تتكون الشبكة الكهربائية التي تُزوِّد الطاقة في جميع أنحاء البلاد من خطوط النقل ومُولدات الطاقة والمُحولات والمُستهلكين النهائيين والعديد من المُكوِّنات الأخرى.
تُعتبر الشبكة الكهربائية في بعض الدول المُتقدمة كأمريكا أعجوبة التكنولوجيا والهندسة ، حيث تتكون من أكثر من 9،200 وحدة توليد طاقة. تنتشر خطوط النقل وحدها على أكثر من 600.000 ميل ، مُمتدة على جميع أنواع التضاريس.
لكن الشبكة الكهربائية التقليدية أصبحت قديمة. فهي لا تُعتبر خيار فعَّال في الوقت الحالي ، وهناك عبء كبير يُؤثر على أدائها العام. بدلاً من ذلك ، هناك تركيز مُتزايد على “الشبكة الذكية” الآن. تحقق من بعض النصائح لتحسين سرعة شبكة الإتصال بالإنترنت عبر خطوط الكهرباء (Powerline).
ما هي الشبكة الذكية؟
يُشير مفهوم الشبكة الذكية ببساطة إلى شبكة كهربائية حديثة وأكثر تقدمًا وأفضل إستجابةً. بشكل أساسي ، تستفيد الشبكة الذكية من قوة التحول الرقمي لتحسين إدارة الكهرباء ، غالبًا بمساعدة تقنيات إنترنت الأشياء (IoT) واستخدام البيانات الضخمة.
تم إنشاء الشبكة الكهربائية الحالية في الولايات المتحدة في عام 1890 وخضعت لتغييرات كبيرة. بينما لا تزال تقنيات المُراقبة قيد الاستخدام ، فإنها غير موثوقة وقديمة.
تسمح الشبكات الذكية بتدفق الكهرباء في اتجاهين وتُوفر دقة أكبر في البيانات المُستخلصة لجمع معلومات من نقاط استهلاك وتوليد ونقل الكهرباء ومن ثم تعديل عمل الشبكة بناء على هذه المعلومات. غالبًا ما تنطوي على استخدام تقنيات أكثر ذكاءً ، بما في ذلك العدادات المُتصلة والأجهزة الذكية ، وأنظمة المُراقبة سكادا ، وتدعم نقل الطاقة المتجددة في كلا الاتجاهين.
إن المعلومات التي يُمكن جمعها كثيرة وغنية ، مثال ذلك: أنماط استهلاك الكهرباء لدى المُستهلك (منازل، معامل…الخ) ، وأنماط التوليد لمحطات الطاقة خصوصًا الطاقة المُتجددة كطاقة الرياح والشمسية والتي تتسم جميعها بالتذبذب في معدلات التوليد ، وغير ذلك من المعلومات المُهمة عن أداء الشبكة. إنَّ دمج هذا الأسلوب في إدارة الشبكة ما هو إلا أتمتة لعملية تحسين كفاءة وموثوقية وديمومة توليد ونقل الكهرباء.
تطبيق هذه التقنية على أرض الواقع يتطلب تعديلات واسعة على البُنية التحتية للشبكة التقليدية ، والتي لطالما كانت مُهمتها منذ اختراعها أواخر القرن التاسع عشر نقل الكهرباء باتجاه المُستهلك من دون الأخذ بعين الاعتبار أي تفاعلية مع الذي يحصل على الناحية الأخرى عند المستهلك أو محطات التحويل لذلك يُطلق على أسلوب عمل الشبكة الذكية بأنه ثُنائي الاتجاه. تحقق من أفضل التقنيات التي يُمكن أن تُساعد في إنقاذ الكوكب.
لماذا تعتبر الشبكة الذكية مُهمة؟
أحدث تطور الإنترنت تغييرات كبيرة في كل صناعة أخرى. يخضع قطاع الطاقة أيضًا لهذا التحول ، وسيُؤدي الانتقال إلى الشبكة الذكية إلى نقل أفضل للطاقة ، وتعزيزات تكنولوجية ، وتتبع وتقارير أكثر دقة ، وتوعية العملاء. هناك العديد من الفوائد للتحول إلى الشبكة الذكية.
