د. مروة محسن (دكتوراه)

د / طاهر محمد حلاوة

ولتقييم تخزين الطاقة الكهربائية في البطاريات ومقارنتها مع التكنولوجيا المتقدمة المكثفات الفائقة، تم تصميم وإعداد نظام تجريبي. وقد أجريت مجموعة من التجارب للتحقق في الخصائص المختلفة ومدى ملاءمتها لشروط الشحن والتفريغ. وأظهرت النتائج أن المكثف الفائق لديه كثافة قدرة أعلى من البطارية، في حين أن البطارية تفوق المكثف الفائق في كثافة الطاقة. وبالتالي، فإن النتائج تؤكد أن المكثف الفائق هو أكثر ملاءمة لعمليات الشحن والتفريغ السريعة بينما البطارية هي الأكثر ملاءمة للشحن والتفريغ على فترات طويلة. هذا بالإضافة أنه من الناحية الاقتصادية لاتزال البطاريات أكثر اقتصادية من المكثفات الفائقة.

وقد تم تقديم وصف تفصيلي لنماذج مكونات الشبكة الصغرى بالإضافة إلى نمذجة الحمل الكهربي، شبكةالكهرباء، وخطوط النقل. وقد تم بناء هذه النماذج باستخدام حزمة برامج ماتلاب/سيمولينك (MATLAB/SIMULINK). وتشتمل مكونات الشبكة الصغيرة توربينات رياح، خلايا ضوئية ومحرك الديزل، هذا بالإضافة إلى النمذجة التفصيلية للتخزين على المدى القصير، والمحول ووحدة تحكم القدرة. في حالة الاتصال بالشبكة فإن مهمة وحدة التحكم هي إدارة تدفق الطاقة من وإلى الشبكة. وتستند وظيفة التحكم على المنطق الضبابي (Fuzzy logic)، إذا كان الفرق بين الطاقةالمتجددة المولدة والحمل الكهربي إيجابي فتتدفق الطاقة مباشرة إلى الشبكة في حين أن القيمةالسلبية يعني أن الطاقة تتدفق من الشبكة للحمل.

ولدراسة الأداء الاقتصادي والأثر البيئي لإستخدام الشبكة الصغيرة المعتمدة على الطاقة المتجددة، يتم تطبيق النظام المقترح على دراسة حالة. وقد استخدمت حزمة برامج هومر (HOMER ) لمحاكاةأداءالنظام للوصول إلى النمط الأمثل لنظام توليدالطاقة اللازمة لحمل محدد مسبقاً 76 ك واط ذروة. والحمل المطلوب هو القدرة اللازمة لمصنعين صغيرين. وقد أجريت دراسة الأداء الفني والاقتصادي على حد سواء؛ وذلك في حالتي تشغيل النظام منفرداً أو متصلاً بالشبكة مع أخذ التأثيرات البيئية في الاعتبار. ومكونات الشبكة الصغيرة المستقلة المثلى هي:الألواح الكهروضوئية، وتوربينات الرياح، بطاريات، ومولداتالديزل.

وأظهرت نتائج هذه الدراسةأن النظام المتصل بالشبكة هو أكثر اقتصادية وتبلغ تكلفة الكهرباء المولدة حوالي 0,266 دولار/كيلو واط ساعة. وفي حالةالنظام غير المتصل بالشبكة تبلغ تكلفة الكهرباء المولدة 0,316 دولار/كيلو واط ساعة. وعند أخذ الفائدة الخارجية لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الاعتبار تصل تكلفة الكهرباء المولدة إلى 0,257دولار/كيلو واط ساعة.