مجربة وموثوقة: كيف توفر الحلول الحاسمة للمهمة راحة البال أثناء الأوقات الصعبة
يمكن أن تؤثر الأحداث المناخية القاسية والارتفاعات الحادة في أسعار الطاقة الناجمة عن التوترات الجيوسياسية على ثبات شبكات الكهرباء ، مما يجعل أنظمة المهام الحرجة التي يمكن الاعتماد عليها أكثر أهمية من أي وقت مضى. في هذه المقالة ، تشرح نيكول ديركشيد ، مديرة أنظمة طاقة المحركات الكبيرة في كوهلر ، كيف يمكن للمولدات الحديثة العمل مع التقنيات الناشئة مثل البطاريات وخلايا الوقود لتوفير طاقة احتياطية موثوقة ومستدامة في تغيير دائم عالم.
أنظمة الطاقة ذات المهام الحرجة هي حجر الأساس للعالم من حولنا. سواء كانت المستشفيات أو المطارات أو مراكز البيانات أو محطات معالجة المياه ، فإن أنظمة الطاقة ذات المهام الحرجة مثل إنقاذ المولدات عند فشل توفر الشبكة ، مما يوفر دعمًا موثوقًا لاستمرارية التشغيل.
أصبحت هذه التقنيات الداعمة ذات أهمية متزايدة في مزيج الطاقة. أدت أنماط الطقس غير المتوقعة المرتبطة بتغير المناخ وتقلب أسعار الغاز الناجم عن عدم الاستقرار العالمي إلى وضع شبكات الكهرباء تحت ضغط شديد – حيث يهدد انقطاع التيار الكهربائي وانقطاع التيار الكهربائي بعواقب وخيمة. في كل حالة ، تم استدعاء أنظمة الطاقة ذات المهام الحرجة لتجنب الاضطراب ، وفي بعض الحالات ، منع الخسائر في الأرواح.
موازنة العرض والطلب
إذن ، لماذا تتعرض شبكات الطاقة لمثل هذا الضغط الشديد في هذه المرحلة من الزمن؟ وكيف يمكن الجمع بين المولدات والتقنيات الأخرى لتعزيز المرونة عندما يبدو عدم القدرة على التنبؤ هو المعيار الجديد؟
الجواب يتعلق بالمسائل الأساسية للعرض والطلب. على جانب العرض ، تسببت الاضطرابات الجيوسياسية في ارتفاع أسعار النفط والفحم والغاز ، وقد أدى هذا التقلب إلى نقص في الكهرباء خلال أوقات الذروة. يؤثر تغير المناخ أيضًا على العرض – مع أنماط الطقس غير المنتظمة ، مثل فترات الحرارة الطويلة والبرودة ، مما يغير قدرتنا على إنتاج الكهرباء والتنبؤ باستخدامها.
الطلب عامل حاسم أيضًا. أدى التحول من البنزين والديزل إلى المحركات الكهربائية وأتمتة العديد من قطاعات الصناعة إلى زيادة استهلاك الكهرباء في جميع أنحاء العالم. وفي الوقت نفسه ، فإن شعبية الهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية الشخصية الأخرى تخلق طلبًا دائمًا على البيانات ، مما يزيد من العبء. تفوق هذه التطورات قدرة شركات المرافق على تلبية الطلب ، لا سيما عندما تحتاج البنى التحتية القديمة إلى استثمارات رأسمالية واسعة النطاق.
أخيرًا ، يجب أيضًا النظر في القيود التنظيمية المرتبطة بالانبعاثات. على سبيل المثال ، أدى التخلص التدريجي من مصادر الوقود كثيفة الكربون مثل الفحم إلى خلق فجوة في الطاقة ثبت أنه من الصعب سدها. باختصار ، يتعرض مقدمو المرافق لضغوط أكبر من أي وقت مضى ، مما قد يؤدي إلى عدم استقرار الشبكة وتجاوز الطلب على العرض.
كيف تطورت المولدات
في ظل هذه الظروف ، تعتمد المؤسسات مثل المستشفيات (الشكل 1) ومراكز البيانات التي تشغل أنظمة المهام الحرجة بشكل كبير على تقنيات النسخ الاحتياطي لتوفير مرونة الطاقة في أوقات الحاجة. لطالما كانت المولدات هي العمود الفقري للطاقة المرنة ذات المهام الحرجة. ولكن عند اختيار الحل الصحيح ، يجب مراعاة مجموعة متنوعة من عوامل التصميم ، مثل التكوين والإخراج والحجم والرطوبة والاهتزاز والتبريد والوصول.
يرغب المشغلون ذوو المهام الحرجة أيضًا في العمل مع موردي المولدات لتصميم حلول أكثر تخصيصًا ومحسّنة لحماية مصادر الطاقة في أصعب بيئات التشغيل. وهم يريدون تحقيق أهداف استدامة أكثر صرامة ، يتم تحقيقها من خلال مبادئ التصميم من أجل البيئة والفهم التفصيلي لدورات حياة المنتج الكاملة. تعني هذه المتطلبات أن مصنعي المولدات يجب أن يتعاونوا بشكل وثيق مع مختلف أصحاب المصلحة – بما في ذلك الاستشارات الهندسية ومقاولي الرصد والتقييم والمستخدمين النهائيين – لضمان المزيج الصحيح من التقنيات للمهمة.
لذا ، ما الذي يجب فعله للحصول على قوة المهام الحرجة بشكل صحيح في المرة الأولى؟ أولاً ، قبل تقييم متطلبات العملاء الفردية ، يجب أن يكون هناك تاريخ من التطوير التقني المستمر لضمان توفر المنتجات المتقدمة. على سبيل المثال ، يجب أن تولد المولدات طاقة كافية للطلب على الأحمال مع تلبية معايير الانبعاثات المحلية والإقليمية ، بما في ذلك مستويات منخفضة للغاية من أكاسيد النيتروجين والمواد الجسيمية ، ضمن بصمة مضغوطة. تميل المولدات ذات المهام الحرجة أيضًا إلى أن تصبح أكثر قوة بمرور الوقت ، حيث يصل حجمها إلى 4 ميجاوات.
وكانت هناك تطورات مثيرة في الوقود المتجدد. على سبيل المثال ، اعتماد الزيت النباتي المعالج بالهيدروجين (HVO) – وهو مصدر طاقة متجددة من الجيل التالي مصنوع من منتجات النفايات والمخلفات مثل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية وزيوت الطهي المستخدمة – يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصافية بنسبة تصل إلى 90٪. تعني عملية التكرير أن HVO الخالي من الأحفوري هو وقود متفوق وأنظف احتراقًا من الوقود الحيوي التقليدي من الجيل الأول ، مما ينتج عنه انبعاثات أقل طوال دورة حياته.
يمكن للمستخدمين النهائيين استخدام HVO بثقة ، حيث لا يحتاج إلى تكييف للاستخدام مع محركات الديزل الحالية في نطاقات مثل KD Series من Kohler (الشكل 2). يمكن مزجه بالديزل في أي مزيج وهو مستقر للغاية ، بدون حساسية للأكسدة – مما يعني أنه يمكن تخزينه على المدى الطويل. تجعل هذه الشهادات من HVO بديلاً متجددًا للديزل الأحفوري التقليدي ، مما يوفر خيارات صديقة للبيئة للمستخدمين النهائيين مع تقليل الاعتماد على إمدادات الديزل التقليدية التي تعمل بالوقود الأحفوري ، والتي يمكن أن تؤثر عليها تحديات الإمداد العالمية.
