قاد باحثون من المغرب دراسة جديدة لتطوير نموذج تقني من شأنه الاستفادة من مزايا الطاقة الشمسية، وذلك وفق تفاصيل تقنية حصلت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

فقد اقترحت مجموعة من الباحثين، بقيادة جامعة الحسن الثاني، منهجية جديدة لتطوير الشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية وبنائها، التي تتميّز ببنية أكثر تعقيدًا مقارنةً بالشبكات الصغيرة المستقلة التقليدية.

ووصف العلماء الشبكة الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية بأنها شبكة صغيرة ذات عُقد مُترابطة متعددة، ولكل عُقدة حمل محلي، ومصادر توليد، أو تخزين للطاقة، ما يُتيح إدارة محلية للطاقة.

وأشاروا إلى أن هذه الشبكات تُعزّز مرونة نظام الطاقة وقدرته على الصمود وحدة متكاملة.

مزايا الطاقة الشمسية في المغرب

سلّط الباحث المراسل في الدراسة، أيوب شريف، الضوء على مزايا الطاقة الشمسية في المغرب؛ إذ تتمتع المملكة بواحدة من أعلى الإمكانات في العالم، "حيث يتراوح معدل الإشعاع السنوي بين 1900 و2600 كيلوواط/ساعة لكل متر مربع سنويًا، وأكثر من 2800 ساعة سطوع شمسي سنويًا".

لذلك، شدد شريف على أن الطاقة الشمسية تؤدي دورًا محوريًا في خريطة طريق الطاقة المتجددة في البلاد، وفي مشروعات الشبكات الصغيرة.

وتابع: "تُقدم الطاقة الشمسية وتخزينها العديد من المزايا في بنية الشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية".

وأضاف: "أثبتت دراستنا أن دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين البطاريات في بنية الشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية يُحسّن من كفاءة التكلفة وموثوقية الطاقة، من خلال تقليل الاعتماد على الطاقة الاحتياطية المعتمدة على الوقود الأحفوري وواردات الشبكة، ما يُخفض تكاليف التشغيل بشكل كبير".

وأوضح شريف -أيضًا- أن مشاركة الطاقة الشمسية بين الشبكات الصغيرة المتجاورة تسمح بنقل فائض الطاقة الشمسية الكهروضوئية من إحدى المناطق إلى منطقة أخرى تواجه عجزًا مؤقتًا، ما يُقلّل من تخفيض إنتاج الكهرباء ويُحسّن استعمال الطاقة المتجددة.

علاوةً على ذلك، يُتيح التخزين الجماعي -حيث تُنسّق البطاريات عبر الشبكة- تحقيق توازن مثالي للطاقة، وتقليل فترات الذروة، وتحسين مرونة النظام، بحسب ما صّرح به شريف.

وعُرض إطار عمل الشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية المُقترح في ورقة بحثية بعنوان "الحجم التقني والاقتصادي وإدارة الطاقة متعددة الأهداف للشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية ذات التيار المتردد لتعزيز الموثوقية وكفاءة التكلفة.. تطبيق على القرى الصغيرة في المغرب"، نُشرت في مجلة "إنرجي كونفرجين آند مانغمنت: إكس" (Energy Conversion and Management: X).

وصمّم الفريق البحثي -الذي يضم علماء من جامعة سي واي سيرجي باريس وجامعة نانت بفرنسا- هذا الإطار بوصفه أداة تُمكّن من تبادل الطاقة بين الأقران (P2P) والتوزيع المُنسّق للموارد من خلال نظام إدارة طاقة هرمي، يهدف في النهاية للاستفادة من مزايا الطاقة الشمسية في المغرب.

الشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية

صُمّم النموذج التقني الاقتصادي الهرمي ثنائي المرحلتين لتحسين شبكة صغيرة متعددة القضبان الكهربائية تعمل بالتيار المتردد، استنادًا إلى دراسة حالة واقعية حُلّلت في قرية نائية بمنطقة إمليل المغربية.

ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة، تستعمل المرحلة الأولى خوارزمية جينية مُحسّنة وتقنية ذكاء اصطناعي لتحديد التكوين الأكثر فاعلية من حيث التكلفة لموارد الطاقة المتجددة الموزعة داخل كل شبكة كهربائية صغيرة.

أما المرحلة الثانية فتستعمل إستراتيجية متعددة الأهداف لإدارة الطاقة لتنسيق تبادل الطاقة بين الشبكات الصغيرة المترابطة والشبكة الرئيسة.

وأجرى الباحثون -أيضًا- تحليلًا شاملًا لتدفقات الكهرباء النشطة والتفاعلية، سعيًا لتحديد تبادلات الطاقة متعددة الاتجاهات بين الشبكات الكهربائية الصغيرة المترابطة، لضمان استقرار الجهد وجودة الطاقة وتوزيعها بكفاءة.

وأخذ نموذج التكلفة الخاص بهم في الحسبان تكاليف التركيب والتشغيل، بالإضافة إلى العوامل الاقتصادية الخارجية مثل تدهور المعدات، والتضخم، وأسعار الخصم، وأسعار الفائدة.

كما اقترحوا ما سموه مخطط استجابة الطلب التحفيزي (IDR) لتشجيع العملاء على تعديل استهلاكهم وتقليله خلال فترات الذروة؛ فضلًا عن مقارنة الأداء التقني والاقتصادي للشبكات الصغيرة التقليدية والشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية.

وأفاد الباحثون بأن النمذجة المقترحة أظهرت احتمالية خفض تكاليف التشغيل بنسبة 4.6% من خلال تبادل الطاقة بين الأقران (P2P)، وتقليل الاعتماد على الشبكة في دراسة الحالة التي تتضمن نظامًا معدلًا من 5 قضبان.

وقالوا: "تُبرز النتائج استقرار الجهد، والاستعمال الفعّال للبطاريات، والمرونة في وضع الانفصال عن الشبكة، مع خفض التكلفة بنسبة 10.0%، نتيجةً لاستجابة الطلب".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصادر:

1. دراسة حول تطوير الشبكات الصغيرة متعددة القضبان الكهربائية في المغرب، من مجلة "إنرجي كونفرجين آند مانغمنت".
2. معلومات إضافية عن استغلال الطاقة الشمسية في المغرب، من مجلة "بي في ماغازين".