يُعدّ التحول إلى الطاقة المتجددة خيارًا إستراتيجيًا مهمًا لحلّ مشكلات نقص الكهرباء، خاصة في المجتمعات الريفية التي تعاني من ضعف البنية التحتية وغياب الوصول المنتظم إلى مصادر الطاقة التقليدية.
وتوفر حلول الطاقة النظيفة -لا سيما الأنظمة اللامركزية الهجينة- فرصة واعدة لتحسين مستوى المعيشة، ودعم الأنشطة الزراعية والخدمية، وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
وفي هذا الإطار، حصل الباحث المصري محمد محمود طراد على شهادة الدكتوراه من كلية الهندسة بجامعة الأزهر عن رسالة -اطّلعت على تفاصيلها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- بعنوان "تخطيط وتصميم الطاقة المتجددة المرتكزة على منظومة القوى الكهربية".
أشرف على المناقشة أستاذا التحكم في نظم القوى الكهربية الدكتور سيد حسني، والدكتور محمود الدباح، وضمّت لجنة التحكيم والمناقشة أستاذ الآلات الكهربية والتحريك بهندسة الأزهر الدكتور حمدي شتلة ونخبة من أساتذة الجامعات المصرية والعربية.
نموذج متكامل للطاقة الهجينة
تناولت الرسالة بالدراسة والتحليل إمكان تخطيط وتصميم أنظمة طاقة هجينة تعتمد على مصادر متجددة في قرية ريفية مصرية غير متصلة بالشبكة الكهربية، في محاولة لتقديم حلول واقعية ومتكاملة لتوفير طاقة مستدامة للمناطق النائية.
واعتمد النظام المقترح على مزيج من الطاقة الشمسية (الألواح الفوتوفولتية)، وطاقة الرياح، والكتلة الحيوية، مدعومًا بوسائل تخزين الطاقة (بطاريات) ومحولات الكهرباء، بما يضمن استمرار الإمداد الكهربي وتحقيق موثوقية عالية.
أوضح أستاذ الآلات الكهربية والتحريك بهندسة الأزهر الدكتور حمدي شتلة -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة- أن الباحث أجرى تقييمًا شاملًا لأداء النظام المقترح باستعمال برنامج HOMER Pro، الذي يُعدّ أحد أشهر أدوات النمذجة لمحاكاة أنظمة الطاقة الهجينة.
وأسفر التحليل عن نتائج متميزة من حيث الموثوقية؛ حيث بلغ احتمال فقد الطاقة (LPSP) أقل من 2.5%، مع فائض طاقة وصل إلى نحو 7.4% في بعض الحالات.
كما اعتمدت الرسالة خوارزميات ذكاء اصطناعي متقدمة، أبرزها: خوارزمية طائر السكرتارية (SBOA)، التي أظهرت تفوقًا ملحوظًا في تحقيق التوازن بين التكلفة والموثوقية، ما يجعلها أداة واعدة في تصميم أنظمة الطاقة المتجددة المعقذدة.
نتائج اقتصادية واعدة
أشارت الدراسة إلى أن النموذج المقترح يحقق تكلفة طاقة قدرها 0.10 دولار/كيلوواط/ساعة، مع انبعاثات سنوية من غازات الدفيئة لا تتجاوز 11 طنًا، مقارنة بـ 688 طنًا في النماذج التقليدية المرتبطة بالشبكة وحدها.
ورغم ارتفاع التكلفة الابتدائية للنظام التي تُقدَّر بـ3.67 مليون دولار، فإن الجدوى الاقتصادية تظهر بوضوح على المدى الطويل، خاصة في ظل تكاليف التشغيل المنخفضة والعائد البيئي الملموس، مما يعزز فرص دمج هذه النماذج في خطط كهربة الريف والتنمية المستدامة.
طُبِّق نموذج الطاقة الهجين على قرية نموذجية بمحافظة الوادي الجديد، التي تُعدّ إحدى أكثر المناطق المصرية احتياجًا إلى حلول الطاقة المتجددة.
وخلصت الرسالة إلى أن ربط النظام بالشبكة (On-Grid) أو تشغيله منفردًا (Standalone) ممكن تقنيًا، مع فوائد واضحة في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وخفض الانبعاثات الكربونية.
دراسة السيناريوهات
يقول الدكتور حمدي شتلة، إن الرسالة لم تقتصر على النمذجة التقنية، بل أجرت تحليلًا تفصيليًا لحساسية المتغيرات المناخية والاقتصادية مثل: سرعة الرياح والإشعاع الشمسي، وأسعار الوقود ومعدلات التضخم، وتكلفة التمويل والجدوى الاقتصادية.
وأضاف شتلة -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة- أن النماذج المقترحة قد أثبتت مرونة عالية واستقرارًا تشغيليًا في ظل تغيّرات واسعة النطاق.
وأكدت لجنة المناقشة أن الرسالة تُمثّل إضافة علمية مهمة في مجال تصميم أنظمة الطاقة المتجددة الهجينة، لما تتضمنه من: نماذج حسابية دقيقة، وبرمجيات متخصصة، وتحليل مقارن لعدد من الخوارزميات الذكية، وتوصيات عملية قابلة للتطبيق.
وخلصت الرسالة إلى أن النظام الهجين المقترح لا يحقق فقط جدوى فنية واقتصادية، بل يقدّم نموذجًا قابلًا للتكرار في مجتمعات مشابهة، ما يجعله خيارًا إستراتيجيًا لتعزيز أمن الطاقة، والانتقال إلى اقتصاد منخفض الكربون في مصر والمنطقة.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
