أثر ربط تكنولوجيا الطاقة المتجددة على الشبكة الكهربائية العمانية

د. حسين كاظم الوائلي
رئيس مجموعة ابحاث الطاقة المتجددة وتكنولوجيا الاستدامة ، استاذ مشارك وخبير طاقة – جامعة صحار.

تواجه الأرض العديد من المخاطر مثل الاحتباس الحراري وتغير المناخي، وأهم سبب لذلك هو الاعتماد المفرط على الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز الطبيعي) لإنتاج الطاقة. العديد من الملوثات تنبعث في الهواء والبيئة المحيطة من حرق هذه الأنواع من الوقود. منذ سبعينيات القرن العشرين ، تم تنبيه العالم إلى أهمية مواجهة هذه الأخطار، والتي قد تتسبب في انهيار الحياة في القرون القادمة. في الوقت الحالي ، يتم استخدام التقنيات النظيفة الصديقة للبيئة ، وخاصة الطاقة الشمسية، كحل مناسب للتغلب على الصعوبات البيئية ولمعالجة أزمات توفير الطاقة المستقرة والامنة. في العقدين الأخيرين بدأت طاقة الرياح ايضا تأخذ مكانها في العديد من دول العالم في توليد الطاقة الكهربائية. اما في العقد الماضي فقد بدأت الطاقة الشمسية في التنافس على موقع مناسب كمصدر للطاقة النظيفة ودعامة للتنمية المستدامة في العديد من بلدان العالم منافسة باقي انواع الطاقة المتجددة كالرياح والمائية وحرارة باطن الارض وغيرها.

الطاقة الشمسية متوفرة في جميع أنحاء العالم في معظم ايام السنة، وهي مجانية ونظيفة ويمكن الوصول إليها أكثر مما يحتاجه العالم مئات المرات. وتجدر الاشارة الى انه تم استخدام الطاقة الشمسية في العديد من التطبيقات، بما في ذلك التدفئة الحرارية للمياه للأغراض المنزلية والصناعية، وتسخين الهواء لظروف الراحة، والتهوية باستخدام جدار الترامب و التقطير الشمسي. اما في إنتاج الكهرباء فهناك عدة طرق مميزة ومناسبة لإنتاج الطاقة الكهربائية مثل المداخن الشمسية، ومحطات الطاقة الشمسية المركزة والخلايا الضوئية.

اليوم تحسنت وتطورت تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية من حيث توليد الطاقة والكفاءة الكهربائية. حيث تم تحسين هذه الكفاءة إلى 40 ٪ باستخدام تقنيات جديدة ومبتكرة. وهكذا زادت مشاركة هذه الخلايا في إنتاج الطاقة العالمية. حيث بلغ التقدم الكبير في التقنيات الكهروضوئية والتكلفة المنخفضة لإنتاج الكهرباء سعرًا يقل عن 2 سنت / كيلو واط في الساعة. ومن المتوقع مع استمرار تقدم هذه التكنولوجيا سوف تصبح الخلايا الكهروضوئية أرخص مصدر للكهرباء في مختلف بلدان العالم. حاليًا يتم استخدام هذه التقنية (PV) لتزويد الكهرباء لإنارة الطرق، وأضواء مواقف السيارات، وأبراج الاتصالات، ومضخات الري في المناطق النائية بعيدًا عن الشبكة. وتتميز الخلايا الكهروضوئية بالمرونة في تركيبها العالي، حيث يمكن تركيبها ونصبها بالقرب من شواطئ البحار أو الوديان، وكذلك في الجبال العالية. معظم ما تحتاجه هذه الخلية هو التعرض الكامل لأشعة الشمس طوال اليوم لغروب الشمس.

يخضع تركيب الخلايا الكهروضوئية في الخارج لظروف مناخية مختلفة، مما يعني أنها تتعرض لعوامل الطقس الخارجية مثل كثافة الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الهواء المحيط والرطوبة النسبية والرياح. لكل من هذه العوامل تأثير مختلف عن العوامل الأخرى وستحدد نتائج آثارها المختلفة تحسين أو تدهور أداء الخلية الشمسية في موقع معين. على سبيل المثال لا الحصر يقل أداء الخلايا الكهروضوئية بسبب كثافة الإشعاع الشمسي العالية لأن الجزء الأكبر منها يعمل على تسخين الخلية مما يقلل من فرق الجهد الناتج وينتج عنه توليد طاقة أقل.

