حلول المُتنقلة للطاقة: حلول مرنة من جميع النواحي 

هل تحتاج محطة توليد الطاقة إلى الاتصال بشبكة الكهرباء بسرعة؟ أم أن هناك خطأ في الشبكة يحتاج إلى تجاوز؟ تمثل حلول الطاقة المتنقلة مثل محطات المحولات المتنقلة لتوزيع الطاقة أو المنازل الإلكترونية حلاً مثالياً للبلدان الناشئة والصناعية، حيث توفر تلك الحلول أكبر قدر ممكن من المرونة وصولاً لمستويات الجهد الفائق، مع ضمان التشغيل الآمن للشبكة.

يمكن رؤية سحابة الغبار التي سببها الموكب المتحرك من بعيد وهو يتجه إلى محطة طاقة محولات في شمال العاصمة السعودية الرياض. لقد تسبب خطأ في أحد أنظمة الجهد العالي في انقطاع التيار الكهربائي عن عشرات الآلاف من المنازل والأسر السعودية في المنطقة. ونتيجة لذلك قد تمر أسابيع قبل أن يتم اصلاح هذا العطل، وهو ما يتطلب أنظمة طارئة وباهظة الثمن للطاقة بما يضمن استمرار توفير الشبكة للطاقة. ولكن هذه المرة سيعتمد موظفو الشركة الوطنية لنقل الكهرباء، احدى شركات الشركة السعودية للكهرباء، على حل مختلف هذه المرة، حيث سيتم تجاوز العطل الكهربائي اعتماداً على محطة محولات متنقلة وإعادة توصيل الجزء المتضرر من الشبكة. وتشمل المقطورات الست التي كانت في طريقها إلى الرياض كل ما تحتاجه الشبكة الوطنية لتنفيذ هذا الحل: القواطع الكهربائية المعزولة بالغاز، والمحولات وكافة المكونات الفرعية الأخرى، بما في ذلك أنظمة التحكم والحماية. وسيتم تنفيذ خطة استرجاع الطاقة من خلال تجاوز عطل النظام في غضون بضعة أيام فقط لتظل الرياض مضاءة بفضل هذا الحل المثالي والمبتكر من الناحيتين المالية والبيئية. 

لقد أصبحت الحلول والتطبيقات المماثلة لتلك المحطات ذات أهمية متزايدة خاصة لأعطال الطاقة المخططة وغير المخططة في المملكة العربية السعودية. ففي صيف 2018، ستحصل المملكة على محطتي محولات متنقلتين بقدرات فائقة من سيمنس- وربما تصبح هاتان المحطتان على الأرجح الأكبر قدرة في فئتها على مستوى العالم. إنّ النظامين المحمولين للقواطع الكهربائية عالية الجهد سيكونان الأنظمة الأعلى قدرة بتصميم المُغذّي أحادي الصف التي تقيمها سيمنس حتى الآن. إنّ أنظمة القواطع الكهربائية المتنقلة مبهرة للغاية، حيث تصل سعتها إلى 502 ميجا فولت أمبير، كما أنها مصممة لفولتية مقدرة تصل إلى 420 كيلو فولت.

يقول د. الكسندر رينتشيلر-رئيس قطاع إدارة عمر المنتج في حلول سيمنس المتنقلة للطاقة في فرنسا: "هناك منافس واحد لنا فقط في إنتاج القواطع الكهربائية المتنقلة بهذا المستوى الفائق من الجهد. وبفضل مرونة هذا النظام، يمكن دمجه ضمن أي جزء من أجزاء الشبكة.”

تسمح لنا محطات المحولات المتنقلة بتجاوز أي محطة فرعية بجهد 380 كيلو فولت، في حالة حدوث عطل أو أعمال صيانة رئيسية
م. علي سليمان الرمّاح، نائب الرئيس لقطاع الصيانة بالشركة الوطنية لنقل الكهرباء 

