مسار مهمل نحو مزيد من الكهرباء القابلة للاستخدام
غالباً ما يُنظر إلى الضغط على أنظمة الكهرباء باعتباره سباقاً لبناء مزيد من الإمدادات. لكن جزءاً متزايداً من تحدي الشبكة يوجد أيضاً في جانب الطلب: خفض الطاقة اللازمة لإنجاز العمل الصناعي نفسه.
قد تساعد محركات التردد المتغير، أو VFDs، في ذلك. ووفقاً لتقرير IEEE Spectrum، تستطيع هذه الأجهزة خفض استهلاك المحركات وربما تحرير غيغاواطات من سعة الشبكة. والفكرة بسيطة: بدلاً من تشغيل المحرك بسرعة ثابتة، يضبط VFD سرعته بما يتناسب مع المهمة.
وتكتسب هذه النقطة أهمية لأن المحركات الكهربائية منتشرة في المنشآت الصناعية. فالمضخات والمراوح وغيرها من المعدات المدفوعة بالمحركات شائعة في التصنيع والعمليات التجارية. وحتى التحسينات المحدودة يمكن أن تصبح مؤثرة عند تكرارها على قاعدة كبيرة من المعدات.
ما الذي يفعله محرك التردد المتغير
محرك التردد المتغير وحدة تحكم إلكترونية تغير تردد الطاقة المقدمة إلى المحرك. عملياً، يتيح ذلك تغيير سرعة المحرك بدلاً من الاعتماد على سرعة واحدة.
تظهر الفائدة بوضوح عندما لا تحتاج العملية إلى كامل الإنتاج طوال الوقت. فقد تستهلك مروحة أو مضخة تعمل بأقصى سرعة، بينما يقلل صمام أو حاجز من مخرجاتها، كهرباء أكثر من نظام يبطئ المحرك نفسه. ويجعل VFD التشغيل أقرب إلى الطلب الفعلي.
التقنية ليست جديدة ولا تحل محل كل استثمار في الشبكة. كما أن التحكم بالسرعة لا يناسب كل تطبيقات المحركات. لكن الاهتمام بها يعكس تحولاً أوسع: قد تكون إدارة الطلب مهمة بقدر إضافة الإمدادات عندما تكون الشبكة مقيدة.
لماذا أصبحت سعة الشبكة قضية ملحة
أدى نقص إمدادات الطاقة في الولايات المتحدة إلى زيادة الاستثمار الحكومي والخاص في التوليد الجديد، وفقاً للتقرير. ويمكن للطلب من الصناعة ومراكز البيانات والكهرباء أن يضغط على الأنظمة القائمة، بينما يستغرق تشغيل البنية التحتية الكبرى وقتاً.
وتوفر تقنيات الكفاءة وسيلة أخرى. فإذا خفضت منشأة صناعية طلب محركاتها من دون تقليل الإنتاج المفيد، أصبحت الكهرباء التي تم تجنبها سعة لم تعد مطلوبة في تلك اللحظة. وعبر منشآت كثيرة، يمكن لهذه الأحمال المتجنبة تقليل الضغط وتأجيل بعض ترقيات الشبكة.
لهذا ينبغي فهم VFDs باعتبارها بنية تحتية للشبكة إلى جانب كونها معدات للمصنع. فغرضها المباشر هو التحكم التشغيلي، لكن أثرها الإجمالي قد يتجاوز الموقع الواحد. ويخفض الاستهلاك التكاليف ويمنح النظام مجالاً أكبر لخدمة أحمال أخرى.
الكفاءة الصناعية مورد استراتيجي
تنبع أهمية الإمكانات من الانتشار الواسع للمحركات. ويشير تقرير IEEE Spectrum إلى ملايين المحركات الصناعية بوصفها فرصة لتحسين الكفاءة. والسؤال ليس ما إذا كان محرك واحد سيغير الشبكة، بل ما إذا كانت منشآت كثيرة ستشكل مورداً قابلاً للقياس.
يمكن تركيب VFDs حيث تكون مفيدة، كما تمنح المشغلين تحكماً أدق. لكن المكاسب تتطلب اختياراً وهندسة وتشغيلاً مناسبين؛ إذ يجب أن يتوافق المحرك مع العملية، وتأتي القيمة من تقليل العمل غير الضروري لا من إضافة إلكترونيات فحسب.
ويذكر التقرير ABB بين عدة مصنعين. والأهمية الأوسع تتعلق بمكانة هذه الفئة التقنية في استراتيجية الطاقة. ومع ارتفاع الطلب، ستزداد أهمية جعل استخدام الطاقة القائمة أكثر مرونة وكفاءة إلى جانب التوليد الجديد.
ليست بديلاً عن بناء الشبكة
لا ينبغي اعتبار كفاءة جانب الطلب حجة ضد الاستثمار في التوليد النظيف أو النقل أو أصول الشبكة الأخرى. فهذه الاستثمارات تعالج احتياجات لا تستطيع الكفاءة وحدها حلها. وتوضح VFDs كيف يمكن للنظام الحصول على سعة مفيدة عبر مسارات متعددة في آن واحد.
فالمحطة الجديدة تزيد الإمداد، بينما يخفض المحرك الاستخدام غير الضروري للمحرك. ويمكن لكليهما تخفيف القيد، رغم اختلاف الكلفة والمدة والخصائص التشغيلية.
وتتمثل الفرصة العملية في تحديد الأحمال القابلة للتعديل ومواقع أكبر وفورات. فالسعة لا تُبنى عند أطراف الشبكة فقط؛ بل يمكن تحريرها داخل المنشآت المستهلكة للكهرباء.
جهاز صغير بتداعيات على مستوى النظام
ليست VFDs تقنية مناخية لافتة. فهي توجد في غرف المعدات وأنظمة التحكم الصناعية، بعيداً عن توربينات الرياح وممرات النقل. لكن جاذبيتها تكمن في جعل الآلات القائمة أكثر توافقاً مع العمل المطلوب فعلاً.
ومع بحث نظام الطاقة عن كل مصدر موثوق للسعة الإضافية، يمكن لهذا النوع من الكفاءة أن يقدم قيمة كبيرة. فالحد من الهدر في ملايين المحركات قد يسهم إسهاماً مهماً في شبكة أكثر قدرة.
يستند هذا المقال إلى تقرير IEEE Spectrum. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on spectrum.ieee.org