تحسين كفاءة النقل الكهربائي
الشبكات الذكية قادرة على تنظيم عمليات النقل الكهربائية لأنها تعتمد على التقنيات الذكية لتخفيف الخسائر الكهربائية أثناء التوزيع. يُؤدي ذلك إلى تحسين كفاءة النقل الكهربائي ، مما يعود بالفائدة على جميع أصحاب المصلحة نتيجة لذلك.
استعادة أسرع للكهرباء بعد الانقطاعات
في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، يُصبح من الأسهل بكثير اكتشاف المنطقة التي تُسبب مثل هذه الأعطال بالضبط باستخدام التقنيات الذكية. يُتيح ذلك للشركات إرسال فرق واستعادة الطاقة بشكل أسرع مقارنةً بالطرق التقليدية ، والتي لا يُمكن الاعتماد عليها وتكون بطيئة نسبيًا.
الموازنة التلقائية للأحمال
من المزايا الرئيسية للشبكة الكهربائية الذكية مُوازنة الحمل التلقائية ، والتي بدورها تُقلل من مخاطر تعطل المعدات. نظرًا لأنَّ الحمل الكهربائي يميل إلى الاختلاف اعتمادًا على الظروف الخارجية ، يتعين على الشركات إجراء تعديلات يدوية.
ولكن ، ستستخدم الشبكة الذكية تقنيات (تعتمد غالبًا على الخوارزميات الجينية) لمراجعة أنماط الاستهلاك لإدارة الأحمال. هذا يُقلل من الضغط على المُعدات الكهربائية ، خاصة خلال أوقات الذروة.
تقليل السرقة الكهربائية
سرقة الكهرباء مُشكلة خطيرة. وفقًا لشركة Pepco ، فهي ثالث أكبر شكل من أشكال السرقة في أمريكا. في كثير من الحالات ، تتم سرقة الكهرباء من خلال العبث بالعدادات.
يقوم المستهلكون إما بإبطاء عدادهم أو إيقافه تمامًا مع الاستمرار في استهلاك الكهرباء. في حالات أخرى ، يُمكن إضافة أسلاك غير شرعية إلى خطوط الكهرباء.
يُمكن للشبكة الذكية منع حدوث ذلك حيث يتم مراقبة العدادات عن بُعد. ستؤدي أي محاولات للعبث بها إلى إصدار تنبيه. وإذا كان هناك انحرافات في استهلاك الطاقة ، فسيتم إخطار الشركات على الفور ، مما يُؤدي إلى اتخاذ إجراءات سريعة.
تُشجع على استخدام الطاقة المُتجددة
تسمح الشبكات الذكية للمستهلكين بإعادة الطاقة إلى الشبكة وتنظيمها وتتبعها. إذا استخدم المُستهلك طرقًا مختلفة لتوليد الكهرباء ، وكان يُنتج كميات زائدة ، فيُمكنه إعادة إدخالها في الشبكة وتحقيق ربح.
هذا يُقلل من الاعتماد على النفط ، والذي يجلب معه عددًا كبيرًا من الفوائد الإضافية مثل تقليل الانبعاثات ، والتأثير الإيجابي على البيئة ، وكذلك مكافحة تغير المناخ. تحقق من أفضل التطبيقات المجانية لحساب البصمة الكربونية التي تُسببها وكيفية تقليلها.
انخفاض مصروفات الصيانة
حاليًا ، تُنفق الشركات مبلغًا كبيرًا من المال كل عام لإصلاح البنية التحتية القديمة وصيانتها. يُمكن أن يُساعد الانتقال إلى شبكة ذكية في تقليل نفقات الصيانة نظرًا لأنَّ جميع التقارير والتتبع تتم تلقائيًا.
يُمكن للشركات أن تمرر هذه الميزة للمستهلكين ، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض تكاليف الكهرباء للمستخدمين. يُمكن للشركات بعد ذلك استثمار هذه المدخرات في البحث والتطوير.
مقارنة بين الشبكة الذكية وشبكة الكهرباء التقليدية
في الوقت الحالي ، تتمتع الشبكات الكهربائية التقليدية بقدرات تخزين قليلة. عادةً ما تتبع نموذجًا يُركز على الطلب ، حيث تُقلل الشركات من جهد الشبكة للسماح بالوصول إليها من مُستهلكين مُختلفين.
