لماذا يزداد انتشار الكهرباء الذكية في البيئات الصناعية؟

تحليل بيانات الطاقة لتنفيذ التغييرات يوفّر أموالاً ذكية على فواتير الكهرباء.

عدادات الإنترنت الذكية (IoT) تُنظّم استهلاك الطاقة في وحدات العمليات لضمان كفاءة استخدام الطاقة

يمكن للعدادات الذكية مراقبة استهلاك الطاقة بدقة على مستوى العمليات التي تعمل كل ١٥ دقيقة، سواءً في المنازل أو المكاتب أو المصانع بأكملها. ويمكن للمصنّعين تطبيق أسعار الطاقة الفعلية لحظيًّا، لنقل المهام التشغيلية ذات الكثافة العالية من استهلاك الطاقة، مما يُحسِّن التوقيت ويقلل التكلفة. ووفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية، فإن تقرير فوائد الشبكة الذكية يشير إلى أن الطاقة المهدرة يمكن تخفيضها بنسبة تتراوح بين ١٢٪ و١٨٪. وخلال فترات انخفاض النشاط في المصنع، تكون هذه الأنظمة ذاتية التنظيم نفسها هي التي تقوم بالتعديلات اللازمة لإلغاء العمليات غير الضرورية، مع الحفاظ في الوقت نفسه على جودة المنتج وسلاسة العمليات دون أي انقطاعات.

نظام إدارة الطاقة (EMS) يدفع الامتثال لمبادئ الاستدامة والمسؤولية الاجتماعية والبيئية (ESG) وعملية إزالة الكربون

تساعد أنظمة إدارة الطاقة (EMS) الشركات على التركيز على الاستدامة من خلال تحويل بيانات الاستهلاك الفعلية في الوقت الحقيقي إلى إجراءات عملية. وتقوم هذه الأنظمة بأتمتة تتبع الانبعاثات الكربونية، وتقييم الأداء وفق معايير مثل ISO 50001، واستراتيجية أفضل الطرق لدمج مصادر الطاقة المتجددة. ويُظهر تقريرٌ حديث أصدرته شركة EnergyCAP (دراسة مرجعية لأنظمة إدارة الطاقة لعام 2023) أن المباني التي تستخدم هذه الأنظمة توفر في المتوسط ٧,٥٪ من فواتير المرافق سنويًّا. كما تبسِّط أنظمة إدارة الطاقة الإبلاغ عن مؤشرات الحوكمة البيئية والاجتماعية وحوكمة الشركات (ESG)، وتقلل انبعاثات النطاق ٢ (Scope 2)، وتدعم عمليات إزالة الكربون. وبفضل قدرتها على التكامل مع أنظمة التخزين المحلية والاستجابة لمتطلبات الشبكة الكهربائية، فإنها تقلل الاعتماد على مولدات الوقود الأحفوري الاحتياطية أثناء الذروات الاستهلاكية. وهذه الخاصية الفريدة تعزز موثوقية التشغيل في الوقت الذي تدعم فيه مستقبلًا أقل انبعاثًا للكربون.

الذكاء التنبؤي المُطبَّق على الأنظمة الكهربائية الذكية باستخدام تحليلات البيانات والذكاء الاصطناعي

تقنيات الذكاء الاصطناعي التنبؤية لتقليل توقف أنظمة الطاقة الصناعية عن العمل

تحلِّل أنظمة التعلُّم الآلي الحديثة بيانات أجهزة الاستشعار في الوقت الفعلي من المكوِّنات الموجودة في نظام الطاقة، مثل المحولات ومفاتيح الدوائر. ويمكن لهذه الخوارزميات اكتشاف المشكلات في مراحلها الأولى، مثل تآكل طفيف في العزل أو اهتزازات غير طبيعية، قبل وقوع العطل الفعلي بأشهر. وتتيح هذه القدرة الاستباقية للشركات جدولة عمليات الصيانة قبل حدوث أي انقطاعٍ غير متوقع. وتشير الأبحاث إلى أن لهذه المنهجية القدرة على خفض وقت التوقف غير المتوقع بنسبة النصف، وتقليل تكاليف الإصلاح بنسبة تتراوح بين ٢٠٪ و٣٠٪. وعندما يقوم المهندسون بمراقبة مستمرة لمستويات الإجهاد، يمكن أن تؤدي التعديلات التشغيلية المطبَّقة على المعدات إلى تحسين عمرها الافتراضي. وبذلك تتحول عمليات الإصلاح التي كانت تعتمد سابقًا على الحظ الجيد إلى تنبؤات ذكية تستند إلى قواعد بيانات مُصمَّمة بدقة.

