شبكة الكهرباء الذكية و اللوحات الذكية – رمضان 2023
في البوست دة هنتكلم عن جزئين رئيسيان :
١- الشبكة الذكية.
٢- لوحات الكهرباء الذكيه.
أولا: الشبكة الذكية Smart Grid:
لما نتكلم عن نمط الشبكة الكهربائية فإحنا بنتكلم عن الشبكة الكهربائية بمنظومتها الحالية والتي تبدأ من التوليد ثم النقل وأخيرا التوزيع، العالم استمر على هذا النمط التقليدي لأكثر من 100 سنة وخلال الفترة دي ظهرت عدة مشاكل أجبرت العالم يفكر في استحداث شبكة كهربائية تقلل من تلك المشاكل واللي من أشهرها التلوث البيئي الناتج من استخدام الوقود الأحفوري بمحطات التوليد و زيادة الطلب على الكهرباء .
ونظرا لذلك بقي ضروري تحديث الشبكة الكهربائية من شبكة كهربائية تقليدية ذات نمط تقليدي قديم إلى شبكة كهربائية محدثة باسم الشبكة الذكية (Smart Grid) واللي هتحدث نقلة نوعية في عالم الشبكات الكهربائية.
تمتلك الشبكة الذكية عدة خصائص تمتاز بها عن الشبكة التقليدية في عدة أمور، وأهمها من وجهة نظرنا هي أنها:
ثنائية الاتجاه (Bi_directional): اتجاه تدفق الطاقة في الشبكة التقليدية أحادي الاتجاه حيث أنه يبدأ من التوليد وصولا إلى المستهلك و العكس مبيحصلش ، أما الشبكة الذكية فواحد من أهم خصائصها اللي تميزت بها عن الشبكة التقليدية وهي خاصية ثنائية الاتجاه (Bi-directional) و ممكن البعض يفكر أن ثنائية الاتجاه يقصد بها ثنائية اتجاه الطاقة بس و الصحيح أنها ثنائية الاتجاه للطاقة والمعلومات حيث أن الشبكة الذكية تعطي وتستقبل معلومات سواء من اتجاه التوليد إلى المستهلك أو العكس كما هو مبين بالصورة
مكونات:
لكي تؤدي الشبكة الذكية عملها يجب أن يتم إضافة عدة مكونات للشبكة التقليدية أهمها كالآتي :
١- العداد الذكي (Smart Meter) والمبين بالصورة ، والذي يعتبر حلقة الوصل بين المستهلك والشبكة وبواسطة العداد الذكي يتم إرسال تفاصيل المستهلك إلى مراكز تحكم والمراقبة للشبكة، لذلك يعمل العداد الذكي كبوابة بين الأجهرة الداخلية للمستهلك و مراكز التحكم والمراقبة لتوفير المعلومات.
٢- المولدات المتوزعة (Distributied Generation): والتي تسمى أحيانا بالتوليد اللامركزي (Decentralized Generation) و نعني بها استعمال تقنيات توليد صغيرة باستعمال الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وغيرها) وتكون متواجدة بالقرب من المستهلكين ، والتي قد تكون قرب موقع الاستهلاك أو حتى على أسطح المباني والمنازل، وتتميز بوجود أكثر من مصدر توليد كهرباء على عكس التوليد المركزي والذي يكتفي بمحطة توليد مركزية والتي تكون بعيدة عن المباني والمنازل ، والصورة (2) توضح الفرق بين المولد المتوزع (Distributed Generation) و التوليد المركزي (Central Generation).
التقنيات المستخدمة في الشبكة الذكية:
١- الذكاء الاصطناعي (Artificial Intelligence): حيث أنه مع تواجد الحساسات والعدادات الذكية وغيرها من الأجهزة والمعدات التي تقوم بجمع المعلومات والتي بناء عليها يقوم الذكاء الاصطناعي باتخاذ القرارات ،فمثلا يستطيع الذكاء الاصطناعي أن يقوم بعملية التنبؤ بمقدار الحمل (Load Forecasting) ليجعل كمية الحمل وكمية إنتاج الطاقة متطابقان حيث أنه بناء على بيانات وخوارزميات معينة يقوم بالتنبؤ بمقدار الحمل بدرجة عالية من الدقة .
٢- إنترنت الأشياء (Internet of Things): حيث يتم تحديد وإدارة المتطلبات التشغيلية لمختلف التطبيقات فمثلا توصيل أجهزة المنزل بالإنترنت وذلك للتحكم بها واتخاذ القرارات المناسبة بناء على الاستهلاك الحالي.و كل قطاع من قطاعات المنظومة الكهربائية بيحتاج نوع معين من أنواع شبكات الانترنت.
ثانيًا: لوحات الكهرباء الذكية:
اكثر ما يشغل العالم فى الوقت الحالى هو موضوع توفير الطاقة. ببساطة لأن تكلفة توفير الطاقة أقل بكتير من تكلفة إنتاجها.
