الرقميـة ووحـدات الدمـج، وحـدات مراقبـة الحالـة بالمحطـات الفرعيـة، أنظمـة التحكـم بالمحطـة الفرعيـة وجهـاز التغذيـة، التحكـم بالمنطقـة الواسعـة وحمايتهـا، معـدات التحكـم والقيـاس للتوزيـع الثانـوي، ورديـات الحمايـة للخطـوط والكابـلات والمحـولات وأجهـزة التغذيـة.
الشبكـات المدمجـة
وأطلقـت شركة "ألستـوم غريد" عرضهـا الخـاص بأنظمـة الشبكـة الذكيـة المدمجـة والذي يمزج حلـولاً مجمعـة تدمـج معـدات رقميـة وبرامـج حاسـوب مـن خطـوط المنتجـات المتنوعـة وتمزجهـا داخـل أنظمـة مصممـة خصيصـاً لمشغلـي النقـل والتوزيـع وكذلـك مشغلـي التوليـد والطلـب.
وتعمـل أنظمـة الشبكـة الذكيـة علـى تحسيـن تشغيـل البنيـة الأساسيـة الموجـودة بالفعـل للشبكـة بصـورة هائلـة وذلـك بواسطـة إضافـة طبقـة مـن تكنولوجيـا المعلومـات الرقميـة إلـى شبكـة الطاقـة. ويسمـح هـذا للمشغـل باستقبال بيانـات معينـة فـي الزمـن الفعلـي حـول تدفـق الطاقـة (الجـودة، والقياسـات، والتأرجـح، والعـدادات، إلـخ) بكافـة الخطـوط والمحطـات الفرعيـة والمعـدات.
كمـا يسمـح كذلـك بتقديـرات فـي الزمـن الفعلـي حـول مصـادر الطاقـة المتجـددة المتقطعـة (مزارع طاقـة الريـاح والطاقـة الشمسيـة) المتصلـة بالشبكـة والتـي تحقـق التـوازن الأمثـل مـا بيـن أحمـال الشبكـة والطاقـة المتجـددة المتقطعـة والطاقـة الحراريـة. وأخيـراً سيسمـح الاتصـال ثنائـي الاتجـاه، مـا بيـن مشغلـي الشبكـة بمستـوى غرفـة التحكـم ومعـدات الشبكـة الذكيـة و"المنتجيـن المستهلكيـن"، للمشغليـن بالتحسيـن الفـوري لإرسـال الطاقـة بشبكتهـم، بواسطـة استخـدام الاستجابـة الأوتوماتيكيـة مـن معـدات الشبكـة الرقميـة مـن توليـد الطاقـة المغـذي للشبكـة بالإضافـة إلـى الاستجابـة للطلـب والتخزيـن فـي المستقبـل.
وتشمل بعـض نمـاذج أنظمـة الشبكـة الذكيـة غرفـة التحكـم المتجـددة التي لشركـة إنرجـي نـت دوت دي كيـه بالدنمـارك بإدمـاج أكثـر مـن 30% مـن مصـادر الطاقـة المتجـددة (أكثـر مـن 5000 مزرعـة طاقـة ريـاح) داخـل شبكتهـا، لتحليـل توقعـات الريـاح وتحقيـق التـوازن بيـن حمـل الطاقـة الحراريـة والطاقـة الريحيـة الإضافيـة أثنـاء العمليـات اليوميـة. تـم توصيـل التطبيـق ذاتـه إلـى أر تـي إي بفرنسـا لإدارة كافـة الطاقـات المتجـددة المتصلـة بالشبكـة الفرنسيـة.
"ألستوم» و«سيسكو"
ووقعت "ألستوم غريد" و"سيسكو" مؤخرا اتفاقاً تجارياً وتكنولوجياً لتطورا معاً الجيل الجديد من الحلول الخاصة بالمحطات الكهربائية الفرعية الرقمية ويستند هذا التعاون إلى خبرة "ألستوم" بمجال الشبكات الكهربائية الذكية وخبرة "سيسكو" بمجال حلول ربط الشبكات وتقنيات الاتصال القائمة على بروتوكول الإنترنت. وبالتالي سوف توفر الشركتان حلاً سيساهم في المجهودات التي تبذل حالياً لتحديث الشبكات الكهربائية.
تحديـات لشبكـات الكهربـاء
تواجه شبكـات الكهربـاء فـي كافـة أنحـاء العالـم تحديـات جديـدة. ويعنـي ارتفـاع معـدل الطلـب علـى الكهربـاء ضـرورة العثـور علـى سبـل تضمـن الإمـداد المستقـر والمؤكـد للطاقـة، وفـي الوقـت ذاتـه توفيـر مزيـج مـن الطاقـة أكثـر نظافـة واستمـراراً وبأسعـار فـي متنـاول الجميـع.
ويـزداد عـدد مرافـق الطاقـة التـي تتجـه لاستخـدام أنظمـة الشبكـة الذكيـة مضيفـة بذلـك طبقـة جديـدة مـن الأجهـزة الرقميـة إلـى البنيـة الأساسيـة الموجـودة للربـط مـا بيـن الأصـول وتحسيـن التحكـم فـي شبكاتهـا بشكـل أكبـر. وسـتتيـح التكنولوجيـا الجديـدة التـي توفرهـا الشبكـة الذكيـة طرقـاً أكثـر فاعليـة لتشغيـل تدفق الكهربـاء. وتطـورت السياسـات البيئيـة منـذ بدايـة حقبـة التسعينيـات لتدخـل فـي إطـار خطـة تنميـة طموحـة ترمـي إلـى معـدل منخفـض مـن الكربـون ومصـادر متجـددة ومتقطعـة للكهربـاء.
مـا هـي الشبكـة الذكيـة؟
الشبكـة الذكيـة هـي شبكـة لنقـل وتوزيـع الطاقـة تـم تطويرهـا عبـر إمكانيـات رقميـة خاصـة بالتحكـم والرقابـة والاتصـالات. إنهـا توفـر زمنـاً فعليـاً وتدفـقاً ثنائـي الاتجـاه للطاقـة ومعلومـات لكافـة المساهميـن بسلسلـة الكهربـاء، بـدءاً مـن محطـة التوليـد وحتـى المستخـدم النهائـي سـواء كـان ذا طابـع سكني أو صناعي أو تجاري.
وتتمتـع الشبكـات الذكية بالقـدرة علـى التنسيـق مـا بيـن الإنتـاج والاستهـلاك وإمكانيـات كافـة مصـادر توليـد الطاقـة ومشغلـي شبكـة النقـل والتوزيـع والمستخـدم النهائـي وأي مساهميـن آخريـن بسـوق الكهربـاء؛ وذلـك لدمـج كافـة أجـزاء النظـام داخـل شبكـة واحـدة مدمجـة وتشغيلهـا فـي ظـل أفضـل الظـروف لتكـون النتيجـة تخفيـض التكاليـف والآثـار البيئيـة الممكنـة وفـي الوقـت ذاتـه زيـادة كفـاءة ومرونـة واستقـرار النظـام.