ما هي الشبكات الصغيرة - Microgrids ؟

الشبكة الصغيرة هي شبكة طاقة صغيرة الحجم يمكن تشغيلها بمفردها أو بالتعاون مع شبكات طاقة صغيرة أخرى. إن توليد الطاقة الموزعة أو المتفرقة أو اللامركزية أو المقاطعة أو المضمنة هي مصطلحات تستخدم لوصف استخدام الشبكات الصغيرة.

يتم استخدام نوع واحد أو أكثر من أنواع الطاقة الموزعة (الألواح الشمسية ، وتوربينات الرياح ، ومحطات الطاقة والحرارة المشتركة ، والمولدات) في الشبكات الصغيرة لتوليد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الكثير من الشبكات الصغيرة الحديثة على تخزين للطاقة ، عادة في شكل بطاريات. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد في العديد منها الآن محطات لشحن السيارات الكهربائية.

تتيح الشبكة المصغرة ، المتصلة بالهياكل المحيطة ، لمستخدميها الوصول إلى الطاقة بالإضافة إلى الحرارة والتبريد الممكنة من خلال استخدام برامج وأنظمة تحكم متطورة.

يتم تعريف ( Microgrids ) بثلاث خصائص رئيسية

1. محلية

أولاً ، نظرًا لأنه ينتج الطاقة للجيران ، فهذا نوع من الطاقة المحلية. هذا يميز الشبكات الصغيرة عن الشبكات الضخمة ذات الموقع المركزي التي زودتنا بغالبية الكهرباء خلال القرن الماضي. خطوط النقل والتوزيع التي تستخدمها الشبكات المركزية تنقل الكهرباء من محطات الطاقة لمسافات كبيرة. نقل الطاقة من مسافة غير فعال لأن بعض الكهرباء ، التي تصل إلى 8٪ إلى 15٪ ، تفقد الطاقة أثناء النقل. توجد المولدات في شبكة صغيرة بالقرب من المباني التي تخدمها أو داخلها ، أو في حالة الألواح الشمسية على السطح ، للتغلب على عدم الكفاءة .

2. مستقلة

يمكن أن تنفصل الشبكة الصغيرة عن الشبكة الرئيسية وتعمل بشكل مستقل أيضًا. عندما تقطع عاصفة أو مأساة أخرى شبكة الكهرباء ، فإن قدرتها على الجزر تمكنها من الحفاظ على عملائها. نظرًا لحجمها الهائل وترابطها - أكثر من 5.7 مليون ميل من خطوط النقل والتوزيع - فإن الشبكة المركزية في الولايات المتحدة معرضة بشكل خاص للاضطرابات. بشكل غير مريح ، اكتشفنا خلال ما يسمى بـ Northeast Blackout لعام 2003 أن سقوط شجرة واحدة على خط كهرباء يمكن أن يقطع الكهرباء في ولايات متعددة وحتى عبر الحدود الدولية إلى كندا. يمكن للشبكة المصغرة تجنب مثل هذه الأعطال المتصاعدة للشبكة من خلال الجزر.

3. ذكية

ثالثًا ، الشبكة المصغرة ، خاصة تلك ذات التقنيات المتطورة ، ذكية. وحدة التحكم بالشبكة الصغيرة ، دماغ النظام ، الذي يتحكم في المولدات والبطاريات وأنظمة طاقة المباني المجاورة بمستوى عالٍ من التطور ، هو المكان الذي ينشأ فيه هذا الذكاء. من أجل تحقيق أهداف الطاقة التي حددها مستهلكو الشبكة الصغيرة ، تقوم وحدة التحكم بتنسيق مجموعة متنوعة من الموارد. يمكن أن يكون السعر الأقل ، أو الطاقة النظيفة ، أو أفضل موثوقية للطاقة ، أو بعض الأهداف الأخرى هو ما يهدفون إليه. على غرار الطريقة التي قد يطلب بها موصل من فنانين مختلفين زيادة أو تقليل أو التوقف عن العزف على أدواتهم لتحقيق أقصى قدر من التأثير ، تحقق وحدة التحكم أهدافًا مماثلة عن طريق زيادة أو تقليل استخدام أي من موارد الشبكة المصغرة ، أو مجموعات من تلك الموارد.

الخصائص والمزايا Microgrid

وفقًا لخصائصها ، توفر الشبكات الصغيرة عدة مزايا:

تقلل قدرة الشبكات الصغيرة على التوليد بشكل مستقل عن الشبكة الرئيسية من آثار الانقطاع الكلي أو الجزئي غير المتوقع في مناطق معينة ، كما كان الحال في الولايات المتحدة في عام 2003 عندما كان هناك انقطاع كلي للتيار الكهربائي في شمال البلاد وشرقها وكذلك أجزاء من مقاطعة أونتاريو الكندية.

تساعد الشبكات الصغيرة في تعزيز موثوقية البنية التحتية ومرونتها كمصدر لموارد الطاقة الموزعة.

الكفاءة العالية هي سمة من سمات استخدام مصادر الطاقة المحلية لأن الشبكات الصغيرة تخفف حمل الشبكة المركزية ، خاصة خلال ساعات الذروة.

التحديات

تتحدد كفاءة تنفيذ الشبكات الصغيرة على الأرض بالمشكلات التي تواجهها ، والتي غالبًا ما تكون قانونية أو تنظيمية أو مالية ، على الرغم من الفوائد والاحتياجات التي توفرها لقطاع الطاقة العالمي. هناك صعوبة أخرى ناتجة عن خاصية القصور الذاتي المنخفضة للشبكات الصغيرة بسبب الاستخدام المحدود للآلات الثقيلة التي تحتوي على أجزاء دوارة وهي الحاجة إلى موازنة التوليد والأحمال حيث أن أي زيادة مفاجئة في الأحمال قد تسبب عدم استقرار في الشبكة نتيجة للانخفاض السريع في التردد داخل الشبكة. مما يسمح بتخزين الطاقة على المدى القصير للحفاظ على استقرار الشبكة.

مساهمة الشبكات الصغيرة في دعم البيئة

تساهم الشبكات الصغيرة في دعم الاستدامة البيئية ، حيث توفر الفرصة لتوليد الطاقة من مصادر نظيفة مثل الطاقة الشمسية ، مما يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن عمليات الاحتراق لتوليد الطاقة من المصادر التقليدية. توفر الشبكات الصغيرة أيضًا فرصة للمستهلكين لإعادة استخدام الحرارة المتولدة من توليد الطاقة باستخدام المصادر التقليدية مثل الوقود الأحفوري لتسخين المياه والمساحات ، وبالتالي تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي.