أنظمة الإمداد بالطاقة من المصنعين متصلين بالإنترنت

تُستخدم أنظمة الإمداد بالطاقة لتوليد الطاقة الكهربائية وتحويلها وتخزينها وتوزيعها وإمدادها لمجموعة واسعة من المستهلكين مثل المنازل والشركات والصناعة والمرافق العامة والبنى التحتية الحيوية.

وهي أنظمة تقنية مركزية لتوفير الطاقة الكهربائية بشكل آمن وموثوق وفعال. ويخضع إنشاؤها وتشغيلها لمتطلبات فنية واقتصادية وقانونية صارمة، حيث يجب أن تكون الكهرباء متوفرة بالكمية والجودة المطلوبة في جميع الأوقات.

ستجد أدناه معلومات عن كيفية عمل أنظمة الإمداد بالطاقة واستخدامها ومجالات تطبيقها، بالإضافة إلى نظرة عامة على التطورات والتحديات في هذا المجال:

كيف تعمل أنظمة إمداد الطاقة:

يمكن تقسيم عمل نظام الإمداد بالطاقة إلى عدة عمليات فرعية منسقة:

توليد الطاقة:

يتم توليد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الأولية إلى طاقة كهربائية. وتستخدم تقنيات مختلفة لهذا الغرض:

1. التوليد التقليدي: في محطات توليد الطاقة (مثل محطات توليد الطاقة بالفحم أو الغاز أو الطاقة النووية)، يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية (عن طريق التوربينات البخارية) وأخيراً إلى طاقة كهربائية (عن طريق المولدات).
2. التوليد المتجدد: تقوم الأنظمة الكهروضوئية بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية. تستخدم محطات توليد الطاقة من الرياح الطاقة الحركية للرياح.
3. وتستخدم محطات الطاقة الكهرومائية الطاقة الكهرومائية العالية للمياه. كما تعد الكتلة الحيوية والطاقة الحرارية الأرضية من مصادر الطاقة الكهربائية.
4. التوليد اللامركزي: أنظمة صغيرة مثل الألواح الشمسية على المباني السكنية أو محطات توليد الطاقة الحرارية والكهربائية المشتركة لتوليد الكهرباء بالقرب من المستهلك.

تحويل الكهرباء:

يجب تكييف الطاقة الكهربائية المولدة للنقل والاستخدام:

1. تحويل الجهد: تعمل المحولات على زيادة الجهد الكهربائي لتقليل خسائر الخطوط للنقل (على سبيل المثال من 20 كيلو فولت إلى 110-380 كيلو فولت) وخفضه مرة أخرى قبل الاستخدام.
2. تحويل التيار المتناوب/المباشر: تولد بعض أنظمة التوليد (مثل الأنظمة الكهروضوئية) تيارًا مباشرًا يتم تحويله إلى تيار متناوب بواسطة العاكسات.

نقل الكهرباء:

يتم النقل عبر شبكة منظمة بشكل هرمي:

1. شبكات الجهد الفائق والعالي 220-380 كيلو فولت أو 110 كيلو فولت: لمسافات النقل الطويلة بين المولدات ومراكز الاستهلاك.
2. شبكات الجهد المتوسط 10-30 كيلو فولت: للربط بين عقد الشبكة الإقليمية ومحطات الشبكة المحلية.
3. شبكات الجهد المنخفض 400/230 فولت: لتزويد المستهلكين النهائيين مثل المنازل والشركات الصغيرة.

توزيع الكهرباء:

يغطي التوزيع جميع العمليات من نقطة التحويل في نطاق الجهد المتوسط إلى المستهلك النهائي:

1. تقوم محولات الشبكة المحلية بتحويل الجهد المتوسط إلى جهد منخفض.
2. يتم توزيع الكهرباء عبر الكابلات والخطوط، وأحيانًا تحت الأرض (في المدن) أو عبر الخطوط الهوائية (في المناطق الريفية).
3. تضمن أنظمة المفاتيح الكهربائية والصمامات حماية الشبكة والتحكم فيها.

تخزين الكهرباء:

يجب توليد الكهرباء واستهلاكها في الوقت الفعلي. تساعد أنظمة التخزين على تخفيف التقلبات:

1. تخزن أنظمة تخزين البطاريات (مثل بطاريات الليثيوم أيون) فائض الكهرباء لفترات قصيرة.
2. محطات الطاقة التي يتم تخزينها بالضخ هي أكبر شكل من أشكال التخزين الميكانيكي للطاقة.
3. تقنيات تحويل الطاقة إلى طاقة تحويل الكهرباء إلى هيدروجين أو وقود صناعي أو حرارة للاستخدام غير المباشر في وقت لاحق.

