Dr. Mutasim Nour

يشهد الشرق الأوسط حاليًا تحولًا نمطيًا، بعد أن ارتبط طويلاً بإنتاج النفط والغاز. مع الانتقال التدريجي نحو الاستدامة، تستثمر دول المنطقة بسرعة في الطاقة المتجددة. بحلول عام 2030، تتوقع دول مثل السعودية والإمارات ومصر أن تُولد الطاقة من مصادر متجددة. من بين العوامل التي يمكن أن تسهم في نجاح هذه المبادرات، مراقبة الشبكات الذكية، التي تعمل على تحسين كفاءة ودمج أنظمة الطاقة المتجددة، وتحقيق التوازن بين إمدادات الطاقة والطلب، وتعزيز موثوقية الشبكة.

ارتفاع الطلب على الطاقة المتجددة في الشرق الأوسط

لمواجهة مطالب التغير المناخي العالمي وتوسيع محافظها الطاقية، وضعت دول الشرق الأوسط أهدافًا طموحة لتنفيذ سياسات الطاقة المتجددة. على سبيل المثال، تتطلع رؤية السعودية 2030 إلى تحقيق 50% من احتياجات البلاد الطاقية من مصادر متجددة بحلول نهاية هذا العقد. ووفقًا لاستراتيجية الإمارات للطاقة 2050، تخطط البلاد للحصول على 44% من طاقتها من مصادر متجددة بحلول عام 2050، مع التركيز على مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية، الذي يُعتبر أكبر محطة للطاقة الشمسية في موقع واحد على مستوى العالم. كما تحقق المنطقة تقدمًا في استخدام طاقة الرياح؛ حيث تستعد مصر لرفع هدفها لعام 2030 للطاقة المتجددة في مزيج الطاقة إلى 60%، مقارنةً بالهدف الحالي البالغ 42%.

ومع ذلك، تواجه أنظمة الطاقة المتجددة عدة عوائق عند توسيعها. فمصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية والرياح، غير منتظمة وتعتمد على الظروف المناخية والطقس. وقد ساهمت الحاجة إلى مراقبة الشبكات الذكية في تعزيز هذه التكنولوجيا الناشئة، حيث تتيح تشغيل النظام في الوقت الحقيقي وإجراء التعديلات اللازمة لتحسين كفاءة وموثوقية الشبكة.

كيف تعمل المراقبة الذكية؟

تشمل المراقبة المعززة للشبكات مكونات متقدمة مثل أجهزة الاستشعار المتطورة المدمجة مع إنترنت الأشياء (IoT)، وأنظمة الاتصالات، وأدوات التحليل المدعومة بالذكاء الاصطناعي. وتعمل جميع هذه المكونات معًا لجمع البيانات في الوقت الحقيقي حول أداء إنتاج الطاقة، والظروف الجوية، وطلب الطاقة. على سبيل المثال، تستخدم أنظمة المراقبة الذكية مستشعرات داخل أنظمة الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح لتحليل توقعات الطقس، ومراقبة أداء الأنظمة، وتحديد أوجه عدم الكفاءة التي تحتاج إلى تعديلات، وإجراء التصحيحات اللازمة.

تُعالج هذه المعلومات باستخدام مجموعة من الخوارزميات التي تحدد الأنماط للتنبؤ بالأحداث المستقبلية وتحديد التحسينات المحتملة، مثل تحسين استخدام الطاقة وقدرات التخزين. في الشرق الأوسط، حيث تتوفر أشعة الشمس بكثرة ولكن بشكل متقطع، تتنبأ أنظمة المراقبة الذكية بانخفاض حاد في إنتاج الطاقة الشمسية بسبب عواصف الغبار والطقس الغائم، وتقوم بتعديل مزيج الوقود في الشبكة. بدون هذه الإدارة في الوقت الحقيقي، ستؤدي العمليات العادية إلى فترات توقف أطول وهدر للطاقة.

توازن الإمداد والطلب

أكبر ميزة لمراقبة الشبكات الذكية هي قدرتها على تحقيق توازن بين الإمداد والطلب. في الغالب، تتطلب إدارة أنظمة الطاقة تزويد جميع العملاء بالطاقة عبر محطة طاقة تعمل بالوقود، التي يمكنها زيادة أو تقليل الإنتاج وفقًا لمستوى الطلب. ومع ذلك، في حالة أنظمة الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح، لا يكون هذا الخيار متاحًا دائمًا، حيث لا تتوفر الظروف الجوية اللازمة لتوليد الطاقة بكفاءة في جميع الأوقات.

تتناول هذه الأساليب الذكية في المراقبة المشكلة من خلال التنبؤ بإنتاج واستهلاك الطاقة في الوقت الحقيقي. على سبيل المثال، في الإمارات العربية المتحدة، حيث تكتسب الطاقة الشمسية مكانة بارزة في مزيج الطاقة، يمكن لأنظمة المراقبة تحديد فترات الطلب العالي وإدارة الشبكة وفقًا لذلك. وهذا يضمن عدم حدوث انقطاعات في الطاقة أو تراجع خلال فترات الاستهلاك القصوى.

