يشكل التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة أحد الأهداف الرئيسية لسياسات الطاقة في معظم دول العالم، مدفوعًا بالاعتبارات البيئية والاقتصادية والتقنية. إلا أن خصائص هذه المصادر، مثل التقطع واللايقينية في التوليد، تفرض متطلبات جديدة على تصميم الشبكة الكهربائية وتشغيلها. من هذا المنطلق، أصبح من الضروري تطوير حلول متقدمة لضمان التوازن بين التوليد والطلب، والحفاظ على استقرار النظام الكهربائي وجودة التغذية

التحديات التقنية المرتبطة بدمج مصادر الطاقة المتجددة

• التقطع واللايقينية

تعتمد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على ظروف مناخية متغيرة، مما يؤدي إلى تذبذب في الإنتاج الكهربائي يصعب التنبؤ به بدقة. ويشكل هذا التذبذب تحديًا رئيسيًا لاستقرار الشبكة وإدارة الاحتياطي التشغيلي.

• اللامركزية وتعدد نقاط التوليد

تميل أنظمة الطاقة المتجددة إلى أن تكون موزعة جغرافيًا وقريبة من مراكز الاستهلاك، مما يغير ديناميكية تدفق الطاقة في الشبكة ويستلزم بنية تحتية مرنة قادرة على استيعاب التدفق ثنائي الاتجاه.

• التأثير على جودة الطاقة

قد يؤدي التغير المفاجئ في إنتاج الطاقة المتجددة إلى حدوث مشاكل في استقرار الجهد والتردد، بالإضافة إلى التسبب في ظهور التوافقيات (Harmonics) وعدم توازن الأطوار في أنظمة التوزيع.

الحلول التقنية المقترحة لتحسين أداء الشبكة

1- الشبكات الذكية (Smart Grids)

تعتمد الشبكات الذكية على دمج تقنيات الاتصالات والقياس والتحكم الآني، مما يتيح مراقبة وتحليل البيانات بشكل فوري، ويسهم في تحسين كفاءة توزيع الطاقة والتعامل مع التغيرات اللحظية في الإنتاج والطلب.

2- أنظمة تخزين الطاقة (Energy Storage Systems – ESS)

تُعد تقنيات التخزين، مثل البطاريات بأنواعها ومحطات الضخ والتخزين، ضرورية لتقليل أثر التقطع وتوفير القدرة الاحتياطية خلال فترات انخفاض الإنتاج أو ذروة الاستهلاك.

3- أنظمة التحكم المتقدم (Advanced Control Systems)

تُستخدم أنظمة التحكم المتقدمة، بما في ذلك المحولات الذكية ذات القدرات الشبكية (Grid-Forming Inverters) وخوارزميات التحكم اللامركزية، لتحسين استجابة الشبكة والحفاظ على توازن التشغيل في بيئة معقدة ومتغيرة.

4- التنبؤ الذكي بالإنتاج والطلب

يُعزز استخدام الذكاء الاصطناعي وتقنيات التعلم الآلي دقة التنبؤات المتعلقة بإنتاج الطاقة من المصادر المتجددة، وكذلك أنماط الطلب، مما يسهم في تحسين تخطيط التشغيل وجدولة الطاقة.

دراسات حالة دولية

1- التجربة الألمانية

تُعد ألمانيا من الدول الرائدة في دمج الطاقة المتجددة، حيث تجاوزت حصة المصادر المتجددة 45% من إجمالي مزيج الطاقة. ويعتمد النظام الكهربائي الألماني على تقنيات متقدمة في إدارة الأحمال وتخزين الطاقة، بالإضافة إلى أطر تنظيمية مرنة.

2- التجربة الصينية

تركز الصين على تطوير شبكات النقل فائق الجهد (Ultra High Voltage) لنقل الطاقة من مناطق الإنتاج إلى مراكز الطلب. كما تستثمر بكثافة في إنشاء مراكز تحكم مركزية تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتحسين الكفاءة التشغيلية.

المراجع

‏ 1. WTS Energy. Smart grid: what is it, key features, and benefits.
‏https://www.wtsenergy.com/glossary/smart-grid-what-is-it-key-features-and-benefits/
‏ 2. FutureBridge. Push for Renewables: Grid Integration Challenges and Technologies.
‏https://www.futurebridge.com/industry/perspectives-energy/push-for-renewables-grid-integration-challenges-and-technologies/
‏ 3. European Future Energy Forum. Overcoming Grid Stability Issues with Advanced Controls.
‏https://www.europeanfutureenergyforum.com/renewable-energy-integration-challenges-overcoming-grid-stability-issues-with-advanced-controls/
‏ 4. RatedPower. Challenges of integrating renewables into today’s power grids.
‏https://ratedpower.com/blog/challenges-integrating-renewables-ower-grid/