شهدت تقنيات توربينات الرياح طفرة كبيرة خلال الأعوام الماضية، سواء عبر تطوير الشفرات الذكية القادرة على العمل في سرعات رياح منخفضة، أو من خلال دمج أنظمة التنبؤ الذكي بالصيانة لزيادة الكفاءة وتقليل التكاليف.
ولم تقتصر هذه الابتكارات على الدول الرائدة في قطاع الطاقة المتجددة، وإنما امتدت إلى الأسواق الناشئة التي تسعى إلى تنويع مصادرها، ما جعل قطاع الرياح لاعبًا محوريًا في تحقيق أهداف الحياد الكربوني.
وقدّم الباحث في كلية الهندسة بشبرا، التابعة لجامعة بنها، إبراهيم عبدالحميد، دراسة متقدمة -اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- حول "التحكم الذكي في توربينات الرياح المرتبطة بالشبكة الموحدة".
وجاءت الدراسة بوصفها جزءًا من متطلبات حصول الباحث على درجة الماجستير في هندسة القوى الكهربية تحت إشراف كلٍّ من الأساتذة: رئيس قسم الهندسة الكهربائية السابق في كلية الهندسة بشبرا الدكتور محمد مؤنس، والأستاذ المساعد بالجامعة الدكتور محمد مجدي درويش، والأستاذ بكلية الهندسة جامعة السويس الدكتور مصطفى الجبلاوي.
واشتملت لجنة التحكيم على كلٍّ من: وكيل شؤون الدراسات العليا في كلية الهندسة بشبرا الدكتور محمود سليمان، والأستاذ بكلية الهندسة جامعة أسوان الدكتور محمود بدوي.
دعم توربينات الرياح بنظام تحكم
تناولت الدراسة تطوير نظام تحكم تنبؤي نموذجي (MPC) لتوربينات بقدرة 3 ميغاواط، بهدف التعامل بكفاءة مع التغيّرات المفاجئة في سرعة الرياح، وتحقيق توازن دقيق بين رفع كفاءة إنتاج الطاقة وتقليل الضغوط الميكانيكية على المكونات الحيوية.
ووفقًا لنتائج الدراسة، تفوّق النظام المقترح على وحدات التحكم التقليدية (PI) في الاستجابة للتقلبات الهوائية، خاصة عند ترددات التحويل المنخفضة جدًا (أقل من كيلوهرتز)؛ إذ حقّق تحسينًا يصل إلى 75% في أداء التحكم بسرعة المولد وزوايا شفرات توربينات الرياح.
كما أسهم النظام الجديد في خفض تذبذب عزم الدوران في توربينات الرياح؛ ما انعكس إيجابًا على جودة الطاقة المولّدة وأطال العمر التشغيلي للمكونات.
وأوضح الدكتور محمد مؤنس -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن من أبرز إنجازات النموذج قدرته على خفض تردد التحويل على جانب الشبكة من 1240 هرتز إلى 138 هرتز.
كما حافظ النظام على جودة التيار في حدود مقبولة (THD أقل من 4%)، وحقّق توزيعًا أكثر توازنًا لعمر المكونات الكهربية والميكانيكية.
وأظهر مرونة -أيضًا- في مواجهة ظروف التشغيل غير المثالية، مثل انخفاضات الجهد أو الأعطال غير المتوازنة في الشبكة.
تحقيق استقرار الشبكات
يضع النظام المقترح أساسًا لتقنيات تحكم أكثر تقدمًا في مزارع الرياح، قادرة على رفع كفاءة تحويل الطاقة، وتقليل الفاقد وإطالة عمر المكونات، بما يدعم مسار الانتقال إلى منظومة طاقة نظيفة وأكثر استدامة.
ولم يقتصر البحث على التطبيق العملي، بل اقترح مسارات تطوير مستقبلية، منها دمج المحولات متعددة المستويات لتقليل الحاجة إلى المرشحات، وتوسيع نطاق التشغيل، ليشمل أنظمة هجينة تجمع بين طاقتي الشمس والرياح، وهو ما يعزّز استقرار شبكات الكهرباء حتى في البيئات عالية التقلب.
وأكّد الدكتور محمد مؤنس -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن الباحث المصري يقدّم -بهذا الابتكار- إسهامًا مهمًا في تطوير تقنيات التحكم المتقدمة في توربينات الرياح؛ ما يتيح الفرصة أمام حلول أكثر ذكاءً ومواءمة لمتطلبات شبكات الكهرباء الحديثة في مسيرتها نحو تحول الطاقة.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