بالإضافة إلى ذلك، تؤدي أنظمة تخزين الطاقة، مثل البطاريات، دورًا أساسيًا في تحقيق توازن بين الإمداد والطلب. وتضمن هذه الأنظمة المحسّنة تخزين أي فائض من الطاقة المنتجة خلال أوقات الذروة لاستخدامها خلال فترات انخفاض الإنتاج ولكن مع ارتفاع الطلب. على سبيل المثال، خلال فترات الإنتاج العالي للطاقة الشمسية، يمكن لأنظمة المراقبة الذكية، تشجيع المستهلكين على زيادة استهلاكهم للطاقة، مثل تشغيل الأجهزة أو شحن السيارات الكهربائية، مما يُحسّن من استغلال الطاقة المتجددة المتاحة.

تعزيز موثوقية الشبكة

تعدُّ إمدادات الطاقة المستقرة أساسية لدفع النمو الاقتصادي وضمان توفير الطاقة بلا انقطاع للقطاعات المنزلية والتجارية والصناعية. ويمكن لمراقبة الشبكات الذكية تحقيق توازن بين إمداد الطاقة والطلب من خلال تحليل أنماط الاستهلاك والتنبؤ بأوقات الذروة. في السعودية، على سبيل المثال، تزداد أهمية كل من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على الشبكة بشكل مطرد. يمكن أن توفر هذه المصادر أيضًا تحكمًا ذكيًا في تدفقات الطاقة وتوازن الشبكة تلقائيًا إذا تسببت تغييرات الطقس الكبيرة في تقلبات مفاجئة في إنتاج الطاقة. هذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في درجات الحرارة التي تتجاوز 50 درجة، حيث يزداد الحمل على الطاقة بسبب زيادة استخدام مكيفات الهواء.

بالإضافة إلى ذلك، تقدم أنظمة المراقبة الذكية ميزة التنبؤ بالعيوب المحتملة في المعدات، مما يمكّن من اتخاذ تدابير استباقية قبل حدوث المشكلات. من خلال تحليل بيانات مستشعرات التوربينات أو الألواح الشمسية، يمكن للذكاء الاصطناعي تحديد احتياجات الصيانة في أنظمة الطاقة، مما يقلل من الوقت والتكلفة اللازمة للإصلاحات. تزيد درجات الحرارة العالية والغبار في المنطقة من الضغط على المعدات، مما يجعل الصيانة في الوقت المناسب أمرًا ضروريًا.

تقليل هدر الطاقة

تُعتبر تقليل هدر الطاقة واحدة من التحديات الرئيسية في قطاع الطاقة المتجددة. تميل الطاقة المولدة من مصادر الشمس والرياح إلى التذبذب بسبب الطبيعة المتغيرة لهذه المصادر، وبدون تخزين وإدارة ملائمة للشبكة، من المحتمل أن تُهدر الكهرباء الزائدة. وتُساعد أنظمة المراقبة الذكية في تقليل هذا الهدر من خلال ضمان استهلاك الطاقة بكفاءة وتخزين الفائض للاستخدام في المستقبل.

في عام 2023، أفادت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) بأن التقنيات الذكية يمكن أن تقلل من هدر الطاقة بنسبة تقارب 25% من خلال تحسين كفاءة الطاقة. على سبيل المثال، في الإمارات، ساهمت المزارع الشمسية الذكية في تقليل فقدان الطاقة أثناء توليد الكهرباء من خلال تحسين توزيعها خلال أوقات الإنتاج القصوى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأنظمة الذكية تحديد فترات توليد الطاقة المتجددة العالية باستخدام البيانات في الوقت الحقيقي والتنبؤ. ونتيجة لذلك، يمكن بيع الطاقة الفائضة للصناعات الثقيلة أو تخزينها في البطاريات للاستخدام لاحقًا، مما يمنع الهدر. وهذا يُحسّن من استخدام الطاقة المتجددة ويعزز الكفاءة العامة للطاقة.

إحصائيات واتجاهات حديثة في الشرق الأوسط

تمت ملاحظة تقدم ملحوظ في اعتماد الطاقة المتجددة في الشرق الأوسط، حيث توسع المنطقة محفظتها من مشاريع الطاقة الشمسية والرياح. لقد استثمرت الإمارات أكثر من 50 مليار دولار في بناء محطات الطاقة المتجددة. على سبيل المثال، محطة نور أبوظبي الشمسية قادرة على توفير الطاقة لـ90.000 منزل، مما يقلل الانبعاثات بحوالي مليون طن متري من ثاني أكسيد الكربون سنويًا.

تزداد أيضًا طاقة الرياح، حيث تُعتبر مزرعة دومة الجندل في السعودية الأكبر في المنطقة، حيث تولد 400 ميجاوات، ما يكفي لتزويد 70.000 منزل بالطاقة. وتؤدي تقنيات المراقبة الذكية دورًا مركزيًا في ضمان تشغيل هذه المشاريع المتجددة بكفاءة وتلبية الطلبات الطاقية.

الطريق إلى الأمام

تُعد المراقبة الذكية للشبكات استراتيجية مهمة لمستقبل الطاقة المتجددة، خاصة في الشرق الأوسط. مع انتقال المنطقة بعيدًا عن الوقود القائم على الكربون ودمج مزيج أفضل من الطاقة، ستصبح الأنظمة الذكية ضرورية لإدارة المتغيرات المرتبطة بتوليد الطاقة النظيفة. وتُساهم المراقبة الذكية في تحقيق مستقبل طاقي أفضل من خلال تحسين الأداء، وتحقيق التوازن بين إمدادات الطاقة والطلب، وتعزيز موثوقية الشبكة، وتقليل فقد الطاقة. وسيساعد تكامل هذه الحلول المبتكرة في تشكيل مستقبل طاقي مرن وفعال للمنطقة.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: utilities