مراقبة الشبكة والتحكم فيها:

استقرار الشبكة أمر ضروري. تقوم مراكز التحكم في الشبكة بالمراقبة والتحكم:

1. التردد (يجب أن يكون ثابتًا عند 50 هرتز)
   الجهد
   تدفقات الأحمال
   الأعطال والانقطاعات وعمليات التحويل
2. تستخدم الأنظمة الحديثة الأتمتة الذكية (الشبكة الذكية) لهذا الغرض.

استخدام ومجالات تطبيق أنظمة الإمداد بالطاقة:

1. المنازل:
الإمداد بالكهرباء للإضاءة والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية والأجهزة المنزلية وبشكل متزايد أيضًا للتدفئة (مثل المضخات الحرارية) والتنقل الإلكتروني.
أصبح الإمداد الذاتي من خلال الأنظمة الكهروضوئية أكثر انتشارًا، بما في ذلك التغذية بالشبكة.

2. الصناعة:
يحتاج كبار المستهلكين إلى الكهرباء للآلات ومرافق الإنتاج والعمليات والأتمتة.
وغالباً ما يكون لديهم محطات فرعية خاصة بهم وتوصيلات متوسطة الجهد.
متطلبات عالية على جودة الشبكة (على سبيل المثال لعمليات الإنتاج الحساسة).

3. التجارة والخدمات:
الكهرباء للإضاءة وتكنولوجيا المعلومات وأنظمة التبريد وأنظمة تسجيل النقد والمعدات المكتبية.
المطاعم، وتجارة التجزئة، ومباني المكاتب والفنادق تتطلب أمن إمداد مستمر.

4. البنية التحتية والمرافق العامة:
تعتمد المستشفيات والهيئات العامة والمؤسسات التعليمية وشركات النقل وغيرها على إمدادات الطاقة الموثوقة.
غالبًا ما تكون مجهزة بإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ (مثل مولدات الديزل وأنظمة البطاريات).

5. النقل:
كهربة النقل بالسكك الحديدية (شبكات تيار الجر).
أصبحت البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية جزءًا لا يتجزأ من هيكل إمدادات الطاقة.
المنظور: الشحن ثنائي الاتجاه لتثبيت الشبكة (من المركبة إلى الشبكة).

التطورات والتحديات في مجال أنظمة الإمداد بالطاقة:

• اللامركزية ونموذج المستهلكين:
  أصبح المستهلكون منتجين في نفس الوقت (على سبيل المثال مع النظام الكهروضوئي والتخزين).
  متطلبات جديدة لتخطيط الشبكة والتغذية المرتدة والتحكم.
• الرقمنة والشبكة الذكية:
  تسمح الرقمنة بالتحكم الدقيق والتوزيع التلقائي للأحمال.
  العدادات الذكية وصناديق التحكم الذكية تخلق الأساس للتعريفات المرنة وإدارة الأحمال والسلوكيات الصديقة للشبكة.
• تكامل الشبكة من الطاقات المتجددة:
  يشكل تذبذب التغذية من الرياح والطاقة الشمسية تحديات للشبكة.
  أصبحت المرونة والتخزين أمرًا ضروريًا، وكذلك تحويل الأحمال.
• أمن الإمداد:
  تتطلب إمدادات الطاقة المستقرة على الرغم من التقلبات المتزايدة تحكمًا ذكيًا وصيانة تنبؤية ومفاهيم الطوارئ.
  تتزايد اختناقات الشبكة وإجراءات إعادة التوزيع.

أنظمة الإمداد بالطاقة هي العمود الفقري لكل مجتمع حديث. فهي تربط بين المنتجين والمستهلكين عبر شبكة معقدة ومترابطة بشكل وثيق. ولا تقتصر مهمتها على إمداد الكهرباء فحسب، بل تتمثل مهمتها أيضاً في ضمان الاستقرار والكفاءة والاستدامة. ومع تزايد اللامركزية والكهربة والرقمنة تتزايد المتطلبات - وفي الوقت نفسه، تتاح فرص جديدة لتحقيق المزيد من أمن الإمداد والكفاءة الاقتصادية وحماية المناخ.