واستخدام اللوحات الذكية مش بس ممكن يساعدنا على توفير الطاقة داخل المبنى، يقدر كمان يوفر مستوى عالى جدا من الأمان والرفاهية.
هنستفاد إية لما اللوحة تكون ذكية على أرض الواقع؟
- هنقدر نستغنى عن تشغيل أحمال بصفة مستمرة ( إضاءة، تكييف… ) بمعنى تشغيل الأحمال عند الحاجة فقط.
- هنقدر نراقب ونتحكم فى القواطع داخل اللوحة عن بُعد وبالتالى بقى عندك قاطع ذكى، أقدر أخد منه قراءات، أقدر أتحكم فيه عن بعد، أقدر أخد منه تقرير دورى بالأداء بتاعه ومن هنا تيجى فكرة الصيانة التنبؤية أو ال Predective maintenance، بمعنى أقدر أعمله صيانه فقط لما يكون محتاج – و من هنا نقدر نستغنى عن وجود فريق الصيانة بصورة مستمرة ويبقى عندنا ناس Part time بتشتغل بالساعة.
- فصل الأحمال الغير مهمة عند عمل ال Generators: هنا نقدر نستغل قوة اللوحات الذكية وهنشغل كل الأحمال على المولد أثناء إنقطاع المصدر الرئيسى وبنعمل Load sheddingفقط حسب الإحتياج – يعنى بقى فيه مرونة ونقدر نتحكم فى دخول وخروج الأحمال حتى لا يتعدى التحميل قدرة المولد المسموح بها.
السيناريو دة قابل للتنفيذ وفيه مشاريع جديده شغاله بالطريقة دية، لكن مش بالضرورة تنفذه فى مشروعك.
لحد هنا تمام أوى أقتنعت بأهمية اللوحات الذكية.
إزاى بقى نقدر نخلى اللوحة ذكية أو تتكلم ؟
هناخد منتجات شركة شنايدر كمثال نشرح عليه الفكرة، وهنذكر الاسماء التجارية للمنتجات فقط عشان لو حابب تقرأ أكثر عنهم.
محتاجين ٣ عناصر رئيسية:
١- حاجة نقدر من خلالها نخلى القواطع الفرعية تتكلم من خلالها فبيتم إستخدام حساس Energy sensor واسمه التجارى Power Tag: بيتم تركيبه مع MCB و MCCB اللى محتاج تراقبه . و بيراقب استهلاك الطاقة ونقدر ناخد منه الداتا عن طريق توصيل كابل او حتى Wireless in real-time
٢- محتاجين مجمع بيانات Data collector واسمه التجارى Smartlink: ببساطة عبارة عن سويتش بيتم توصيله بكل ال Energy sensors عشان اقدر اراقب الإستهلاك، الطاقة، الجهد، التيار.. ونقدر نوصله بشاشه لعرض كل الداتا وممكن اخليه يدينى إنذار لما يتعدى الإستهلاك قيم معينة أنا اللى محددها واقدر اتحكم فيها .
٣- محتاجين مكان نقدر نخزن فيه البيانات ونرفعها على الcloud فهنستخدم مسجل بيانات Data logger واسمه التجارى Com’X:
- بنجمع عليه كل الداتا اللى جمعناها من كل اللوحات فى المبنى فنقدر نراقب استهلاك طاقة المبنى كله بالتفصيل ودة هيساعدنى على إكتشاف فرص توفير الطاقة .
- بنخزن عليه الداتا عشان لو أنقطع ال Communication بين الأجهزة وبعضها لأى سبب.
- بنرفع الداتا على الCloud عشان لو حابب اشوف اللوحة من مكان تانى علي سبيل المثال بلد تانية او حتى وانا فى البيت أقدر اشوف المبنى بتاعى واستهلاكه ثانية بثانية Real time .
باختصار محتاجين: Energy sensor و Data collector و Data Logger.
كيفية ربط العناصر ببعضها ؟
- بيتم تركيب Energy sensor مع القواطع الفرعية اللى محتاج اراقبها او اخد منها داتا، وبيتم توصيل كل Energy Sensor بال Data collector عن طريق كابلات.
- بوصل ال Data collector بال Data Logger عن طريق كابل Eathrnet
- بالنسبة للقاطع العمومى ACB فى الغالب ال Trip unit بتاعته بتكون ذكية، بوصله مباشرة بال Data Logger بكابل Eathrnet واقدر اجمع منه الداتا.
- نقدر نوصل ال Data Logger مباشرة بكابل Eathrnet لجهاز الكمبيوتر و نشوف الداتا اللى جمعناها من كل القواطع فى اللوحة.
- ونقدر نوصله بشبكة الWIFI ونرفع الداتا على ال Cloud عشان نشوفه من أى مكان تاني.
لو حابيين، هنا لينك البوست اللي فات اللي اتكلمنا فيه عن كورس كامل للـ BMS تقدروا تشوفوه من هنا