تلبية الاحتياجات الخاصة بمستويات جهد متباينة 

لماذا تحتاج المملكة العربية السعودية إلى هذه التكنولوجيا المتطورة من أوروبا؟ في الفترة من 1971 وحتى 2013، ارتفع استهلاك الطاقة في المملكة أكثر من 26 مرة ليصل لأكثر من 8,741 كيلو وات ساعة/للفرد [1]وبالتالي فإن السعودية تأتي ضمن قائمة أكثر 20 دولة مستهلكة للطاقة في العالم، حيث تستهلك تقريباً ما يقرب من ثلاثة أضعاف متوسط استهلاك الطاقة العالمي[2] . ومثل أي بلد، تسعى السعودية أيضا لتقليل أية خسائر ناجمة عن انقطاع التيار الكهربائي أو عمليات الصيانة، كما ترغب في زيادة قوة ومستوى اعتمادية شبكتها الوطنية للطاقة. وهذه في الحقيقة ليست مهمة سهلة، خاصة وأنّ منظمة الطاقة في البلاد تعمل بمستويات متباينة من الجهد العالي. وفي 17 يناير 2017، شرح السيد/ خالد الفالح- وزير الطاقة والصناعة والموارد المعدنية في المملكة العربية السعودية، برنامج الدولة لتعزيز ونشر الطاقة المتجددة، كما أكد أن المملكة تسعى لإنتاج 9.5 جيجاوات من الطاقة المتجددة عام 2023. وهذا بالطبع سيزيد من الحاجة لوجود حلول مرنة.

كان من الضروري لنا تحديد مواصفات هذه الحلول الجاهزة للتشغيل والحصول عليها بأسرع وقت بما يتيح لنا نقلها وتركيبها بأنفسنا في أسرع وقت ممكن
م. علي سليمان الرمّاح، نائب الرئيس لقطاع الصيانة بالشركة الوطنية لنقل الكهرباء 

سرعة ربط محطات توليد الطاقة بالشبكة الوطنية 

في المستقبل، ستتيح حلول الطاقة المتنقلة للشركة الوطنية لنقل الكهرباء امكانية ربط شبكة المملكة الرئيسية بجهد 380 كيلو فولت مع أي مستوى من المستويات الثلاث للجهد (132، و115 و110 كيلو فولت). يقول م. علي سليمان الرمّاح، نائب الرئيس لقطاع الصيانة بالشركة الوطنية لنقل الكهرباء: "إنّ تصميم محطات المحولات المتنقلة كما حددته الشبكة الوطنية لنقل الكهرباء بالاشتراك مع شركة سيمنس سيتيح لنا تجاوز أي محطة محولات بجهد 380 كيلو فولت في حالة حدوث عطل مفاجئ أو أعمال صيانة رئيسية، كما يمكن أيضا أن تُستخدم تلك المحطات كحلول سريعة لربط محطة توليد جديدة بالشبكة. في الوقت نفسه كان لابد من تطوير مواصفات فنية مصممة خصيصاً طبقاً لاحتياجاتنا، بحيث يتم نقل وتركيب تلك الحلول الجاهزة للتشغيل بأنفسنا في أسرع وقت ممكن. وسيعمل ذلك على تحسين مستوى مرونة الشبكة عالية الجهد بشكل كبير، وهي تمثل العمود الفقري للبنية التحتية لنقل الطاقة في المملكة."

كل ما عليك فعله هو توصيل المحطة مع الشبكة

سهلة التركيب

يقول رينتشيلر: "هذا صحيح، حيث يتم تركيب كل نظام من الأنظمة على ستة مقطورات مصممة خصيصا لهذا الغرض، وتقوم الشاحنات بسحب هذه الوحدات إلى موقع التركيب والتشغيل 40 إلى 50 كيلومترا في الساعة. وبمجرد وصولها، لا يبقى سوى توصيلها معاً. وتشمل الوحدات جميع المكونات الرئيسية: محولات الطاقة، والقواطع الكهربائية المعزولة بالغاز، والكابلات، وأنظمة الحماية والتحكم، ونظم الطاقة المساعدة. ويتم توصيل الوحدات بالشبكة من خلال خطوط علوية أو كابلات. الحيلة الفنية: جميع المكونات سابقة التصنيع ومختبرة بالكامل قبل التسليم. وبالتالي يمكن للعميل أن يقوم بتركيب واجراء التشغيل التجريبي لمحطة المحولات المتنقلة في غضون أيام قليلة دون مساعدة من موظفي شركة سيمنس." 

قدرات قياسية في حجم مدمج 

تضم محطتا المحولات اللتان سيتم تسليمهما إلى السعودية ثلاثة محولات تلقائية أحادية المرحلة، كل منها بسعة 167.3 ميجا فولت أمبير. يضيف رينتشيلر: "هذه هي أكبر محولات سيمنس التي يتم اقامتها للمحطات المتنقلة، وربما هي الأعلى قدرة على مستوى العالم. وتمثل هذه المحولات بالإضافة إلى القواطع الكهربائية المعزولة بالغاز (GIS)، قلب هذا النظام."