ستجد أدناه نظرة عامة على أهم المعايير التي يجب الانتباه إليها عند شراء أنظمة إمداد الطاقة:

عند الشراء في مجال أنظمة الإمداد بالطاقة، هناك عدد من العوامل التقنية والنوعية والاقتصادية التي يجب مراعاتها بعناية. يعد الاختيار الجيد أمرًا بالغ الأهمية لسلامة التشغيل وعمر الخدمة والتشغيل بدون صيانة لهذه الأنظمة. نظرًا لتنوع المكونات المعروضة في مجال أنظمة إمداد الطاقة، سنعرض أدناه أمثلة لما يجب مراعاته عند شراء نظام توليد الطاقة.

• قبل طلب العرض أو صياغة المناقصة، من الضروري إجراء تحليل دقيق للمتطلبات وتحديد الهدف من العرض:
• هدف التوريد: هل سيُستخدم النظام للتوليد الذاتي أم للتزويد بالطاقة في حالات الطوارئ أم للتغذية بالشبكة؟
• وضع التشغيل: هل سيتم تشغيل النظام بالتوازي مع الشبكة أم خارج الشبكة (تشغيل مستقل) أم هجين؟
• متطلبات الطاقة: ما هي الطاقة المستمرة (كيلوواط/ميغاواط)، وذروة الحمل ومتطلبات التكرار، إن وجدت؟
• وقت التشغيل وساعات التشغيل: هل هناك حاجة إلى حل تشغيل مستمر (على سبيل المثال الطاقة الحرارية المشتركة) أم نظام يستخدم بشكل متقطع (على سبيل المثال مولد طوارئ يعمل بالديزل)؟
• يعد اختيار تكنولوجيا توليد الطاقة المناسبة أمرًا بالغ الأهمية ويعتمد على الموقع وملف الحمل وتوافر الوقود والأهداف الاستراتيجية:
• مولدات محركات الديزل/الغاز: مثالية لطاقة الطوارئ والتشغيل على المدى المتوسط/الطويل مع موثوقية عالية.
• محطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP): الجمع بين توليد الطاقة والحرارة - اقتصادية بشكل خاص مع الاستهلاك المتزامن للحرارة.
• الأنظمة الكهروضوئية: لتوليد الكهرباء ذاتيًا خلال النهار، وعادةً ما تكون موازية للشبكة، اعتمادًا على الطقس والإشعاع.
• محطات طاقة الرياح: مناسبة في المواقع المناسبة - ولكنها أكثر تعقيداً من حيث الموافقة وإدارة الشبكة.
• الطاقة الكهرومائية والكتلة الحيوية والطاقة الحرارية الأرضية: للمشاريع الخاصة طويلة الأجل ذات الموافقات الأكثر تعقيداً.
• خلايا الوقود، وتوربينات الغاز الصغيرة، ومحركات ستيرلنغ: للتطبيقات الخاصة أو المخرجات الصغيرة أو متطلبات الكفاءة العالية.
• الكفاءة الاقتصادية والتكلفة الإجمالية للملكية. غالبًا ما يكون سعر الشراء الخالص جزءًا صغيرًا فقط من الحقيقة الاقتصادية.
• تكاليف الوقود: ما مدى استقرار وتوافر الوقود؟ هل الإمداد طويل الأجل مضمون؟
• الكفاءة: مستويات الكفاءة الأعلى تقلل من تكاليف التشغيل بشكل دائم.
• فترات الصيانة والتكاليف: تواتر مكالمات الصيانة، ودورات الاستبدال، وقطع الغيار البالية.
• الإعانات وتعريفات التغذية: هل المنح الاستثمارية أو الإعفاءات الضريبية أو تعريفات التغذية متاحة؟
• فترة الاستهلاك: كم من الوقت يستغرق النظام ليدفع تكاليفه؟
• يجب أن يكون تحليل تكلفة دورة الحياة (التكلفة الإجمالية للملكية) دائمًا جزءًا من قرار الاستثمار.
• تحدد الميزات التقنية الأداء والموثوقية التشغيلية والمرونة:
• تجنب زيادة الحجم: النظام الكبير جدًا غير فعال ومكلف في تشغيل الحمل الجزئي.
• سلوك وديناميكيات بدء التشغيل: مهم لتطبيقات الطاقة في حالات الطوارئ - هل يمكن للنظام أن يبدأ التشغيل بسرعة؟
• اضطرابات الشبكة والتوافقيات: هل من الضروري استخدام مولد متزامن أو عاكس، على سبيل المثال؟
