«شبكات الطاقة الذكية» تكتشف الأعطال وتغذي نفسها ذاتياً

يعتمد مستقبل نقل الكهرباء على أمرين أساسيين، الأول هو إيجاد مصدر متجدد للحصول على الطاقة، وهذا يجري تنفيذه في الوقت الحالي، والثاني ابتكار وسيلة فعالة لنقل هذه الطاقة للأماكن التي ستستخدم فيها، وهو ما يجري العمل على تحقيقه، ومن أجل ابتكار هذه الشبكات الذكية أو اكتشاف نظم نقل للطاقة وتوزيعها، لتكون قادرة على التكيف مع البيئة وعدم الإضرار بها. هذا ما أكده الدكتور حاتم زين الدين أستاذ مشارك في برنامج هندسة القوى الكهربائية في معهد مصدر، ورئيس قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحوسبة في قوله: نحن في حاجة إلى تقنيات متقدمة ونظم داعمة، لذلك تقوم شبكات الطاقة في الوقت الحاضر على دراسة وتطبيق الخصائص الهندسية، التي لا تتأثر بتغير الحجم أو الشكل، وهي طريقة ذات اتجاه واحد، حيث يتم توليد الكهرباء من مصدر مركزي، ثم تنتقل هذه الطاقة ويتم توزيعها على المستهلكين في اتجاه تدفقي واحد، يتميز بسهولة التحكم والإدارة، لكن سرعان ما يتبين أن هذه الوسيلة المبسطة ليست كافية، ولا تقوم بالغرض المقصود منها بشكل فعال، ولهذا نتوقع في المستقبل أن جزءاً كبيراً من الطاقة، سيأتي من مصادر متجددة، ولكن ستكون مصادر لا يمكن التنبؤ بخواصها بشكل دائم، مثل مصادر الطاقة الحالية. الطاقة المتجددة وأضاف: إن الشمس والرياح من مصادر الطاقة المتجددة الأكثر تأثيراً في الوقت الحالي، لكن نلاحظ عدم ثبات ضوء الشمس وسرعة الرياح من حيث القوة أو الضعف، ونجد في بعض الأحيان أن الطقس مشمس أو عاصف أو كليهما معا، أو ليس بمشمس أو عاصف، كما أن أكثر العلوم تقدما في العالم لا يمكن تتحكم في حالة الطقس، كما أن الطلب على الكهرباء ليس ثابتاً أيضاً، في حين أن الطلب على استهلاك الكهرباء على سبيل المثال، يزداد خلال ساعات النهار الحارة عندما يستخدم الناس أجهزة التكييف الخاصة بهم، لكن تقل حاجتهم للطاقة بعد منتصف الليل، عندما يقل عدد الذين يستخدمون أجهزتهم الكهربائية. توليد الطاقة وأوضح أن الأمور في بعض الأحيان تكون أكثر تعقيداً، عندما تكون وسائل تجميع وتوليد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة، موزعة على مساحة كبيرة مثلما نجد في حالة توزيع الألواح الشمسية بشكل كبير وواسع فوق أسطح المباني والمنازل، مما يؤدي إلى عدم وجود مصدر تجميع وتوليد واحد وكبير للطاقة، مثل وجود محطة توليد للكهرباء، وبدلاً من ذلك يوجد الكثير من مصادر التجميع والتوليد الصغيرة في العديد من الأماكن، وشبكات الطاقة التي تتضمن العديد من مصادر الطاقة البديلة، لا تزال بحاجة إلى محطات توليد الكهرباء التقليدية، لتلبية الطلب على الكهرباء في أوقات الذروة. وأكد الحاجة إلى شبكات طاقة يمكن أن تتدفق في اتجاهين، حيث يمكن للمستخدم أن يكون مورد أو مستهلك طاقة للشبكة في أي وقت، وهذا يتوقف على الظروف المحيطة، أي يجب التفكير في ابتكار نظام فعال يعمل في الأوقات كلها، مشيراً إلى أن المستهلكين في حاجة أيضاً أن يكونوا قادرين على الاستفادة من شبكة الكهرباء، عندما تكون إمدادات الطاقة المتجددة منخفضة، أو عند إعادة إمداد الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة ذاتها، عندما يوفر اللوح الشمسي الخاص بهم فوق سطح المنزل أو «توربينات» الرياح في الفناء الخلفي للمنزل فائض من الطاقة. التعلم الآلي أما الدكتور وي لي وون أستاذ مشارك في برنامج علوم الحوسبة والمعلومات في معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا، فقال إنه من الملاحظ أن المشكلة المعقدة في بعض الأحيان تحتاج إلى حل معقد، ومن بين أقوى الأدوات الحاسوبية المتاحة للعلماء اليوم «خوارزميات» التعلم الآلي أي التنقيب عن البيانات، فهذه هي التقنيات الرياضية المتقدمة، التي تساعد أجهزة الحاسوب على التكيف وتعلم التعامل مع مهام محددة ومعقدة. وأضاف: تم استخدام هذه التقنيات في نظم مختلفة تتراوح من الهواتف الذكية إلى «الروبوتات» المتقدمة، لذلك نتطلع إلى تصميم «الخوارزميات» أو الخطوات الحسابية، التي يمكن أن تخفف من الإشكاليات والتعقيدات الناتجة عن الشبكة الذكية، حيث إنها تغير تدفقها في كل مرة يتم فيها تشغيل مفتاح الضوء. وأشار إلى أن هناك فريق بحث في معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا في أبوظبي، يحاول الوصول لطريقة فعالة للكشف عن الخط أو العيب في شبكة الكهرباء، وأن الأخطاء حوادث غير عادية تحدث في شبكة الكهرباء، ويمكن أن تتسبب في إعاقة أو قطع إمدادات الكهرباء، وهذا يمكن أن يؤدي إلى عواقب خطيرة للغاية، حيث إن الارتفاع المفاجئ للتيار الكهربائي يلحق الضرر بالمعدات والأجهزة أو قد يؤدي إلى إصابة أو قتل الناس المتواجدين بالقرب منه. وبين أن «الخوارزميات» الذكية تتميز بقدرات أكثر تقدماً وأكثر من مجرد اكتشاف الأعطال في شبكة الطاقة، مثل إمكانية العثور على أماكن العيوب والأخطاء في الشبكة، وتحديد أسبابها وحتى التنبؤ بها قبل حدوثها، وستستخدم هذه التقنيات للتعلم الآلي في تصميم نظم ترحيل أو نظم إعادة إرسال، ويمكن أن تساهم في حماية النظام ومستخدميه من هذه الأخطار المحتملة، وبينما يجب أن تعمل هذه النظم من لحظة تشغيلها، فإن مع استخدامها بكثرة ستكون قادرة على التكيف والتعلم وتتطور إلى الأفضل باستمرار. إلى التقدم والازدهار من خلال توفير بعض من النظم الذكية في الشبكة الذكية، ستساهم هذه النظم في وضع شبكات الطاقة في المستقبل على شبكة الإنترنت، حتى يمكن للناس أن يحصلوا على الطاقة التي يحتاجون إليها من دون انقطاع، لتغذي نفسها تلقائياً وعلى نحو فعال، ويمكن القول إن إمدادات الطاقة المستمرة وبأسعار معقولة، والتي يمكن الاعتماد عليها، وهو أمر بالغ الأهمية ليس فقط من أجل الحياة بشكل مريح، لكن أيضا يعتبر أمراً حيوياً للقوة الاقتصادية واستقرار المجتمع، وهذا ضروري لأي دولة تسعى للتقدم والازدهار.