ولكن الحجم الهائل والطاقة لا يمثلان دائماً أفضل البدائل المتاحة. وكلما زادت السعة والفولتية، كلما زاد حجم المكونات المادية، وهو ما يمثل صعوبات تعيق امكانية وضع كل هذه المكونات في مساحة محدودة على المقطورة. ولكن تمكن مطوري ومهندسي سيمنس من ايجاد الحل: يمكن أن تكون الجِلبْ عالية الفولتية لأنظمة القواطع الكهربائية المعزولة بالغاز، دوارة بحيث يمكن طيها إلى أسفل لتوفير مساحة أثناء النقل. وبمجرد أن تكون المقطورة ثابتة، يمكن نشر الجِلبْ تدريجيا إلى خطوط الكهرباء العلوية، وهو ما يتيح للشركة الوطنية لنقل الكهرباء نقل محطة المحولات بأمان شديد في وحدات مدمجة.

الطرق الوعرة؟ لا توجد مشكلة

يتم استخدام محطات المحولات

 في بعض الأحيان اثني عشر شهرا في السنة. وبالتالي يجب أن تكون متينة كي تتحمل الطرق الوعرة والغبار والرياح الرملية ودرجات الحرارة التي تصل لأكثر من 55 درجة مئوية. ولتقليل الجهد الميكانيكي على أنظمة الضغط أثناء النقل، حولت سيمنس القواطع الكهربائية المعزولة بالغاز وغلافها والمقطورة ليصبحوا معاً وحدة هيكلية واحدة بواجهات خاصة. ويعمل نظام التثبيت الذكي في المقطورة على منح القواطع الكهربائية المعزولة بالغاز حرية الحركة خلال عملية النقل. ويشير رينتشيلر إلى أن "ميليمترات قليلة تمثل أمراً حرجاً للنقل الآمن لهذه المحطات".

مجموعة واسعة من التطبيقات

ولكن الطلب على الحلول المتنقلة للطاقة لا يتوقف فقط عند مشغلي الشبكة ومرافق الطاقة الكهربائية، حيث يمكن أن تعتمد القطاعات الصناعية الكثيفة للطاقة مثل النفط والغاز والمعادن والتعدين والمواد الكيميائية، على الحلول المتنقلة للطاقة لتقليل زمن انقطاع التيار الكهربائي لأقل وقت ممكن. وهناك أيضاً العديد من الفوائد البيئية، حيث يشير رينتشيلر إلى أن نظم القواطع الكهربائية المتنقلة يمكن إزالتها دون أي أثر بيئي. لقد أصبحت إمكانية الحركة من الموضوعات الهامة لنظم الطاقة، ويرجع ذلك جزئيا إلى زيادة مدخلات الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة، فهناك الأن محطات متنقلة لتوليد الطاقة.

وفي بعض الأحيان تصبح الحلول المتنقلة هي الحل الدائم. فعلى سبيل المثال، يتزايد الطلب على الطاقة بشكل أسرع بكثير من قدرات الشبكات في بعض البلدان الأفريقية، لذلك قامت سيمنس بتسليم أكثر من 40 محطة فرعية متنقلة للجزائر على مدار السنوات العشر الماضية، وستعمل أغلبها لعدة سنوات قادمة في نفس المكان. يختتم رينتشيلر بقوله: "تسمح هذه المحطات لمشغل الشبكة ببناء محطة فرعية في فترة قصيرة جدا في المناطق الحرجة من الشبكة. ومع ذلك، فإنّ تصميم محطات المحولات سابقة التصنيع مثل "المنازل الإلكترونية" التي تعمل على تقليل زمن التركيب بنسبة تصل إلى 30% مقارنة بالأنظمة التقليدية. ويتيح ذلك توسيع الشبكة أو توصيل محطة توليد حرجة بالشبكة خلال زمن قياسي."

1 البنك الدولي، استهلاك الطاقة الكهربائية (كيلوواط ساعة للفرد)،إحصاءات الوكالة الدولية للطاقة © منظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي/الوكالة الدولية للطاقة 2014
(2) البنك الدولي، دليل البيانات، الجدول 5-11، مؤشرات التنمية العالمية: الطاقة والاتصالات،الطاقة الكهربائية، الاستهلاك للفرد، العالم: 3.104 كيلوواط ساعة للفرد

2017-11-02

صورة [من تصوير]: سيمنس أيه جي

اشترك الآن في نشرتنا الإخبارية الناطقة باللغة الإنجليزية!

تمكّن من متابعة المستجدات في كافة الأوقات: كل ما تحتاج معرفته عن جميع مجالات الطاقة الكهربائية والميكنة الآلية والتحول الرقمي.