• متطلبات الجهد والتردد والطور: هل يجب أن يكون التيار المولّد مستقرًا بشكل خاص؟
• النمطية وقابلية التوسع: هل يمكن توسيع النظام في وقت لاحق؟
• يجب أن تكون الشركات المصنعة معتمدة من VDE أو IEC أو ISO ويجب أن تكون المكونات مصنعة وفقًا لمعايير الصناعة.
• يجب أن تتوافق الأنظمة المناسبة تقنيًا أيضًا مع متطلبات الموقع والبنية التحتية:
• متطلبات المساحة: هل المساحة المتاحة كافية للتركيب والصيانة وتوجيه الهواء؟
• تطوير الضوضاء: هل يجب التخطيط لمفهوم الحماية من الضوضاء؟
• توجيه غاز العادم وإمدادات الهواء: مهم بشكل خاص لمحركات الاحتراق.
• توصيل الشبكة: قد يتطلب التشاور مع مشغل الشبكة (الكلمة الرئيسية: إدارة التغذية).
• معدات السلامة: الحماية من الحرائق، والتحكم في الوصول، والتأريض، والحماية من الجهد الزائد.
• أخيرًا وليس آخرًا، يجب أيضًا التحقق من حالة تصريح البناء - على سبيل المثال للوحدات الخارجية أو الأنظمة ذات الانبعاثات.
• المزود المؤهل ضروري لسلامة التشغيل على المدى الطويل:
• الخبرة الفنية: مُصنِّع أو مدمج أنظمة ذو خبرة في مشاريع مماثلة.
• مفهوم الخدمة: كيف يتم تنظيم الدعم - وقت الاستجابة، توافر قطع الغيار، الصيانة عن بُعد؟
• التدريب والتسليم: هل موظفو التشغيل مدربون بشكل شامل؟
• المشاريع المرجعية: هل قام المورد بتنفيذ أنظمة مماثلة بنجاح؟
• اليوم، يجب دمج أنظمة توليد الطاقة بذكاء في النظام العام:
• أنظمة إدارة الطاقة: الاتصال للتحكم في الحمل والتصور وتحليل البيانات.
• التحكم التلقائي: بدء/إيقاف التشغيل عند الطلب، والتشغيل المتبع للحمل، والانتقال إلى إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ.
• واجهات الاتصال: دعم بروتوكولات مثل Modbus و BACnet و CAN و Ethernet.
• التوافق مع حلول التخزين: الدمج مع أنظمة تخزين البطاريات للحصول على معدلات استهلاك ذاتي أعلى أو إدارة ذروة التحميل.
• يسهل التخطيط المستقبلي لهذه الواجهات التوسعات اللاحقة ويخلق شفافية في استخدام الطاقة.
• يجب أن يكون قسم المشتريات المحترف على دراية بالمتطلبات القانونية والمعيارية ومتطلبات السلامة والامتثال لها:
• لوائح توصيل الشبكة: VDE-AR-N 4105 (الجهد المنخفض)، VDE-AR-N 4110 (الجهد المتوسط) إلخ.
• قانون السلامة والصحة الصناعية (BetrSichV): التزامات التفتيش، مسؤولية المشغل.
• حماية الانبعاثات: TA Luft، وإرشادات الضوضاء، والموافقة وفقًا لـ BImSchG إذا لزم الأمر.
• الموافقات والشهادات: علامة CE، وشهادات سلامة المعدات، وإقرارات المطابقة.
• التأمين والمسؤولية: هل المخاطر مغطاة بالتأمين أو عقد الصيانة؟

عند شراء أنظمة إمداد الطاقة، لا يتعلق الأمر فقط بالأرقام الرئيسية التقنية، بل يتعلق بفهم شامل للمتطلبات والتكنولوجيا وفعالية التكلفة والتكامل. ولن يتخذ قرارًا مستدامًا وآمنًا ومعقولاً من الناحية الاقتصادية إلا أولئك الذين يولون اهتمامًا ثابتًا لهذه الجوانب. يعد التخطيط الجيد والتحليل التشغيلي الواقعي والتعاون القائم على الشراكة مع مزود متمرس من الأمور الحاسمة للنجاح.

يمكن شراء أنظمة إمداد الطاقة من مختلف الموردين. يمكن العثور على معلومات شاملة عن الشركات المصنعة والموردين لأنظمة إمداد الطاقة من جميع أنحاء العالم على موقع Exportpages.