تحسين المواضع لمصادر الطاقة المتجددة ضمن نماذج الاستيقاظ

ضرورة تحسين المواضع لمصادر الطاقة المتجددة ضمن نماذج الاستيقاظ

الطاقة المتجددة هي الطاقة التي تنشأ من الموارد المتجددة التي يتم استعادتها بشكل طبيعي مثل الرياح وأشعة الشمس وموجات المد والجزر وما إلى ذلك، بحيث تؤدي الزيادة المستمرة في استهلاك الطاقة في جميع أنحاء العالم إلى استنفاد احتياطيات النفط والفحم والغاز من جهة وإنتاج كميات ضخمة ثاني أكسيد الكربون من ناحية أخرى.

ولتلبية المشكلات المذكورة أعلاه؛ يقوم الباحثون والممارسون عن موضع فعال من حيث التكلفة لـ (RESs)، كما يصعب تقدير توليد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية نظراً لاعتمادها الشديد على المناخ ودرجة الحرارة المحيطة والموسم والوقت والموقع الجغرافي، لذلك؛ فإن التنسيب الأمثل للمصادر المتجددة يوفر العديد من الفوائد التقنية مثل تقليل الفاقد وتحسين ملف الجهد وجودة الطاقة المتجددة.

لذلك من الضروري وضع (RESs) على النحو الأمثل في أنظمة الطاقة من أجل تعظيم توليد الطاقة وتقليل الخسائر، كما تقدم هذه الدراسة نظرة ثاقبة للعمل الأخير المنشور في مجال المواضع الأمثل لـ (RESs) في سيناريوهات عملية مختلفة، وفي السابق تم عرض اتجاه مجتمع البحث فيما يتعلق بالمنطقة الجغرافية، فيما يتعلق بـ (RES) معينة وفيما يتعلق بنموذج تأثير الاستيقاظ المختلف.

الاتجاه البحثي العالمي نحو نشر (RESs)

نظراً لتغير التفضيلات التقنية والاقتصادية والبيئية، يركز العالم على موارد الطاقة المتجددة كبديل لمحطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري، كما يعد النشر الأمثل لـ (RESs) قضية حاسمة تؤثر على العديد من العوامل بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر إنتاجية الطاقة واستمرارية التوريد وتكلفة التشغيل والصيانة وتكلفة البنية التحتية.

وفي هذا القسم، قمنا بتحليل الأدبيات الموجودة التي تركز على النشر الأمثل لـ (RESs)، كما تم إجراء التحليل لإظهار اتجاه مجتمع البحث في مناطق نشر (RESs) الأمثل فيما يتعلق بالمنطقة الجغرافية ونوع (RESs) ونماذج تدفق الرياح. فيما يلي تفاصيل كل جانب.

سيناريوهات التنسيب الخاصة بتحسين المواضع لمصادر الطاقة المتجددة

لا تؤثر سيناريوهات وضع أنواع مختلفة من (RESs) على قدرة توليد الطاقة فحسب؛ بل تؤثر أيضاً على تكلفة تشغيل المصدر وصيانته. يتم توفير مراجعة (RES) الحكيمة للعمل في هذا القسم، بحيث يعرض الجدول التالي بعض أدوات التحسين الشائعة الاستخدام المستخدمة لمحاكاة (RESs) المختلفة في ظل قيود عملية مختلفة.

لذلك تعتبر طاقة الرياح مساهماً رئيسياً في توفير الطاقة المتجددة، كما تستخدم توربينات الرياح لتحويل الطاقة الحركية من الرياح إلى طاقة كهربائية، بحيث يُعرف أيضاً باسم توليد “طاقة الأيروفويل” لأنه لا يتم استخدام توربينات الرياح في العملية.

وفي مجال أبحاث الطاقة المتجددة لطاقة الرياح دورها الهام، حيث أنه ومن منظور الصناع، يتم إجراء الكثير من الإنتاج في هذا الجزء، كما تُعرف مجموعة التوربينات الكبيرة باسم مزارع الرياح، وهي تبرز كمصدر مهم للطاقة المتجددة وتستخدمها العديد من البلدان كجزء من استراتيجية لتقليل اعتمادها على موارد الطاقة غير المتجددة.

وفي التطبيقات الحرارية الشمسية، تتركز الطاقة بصرياًَ قبل تحويلها إلى حرارة، كما يمكن توجيه المجموعة الضوئية عن طريق انعكاس أو انكسار الإشعاع الشمسي باستخدام عاكسات أو بصريات انكسارية أو مجموعات من المرايا والعدسات، بحيث يعد توجيه الألواح الشمسية عاملاً مهماً في نشر محطة للطاقة الشمسية، ولكن اختيار الموقع والموقع المناسبين لا يزال له أهمية كبيرة للحصول على أقصى كفاءة للمحطة.

