لتشجيع الاعتماد على الطاقة المتجددة في الشبكات.. دراسة مصرية تقدم حلولًا

في ظل التوجّه العالمي المتزايد نحو الاعتماد على الطاقة المتجددة وتقنيات الشبكات المستقلة، برزت الحاجة الملحّة إلى أنظمة ذكية لإدارة القدرة، وتحقيق التوازن داخل الشبكات المصغّرة.

ومن هذا المنطلق، جاءت رسالة الدكتوراه المقدَّمة من المدرس المساعد في كلية التكنولوجيا والتعليم بجامعة بني سويف الدكتور محمد البرلسي، التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، لتشكّل نموذجًا مبتكرًا يعزّز استقرار وكفاءة الشبكات المصغّرة المعزولة، لا سيما في البيئات التي تعاني من ضعف في البنية التحتية للطاقة.

وقد أُنجزت هذه الرسالة بإشراف كل من: أستاذ إلكترونيات القوى والتحكم في الآلات الكهربية، قسم تكنولوجيا التحكم في العمليات، في كلية التكنولوجيا والتعليم بجامعة بني سويف الأستاذ الدكتور رمضان مصطفى، والأستاذ المساعد بالقسم الأستاذ الدكتور محمد غالب، والمدرس بقسم الهندسة الكهربية في كلية الهندسة بجامعة بنها الدكتور حسام قشطة.

واشتملت لجنة التحكيم والمناقشة على كل من: المشرف على الرسالة الدكتور رمضان مصطفي، وأستاذ القوى الكهربية بالكلية الفنية العسكرية، والرئيس السابق لهيئة محطات الطاقة النووية الأستاذ الدكتور أمجد الوكيل، وأستاذ نظم القوى الكهربية بقسم هندسة القوى والآلات الكهربائية في كلية الهندسة بجامعة عين شمس الأستاذ الدكتور هاني حسنين.

فجوة التحكم

أوضح الدكتور محمد البرلسي أن الاعتماد المتزايد على مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقتي الشمس والرياح قد أدى إلى ظهور تحديات في الحفاظ على استقرار التردد والجهد داخل الشبكات المصغّرة، خصوصًا مع التقلّبات في الإنتاج وتعدّد مصادر التوليد.

وأكد -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن أنظمة التحكم التقليدية لم تعد كافية لمواجهة هذه التحديات الديناميكية، ما يستدعي تطوير إستراتيجيات ذكية تتّسم بالمرونة والقدرة على التعلم التكيفي.

ويعاني استقرار شبكات الكهرباء المعتمدة على مصادر الطاقة المتجددة (مثل الشمس والرياح) من تحدٍّ جوهري يتمثل في غياب ما يُعرف بـ"القصور الذاتي"، وهي خاصية فيزيائية طبيعية توفرها المولدات التقليدية بفضل الكتل الدوارة التي تمتص الصدمات الناتجة عن تغيرات الأحمال أو الأعطال.

ونتيجة لهذا الغياب، تصبح الشبكات أكثر عرضة للاختلالات الترددية، خاصة في المناطق المعزولة التي تعتمد كليًا على الطاقة النظيفة، مما يهدد بانهيارات كارثية إذا لم تُعالج هذه الفجوة التقنية.

وفي مواجهة هذا التحدي، طوّر البرلسي نظام تحكّم هجينًا ثلاثي الطبقات، يعتمد على تقنيات الذكاء الاصطناعي والمنطق الضبابي لتعزيز استقرار الشبكة، ويتميز النظام بقدرته على احتواء الاضطرابات فور حدوثها، والتنسيق الذكي بين مصادر الطاقة، وتوزيع الطاقة الزائدة أو المعوّضة بين المناطق.

رفع كفاءة التشغيل

أكّد المشرف الرئيس على الرسالة أ.د/ رمضان مصطفى أن النظام المقترح أثبت قدرته على التعامل بكفاءة مع سيناريوهات معقّدة، مثل التقلّبات المفاجئة في الحمل أو فقد أحد مصادر التوليد الأساسية، وذلك دون الحاجة إلى تدخُّل بشري.

وأوضح مصطفى -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن نتائج المحاكاة أظهرت أن النظام الذكي تفوَّق على الأنظمة التقليدية من حيث سرعة الاستجابة، واستقرار التردد، وتحسين كفاءة التشغيل بنسبة 95%.

ومن جانبه، أشار أ.م.د/ محمد غالب إلى أن التحكم المركزي أدّى دور "العقل" المنسّق بين منطقتين داخل الشبكة، لتحقيق توازن ذاتي للطاقة، في حين تولّى التحكم المحلي معالجة الأحداث الفورية، وتكاملت طبقة المنطق الذكي لتوحيد استجابات الشبكة بشكل متناغم.

بينما لفت الدكتور حسام قشطة إلى أن نتائج الاختبارات قد أظهرت قدرة النظام على التشغيل بفعالية عالية دون حدوث أيّ اضطراب في التردد، مما يمهّد الطريق نحو شبكات "ذكية ذاتية" لا تتطلب تدخلًا بشريًا مستمرًا، وهو ما يُعدّ نقلة نوعية في تشغيل الشبكات.

فوائد إستراتيجية

أبرزت الدراسة -وفقًا للدكتور محمد البرلسي- 4 فوائد محورية للنظام المطوَّر:

1. مرونة عالية: استجابة فورية للتغيّرات التشغيلية دون الحاجة إلى تعديلات هيكلية.
2. خفض الانبعاثات: تقليل الاعتماد على المولدات الاحتياطية التي تعمل بالوقود الأحفوري.
3. تكامل فعّال مع الطاقة المتجددة: تمكين الشبكات من استيعاب أكثر من 70% من الطاقة النظيفة بأمان واستقرار.
4. خفض التكاليف التشغيلية: تقليل الفقد وتحسين كفاءة الشبكة، بما يوفر حتى 30% من إجمالي النفقات التشغيلية.

كما أثمرت الرسالة نشر 5 أبحاث علمية في مجلات ومؤتمرات دولية مرموقة.

وأكد الدكتور محمد البرلسي أن هذه النتائج لا تسهم في تعزيز استقرار الشبكات المصغّرة فحسب، بل تُشكّل قاعدة علمية قوية للانتقال نحو مرحلة جديدة من تكامل المركبات الكهربائية، وتبادل الطاقة بين المنازل عبر منصات ذكية تعتمد على هذا النموذج المتقدم.

موضوعات متعلقة..

• قيود شبكات الكهرباء في أفريقيا تُعرقل دمج قدرات الطاقة المتجددة
• دعم شبكات الكهرباء الأفريقية بالتقنيات الرقمية والذكية.. 3 دول نموذجًا
• الطاقة المتجددة في مصر تدعم شبكة الكهرباء بـ2000 ميغاواط.. قريبًا

اقرأ أيضًا..

• الطاقة المتجددة في تونس تخفف أعباء فاتورة الوقود.. وفورات تتجاوز 58 مليار دولار
• عدد الآبار المحفورة لإنتاج النفط في الكويت يسجّل قفزة ملحوظة
• الحجي: مخزونات النفط الصينية خط دفاعي.. ولا مصلحة لإيران في تعطيل صادرات الخليج
• قطاع الطاقة الروسي يواجه تحديات عقوبات الغرب وشراكة غير متكافئة مع الشرق (مقال)