تساعد التحليلات في الوقت الفعلي في التنبؤ بالحمل، والاستجابة للطلب، وتحسين أداء الشبكة الكهربائية.

يُمكِن تحقيق تنبؤٍ دقيقٍ جدًّا بالحمل الكهربائي بفضل الآليات التحليلية التي تستخدم البيانات القادمة من عدادات الذكية، ومحطات الأرصاد الجوية، وأنظمة الإنتاج على فترات زمنية مدتها خمس دقائق. وتتيح هذه الدقة أداء ثلاث وظائف:

التنقل الآلي للحمل استنادًا إلى أسعار الطاقة الفعلية لتفادي رسوم الطلب الأقصى
التهدئة الاستباقية لدمج مصادر الطاقة المتجددة من خلال التنبؤ بإنتاج طاقة الرياح/الطاقة الشمسية
تحسين جهد الشبكة والقدرة العكسية في شبكة التوزيع لتقليل الخسائر أثناء النقل

وفي الوقت نفسه، يزداد مرونة الشبكة الكهربائية بتمكين المنشأة من التحكم ديناميكيًّا في الأحمال غير الحرجة في الزمن الحقيقي أثناء حالات التوتر العالي، وذلك ممكنٌ بفضل أنظمة الكهرباء الذكية الحديثة. وبشكل عام، يؤدي هذا إلى توفير في تكاليف الطاقة بنسبة تتراوح بين ١٠٪ و١٥٪ مع تحسين استقرار الشبكة.

ويُسهم دمج أنظمة الكهرباء الذكية في تعزيز المرونة، ودمج مصادر الطاقة الموزَّعة، والمصادر المتجددة.

تعزيز مرونة قطاع الصناعة في مجال الطاقة من خلال شبكات الميكروغريد والطاقة الموزَّعة

توفر أنظمة التحكم الذكية التي تدمج البطاريات والمصفوفات الشمسية في شبكات الميكروغريد الصناعية مرونةً في مجال الطاقة، وذلك من خلال قدرتها على التشغيل المستقل عن الشبكة الكهربائية. وفي مثل هذه الحالات، يمكن لهذه الأنظمة أن تعمل بشكل ذاتي وتجنب الانقطاعات المكلفة في عمليات الإنتاج. وقد شهدت الشركات التي طبَّقت هذا النوع من التقنيات انخفاضًا كبيرًا في الخسائر التشغيلية الروتينية الناجمة عن انقطاع التيار الكهربائي. ووفقًا لدراسة معهد بونيمون لعام ٢٠٢٣ حول انقطاعات مراكز البيانات، فقد شهدت المصانع انخفاضًا بنسبة ٩٢٪ في هذه الخسائر. وبمجرد فصل شبكة الميكروغريد، تستفيد وحدات التحكم الخاصة بها من التحليلات التنبؤية المدمجة فيها لتفادي الأعطال مسبقًا. ويكتسب ذلك أهميةً بالغة، إذ إن انقطاع التيار الكهربائي لمدة ١٥ دقيقة قد يؤدي إلى خسائر تشغيلية كبيرة.

وسّعت عملية دمج أنظمة التحكم الذكية في الكهرباء وأنظمة التخزين من اعتماد الطاقة المتجددة بسلاسة.