عندما تأخذ في الاعتبار مُتغيرات مختلفة ، مثل تغيرات الطقس ، أو أضرار الحياة البرية ، أو التخريب من قبل البشر ، أو الكوارث الطبيعية ، يصبح من السهل رؤية صعوبة الحفاظ على الشبكات الكهربائية.
من ناحية أخرى ، تتمتع الشبكة الذكية بقدرات الشفاء الذاتي. هذا يعني ببساطة أنَّ الشبكة تكتشف مناطق الانقطاع ، وتعيد توجيه الكهرباء تلقائيًا (إن أمكن) أثناء تنبيه فرق الإصلاح.
نظرًا لأنها تسمح بتدفق الكهرباء في اتجاهين ، يُمكن لأصحاب المصلحة مراجعة البيانات التي يتم إدخالها في الشبكة والتنبؤ بالتغيرات في الطلب والتخطيط للطقس العاصف وإعداد خطط الطوارئ للانقطاعات الطويلة.
الهدف هو إنشاء شبكة تحتوي على حد أدنى من الانقطاعات وتمنعها من التحول إلى انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع. ستسمح التقنيات الجديدة بالاستجابة الأسرع من قبل خدمات الطوارئ ، ومن خلال الاعتماد على توليد الطاقة المُوزعة ، يُمكن أن يؤدي ذلك إلى تشكيل “شبكة صغيرة” ، أين يُمكن للمجتمع تشغيل خدماته الأساسية بنفسه في حالة الطوارئ. تحقق من أفضل تطبيقات Android التي يُمكن أن تُنقذ حياتك في حالات الطوارئ والكوارث الطبيعية.
تُركز الشبكات الذكية على اللامركزية
لا تعتمد الشبكة الذكية فقط على عدادات أكثر ذكاءً أو خطوط طاقة أكثر كفاءة. كما أنها تُركز بشكل أساسي على اللامركزية ، والتي تسمح بإنتاج الطاقة وتخزينها بالقرب من المستهلك.
لا يُترجم “الأقرب” دائمًا إلى مسافة فعلية مباشرة. بدلاً من ذلك ، ستسمح الشبكة الذكية لمستهلكي الطاقة بالبيع أيضًا. وبالتالي ، في حالة الانقطاع الخطير ، يُمكنك بشكل فعَّال شراء الكهرباء من أحد الجيران إذا كان لديه نظام طاقة شمسية ، على سبيل المثال.
التحديات في نشر الشبكة الذكية
فكرة الشبكة الذكية واعدة ، لكنها لا تخلو من التحديات. التحدي الأكبر هو من المُستهلكين ، الذين غالبًا ما يقاومون تركيب شيء أساسي مثل العداد الذكي.
نتيجة لذلك ، غالبًا ما تُضطر الحكومات أو شركات الطاقة إلى تقديم مكافآت مالية أو فرض غرامات على العملاء الذين لا يمتثلون. هناك أيضًا تحدٍ أكبر يجب التغلب عليه: الأمن السيبراني.
إذا كنت قد شاهدت Die Hard 4 ، فمن المحتمل أنك تعرف هذا السيناريو. هناك دائمًا خطر يتمثل في إمكانية اختراق المُتسللين لشبكة طاقة متصلة ، وتحويل الموارد ، أو الأسوأ من ذلك ، الاستيلاء على أجزاء من الشبكة. ومع ذلك ، فإنَّ بنيتنا التحتية الحالية معرضة أيضًا لهذه المشكلات.
الشبكة الذكية هي خطة طويلة الأمد
لا يُمكن نشر الشبكة الذكية كلها مرة واحدة. حيث ستتطلب اختبارًا مكثفًا ، خاصةً لأنها تتكون من ملايين المُكوِّنات التي يجب أن تعمل في وئام مع بعضها البعض. من السماح للأشخاص بحساب تكاليف الكهرباء الخاصة بهم إلى المساعدة في موازنة الأحمال الكهربائية ، يجب دمج كل جزء في الشبكة.
سيستغرق الأمر أكثر من عقد من الزمان حتى يتم تجميعها جميعًا ، ولكن بمجرد أن تصل الشبكة الذكية إلى مرحلة النضج ، فإنَّ فوائدها ستتردد جيدًا في الأجيال القادمة. يُمكنك الإطلاع الآن على حساب تكاليف الكهرباء باستخدام هذه الأدوات المفيدة.