كما أنه من المتوقع أن تأخذ السمة الفريدة للطاقات المتجددة مثل الطاقة الشمسية دوراً متزايداً في استهلاك الطاقة في المستقبل، حيث إن إنتاج الطاقة الشمسية لديه إمكانات كبيرة، لذلك من أجل تقليل تأثير موارد الطاقة الشمسية، تم بذل عدد من العمل لحل هذه المشكلة.

كما تعتبر الكتلة الحيوية أيضاً مصدراً مفيداً وخضراء واقتصادياً لإنتاج الطاقة، كما أن الغاز الحيوي هو غاز الميثان الناتج عن عملية الهضم اللاهوائي للمواد العضوية بواسطة اللاهوائية، ومع مرور الوقت تتزايد مساهمة الكتلة الحيوية في إنتاج الطاقة، والتي تعتبر خطوة مهمة نحو التنمية المستدامة في اتجاه (RESs).

علاوة على ذلك؛ فإن استخدام الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة المتجددة، بحيث يمكن أن يكون مصدراً جديداً للدخل للمزارعين والمجتمعات الريفية، كما يمكن أن يلعب دوره في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري في البلدان الزراعية مثل باكستان وبنغلاديش والهند، وما إلى ذلك، كما يتم إنتاج كمية كبيرة من الكتلة الحيوية من المحاصيل الزراعية والحطام وخشب الغابات والمخلفات ومخلفات المطاحن ونفايات الحيوانات والنفايات الصلبة البلدية (MSW).

وبالنسبة للشبكات الموزعة؛ فقد تم اقتراح مشكلة متعددة الأهداف جديدة قائمة على باريتو، وذلك لوضع وحجم موارد الطاقة الموزعة المتعددة (DERs) لتحسين مؤشر الاستقرار العابر ومعدلات حدوث الأعطال في المواقع المختلفة، كما يتم عرض النموذج المقترح على نظام توزيع مكون من (33) ناقلاً لتحليل الأداء في (DigSILENT) في برنامج مصنع الطاقة، كما يتم حساب الحل بواسطة (PSO) و (Shuffled Frog Leaping (SFL)).

كذلك تم تقديم إطار احتمالي متعدد الأهداف لتخطيط موارد الطاقة الموزعة الأمثل، بحيث تمت صياغة المشكلة باستخدام حساب البرمجة غير الخطية (NLP)، كما يهدف هذا النهج إلى تقليل التكلفة النقدية وتقليل انبعاثات الملوثات التي تقيد الأحمال الكهربائية بالإضافة إلى عدم اليقين في أسعار السوق، ويتم استخدام نهج هجين (FCM / MCS) لإيجاد الحلول.

أيضاً يمكن لأنظمة الطاقة المتجددة الهجينة التغلب على العشوائية وعدم الاتساق في مصدر واحد للطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية، وأكثر من 80٪ منها أنظمة خارج الشبكة الكهربائية في هذه المقالة نعتبر أنظمة الطاقة المتجددة الهجينة بدون طاقة مائية.

• نظام طاقة الرياح الكهروضوئية: تم تركيب نظام طاقة الرياح الكهروضوئية في الظروف المحيطة الصعبة للغاية في القاعدة الفرنسية الإيطالية بالقارة القطبية الجنوبية، بحيث كانت هناك حاجة لسيناريو نشر مثل هذا المكان المجهد.

• نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية: يعد نظام تخزين الطاقة (ESS) ضرورياً للتغلب على الطبيعة المتقطعة للإنتاج الكهروضوئي، كما يمكن استخدام مزيج من الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة لتخزين الطاقة المتولدة من الكهروضوئية أثناء النهار، والتي تُستخدم أثناء الليل لتلبية طلب الحمل.

• نظام تخزين طاقة الرياح: في أنظمة (ESS) للرياح خارج الشبكة أو على الشبكة؛ فإنه يعد تخزين الطاقة ضرورياً لتحقيق الاستقرار في تقلبات الوقت الحقيقي لمولد طاقة الرياح، وبالإضافة إلى ذلك يخزن (ESS) الطاقة الزائدة التي ينتجها مولد الرياح، وذلك لتلبية متطلبات الحمل في ساعات الذروة أو نقلها إلى شبكة الطاقة.

يناقش الباحثون تركيب أنظمة تخزين طاقة الهواء المضغوط (CAES) المنتشرة في كهوف كبيرة تحت الأرض في ألمانيا، بحيث يقترح المؤلف دمج (CAES) مع حدائق الرياح، مما يؤدي إلى محطات طاقة شبه تقليدية، بحيث قاموا بتقييم قيمة مشاريع الرياح (ESS) في الصين باستخدام صافي القيمة الحالية والخيارات الحقيقية، كما يزعمون أن الرياح (ESS) ستكون مجدية تجارياً لأسواق الطاقة المستقبلية في الصين.