لقد تم بالفعل حل جزءٍ من التحدي المتمثل في الطبيعة المتقطعة لمصادر الطاقة المتجددة من خلال نظام إدارة الطاقة الذكي (EMS) الذي يُدار جميع موارد توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في الوقت الفعلي، والبطاريات، والأحمال. وتقوم خوارزميةٌ بنقل العمليات غير الحساسة للوقت إلى فترات توفر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بكثرة، كما تقوم بتخزين الطاقة لاستخدامها لاحقًا. ويؤدي هذا الحل إلى زيادة الاستفادة الفعلية من الطاقة المتجددة بنسبة تصل إلى ٤٠٪ تقريبًا. وبعض المواقع التصنيعية حققت نسبة توريد طاقة متجددة تجاوزت ٨٠٪ باستخدام هذه الأنظمة، مع الحفاظ على استقرار تشغيل النظام الكهربائي ضمن حدود ضيقة جدًّا تبلغ ±٠٫٥ هرتز. وتوفّر البطاريات الحديثة استجابةً سريعةً لدعم الشبكة، وتدفق طاقة ثنائي الاتجاه بين المواقع والشبكة الرئيسية. وتمكّن هذه القدرة على تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه من تنفيذ سياسات حازمة للتخفيض من الانبعاثات الكربونية وتحديث العديد من قطاعات أنظمة الطاقة.

الأثر على القدرات

مزامنة مصادر الطاقة المتجددة مع البطاريات تتيح استخدامًا يتجاوز ٧٠٪ من الطاقة الشمسية/وأو طاقة الرياح في البيئات الصناعية

تحوّل الحمل الديناميكي يقلل من رسوم الطلب الأقصى بنسبة 30٪ مع تحسين استهلاك الطاقة الخضراء

استقرار تردد الشبكة الكهربائية يحافظ على استقرار التردد ضمن نطاق ±0.5 هرتز أثناء التقلبات في إنتاج مصادر الطاقة المتجددة

قسم الأسئلة الشائعة

ما هي العدادات الذكية، وكيف تساعد في خفض تكاليف الطاقة؟

العدادات الذكية هي أجهزة متصلة عبر إنترنت الأشياء (IoT) توفر بيانات استهلاك الطاقة لأنظمة الصناعية خلال فترات زمنية محددة. وباستنادها إلى بيانات الأسعار الفعلية في الوقت الحقيقي، يمكنها نقل العمليات الاستهلاكية للطاقة إلى الفترات الزمنية الأقل تكلفة، مما يقلل من تكاليف الطاقة ويقلل إلى أدنى حدٍ من الهدر الكهربائي.

ما هي أنظمة إدارة الطاقة (EMS)، وكيف تسهم في تحقيق الاستدامة للشركة؟

تسجّل أنظمة إدارة الطاقة (EMS) بيانات الاستهلاك الفعلية في الوقت الحقيقي وتنمّي مبادرات الاستدامة بطريقة منظمة. وهي تُجرّد تتبع الكربون آليًّا، وتساعد في الامتثال للمعايير الواردة في المواصفة القياسية ISO 50001، وتدعم تحسين وفورات التكاليف والحد من انبعاثات الكربون عند إدخال مصادر الطاقة المتجددة، كما تيسّر تتبع الكربون.

ما دور الذكاء الاصطناعي (AI) في أنظمة الطاقة الذكية؟

تتيح أنظمة الذكاء الاصطناعي الصيانة التنبؤية، إذ تقوم بتحليل قراءات أجهزة الاستشعار الفعلية لأنظمة الطاقة وتشخّص المشكلات مسبقًا، مما يؤدي إلى خفض وقت التوقف غير المخطط له وتخفيض تكاليف الصيانة.

بأي الآليات المتاحة تُعزِّز الميكروغريدات مرونة الطاقة الصناعية؟

تمكّن الميكروغريدات المؤسسات من تحقيق الاستقلال الاقتصادي، لأنها قادرة على العمل كمصدر طاقة مستقل أثناء حالات الانقطاع، وذلك بفضل أنظمة الطاقة الشمسية وأنظمة التحكم، ما يمنع انقطاعات التيار الكهربائي.