يتطلب ربط موارد الطاقة المتجددة مع الشبكة الكهربائية العمانية الدقة والجودة، وقد يكون ربط منظومات الطاقة المتجددة كالمولدات الشمسية الضوئية او الحراية وتوربينات الرياح وغيرها كالأداة المساعدة التقليدية لـمولدات التوزيع Distributed Generation DG”” ويحدد موقع تكنولوجيا توليد الطاقة المتجددة على نطاق صغير بالقرب من الأحمال الكهربائية. لقد اصبح التقدم نحو استخدام مصادر الطاقة المتجددة وتكنولوجيا التوليد في المواقع المناسبة سمة العصر في العديد من دول العالم كما هو الحال في الولايات المتحدة الامريكية والصين واوربا وغيرها بسبب إلغاء الضوابط وزيادة الدعم وتطويرالأعمال المرافقة للنصب وإمكانية وجود مصادر بديلة للطاقة في اماكن قريبة من الحمل الكهربائي. يمكن لتقنيات DG أن تعزز موثوقية النظام، وتحسن من جودة الطاقة، وتعزز استثمار رأس المال في المرافق العامة وتقلل من تكاليف الطاقة. تجدر الاشارة الى ضرورة الاخذ بنظر الاعتبار أربع مسائل مهمة عند ربط تكنولوجيا الطاقة المتجددة مع الشبكة الكهربائية العمانية يمكن تحديدها مع DG كالتالي: نوع المعدات والتحكم المستخدمة، والتأثير على أنظمة النقل والتوزيع، ومعيار الربط البيني للشبكة الكهربائية، والتقييم المالي. من المهم معرفة ومناقشة المتطلبات الخاصة بربط انظمة الخلايا الشمسية الضوئية PV والمنضومات الشمسية الحرارية المتصلة بالشبكة باعتبارها اولوية في عمان خصوصا ان التوجه والاستثمار في هذا المجال قد بدء وخير مثال محطة عبري الثانية الشمسية بواقع 500 ميجاواط ، حيث من المتوقع ربطها بالشبكة في عام 2021. كذلك لابد من معرفة وتوقع تأثير تقلبات مخرجات تقنيات الطاقة المتجددة، خاصة أنظمة الكهروضوئية على شبكة التوزيع.

تجدر الاشارة الى انه أثناء استخدام تقنيات تحويل الطاقة الكهربائية إلى أنظمة الطاقة المتجددة والمستدامة، يجب مراعاة نوعين مختلفين من الأنظمة: المنظومات الدوارة والثابتة. ان التيار المتردد يولد في الأساس من المنظومات الدوارة كالمولدات سواء كان بالوقود الاحفوري كالنفط والغاز او مولدات توربينات الرياح، علما ان المولدات المتزامنة والحثية هي المولدات الرئيسية لتوربينات الغاز والديزل ومصادر طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية. اما مولدات التيار المستمر فهي ايضا من نوع المنظومات الدوران ولكن لا تستخدم عادة بسبب مشاكل الاستقرارية، وحجمها الكبير، واحتياجات الصيانة الكثيرة والمكلفة. ان التيار المستمر ايضا يقدم ايضا عن طريق المنظومات الثابتة كالأنظمة الكهروضوئية الشمسية وهي من اهم مصادر الطاقة المستدامة الرئيسية في عمان وبالتالي لابد من التركيز على تكنولوجيا تحويل الطاقة ومحولات الطاقة الإلكترونية وكيفية تدفق الطاقة الى الشبكة بما يضمن ربط صحيح وكفوء وامن مع الشبكة لتحقيق اهداف برنامج الطاقة المتجددة للرؤية 2040.

هي دعوى نحو نقاش في الاوساط العلمية والاستعانة بالخبرات المحلية من علماء وباحثين وهم كثر في هذا المجال لمساهة اكبر في برنامج الطاقة المتجددة في رؤية عمان 2040.