التكامل مع خلايا الوقود والبطاريات
بالنسبة للعملاء الذين يرغبون في تبني التقنيات الناشئة ، من المهم موازنة هذه الحلول مع الحلول التي أثبتت جدواها. على سبيل المثال ، أصبح من الممكن الآن إقران توليد الطاقة الشمسية والبطاريات بمولد لاستخدام تقنيات أنظف ومتجددة مع الاحتفاظ بالمرونة. من خلال اعتماد هذا النهج ، إذا فشلت الشمس في السطوع واستنفدت البطاريات ، فلا يزال لدى المستخدمين النهائيين ثقة تامة في توفر الطاقة المرنة.
إذن ، ما هي مزايا وعيوب بعض التقنيات الحديثة؟ يستمر توليد الطاقة الشمسية في اكتساب قوة دفع على مستوى العالم ، ولا شك في أن وفرة الطاقة الشمسية يمكن أن تساعد في خفض الانبعاثات وتكاليف الطاقة. الخلايا الكهروضوئية هي أيضًا تقنية مجربة ، مع سنوات عديدة من الخبرة ضمن قاعدة مثبتة متنوعة. ومع ذلك ، فإن التحدي مع الطاقة الشمسية هو التقطع. إنه ينتج الطاقة فقط خلال النهار ، ويمكن أن يختلف الإنتاج بشكل كبير اعتمادًا على الشهر والساعة وشدة أشعة الشمس. لذلك ، فهو ليس مصدر طاقة مرنًا يمكنه ضمان الإنتاج.
وفي الوقت نفسه ، يمكن للبطاريات تخزين الطاقة لاستخدامها عند الطلب. في حين أن تطبيق السيارة الكهربائية لا يتطابق مع تخزين الطاقة ، إلا أن أوجه التشابه التكنولوجي موجودة ، وقد تم تكوين الدروس الأساسية من صناعة السيارات. أدى التبني المتسارع في سوق السيارات الكهربائية إلى تقدم سريع في الأداء ووفورات الحجم.
لكن بينما يمكن للبطاريات تخزين الطاقة ، فإنها لا تستطيع توليدها. هذا يعني أن البطاريات تتطلب مصدر توليد مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، مما يضيف التعقيد والتكلفة. إذا كان من الممكن شحن البطاريات عندما يكون استخدام الطاقة الإجمالي منخفضًا ويتم تفريغها خلال فترات الذروة ، فقد يساعد ذلك في تحقيق التوازن بين متطلبات الطاقة على مدار اليوم. لكن البطاريات ، من تلقاء نفسها ، تحتاج إلى توفير مستويات المرونة التي يطلبها المستخدمون النهائيون المهمون.
أيضا ، هناك الهيدروجين – تكنولوجيا موجودة منذ سنوات عديدة. يجب الحصول على الهيدروجين من الطاقة المتجددة وغيرها من المصادر منخفضة الكربون من أجل حل مستدام. نظرًا لعدم اعتماد المصادر منخفضة الكربون على نطاق واسع ، تم تقييد القدرة على توليد ما يسمى بالهيدروجين الأخضر. يتم طرح بعض التقنيات في السوق الآن ، مما يجعل الهيدروجين الأخضر متاحًا ، ولكن يجب تكثيفها لجعله قابلاً للتطبيق تجاريًا. ويمكن أن تكون هناك عيوب تقنية في أنظمة الهيدروجين ، مثل وقت بدء التشغيل والقدرة على إدارة التغييرات الكبيرة في الحمل. لذلك ، يعد الهيدروجين تقنية واعدة أخرى ، لكنه يحتاج إلى المزيد من البنية التحتية والتطوير حتى يصبح مساهماً كبيراً في الإمداد لشبكات طاقة أكثر مرونة.
قوة الشراكة
في الختام ، ليس هناك شك في أن التقنيات الحديثة ستلعب دورًا في حل أزمة الطاقة وتساعد على تلبية طلب المستخدمين النهائيين المهمين في أماكن مثل المستشفيات والمطارات ومراكز البيانات. في Kohler ، نتبع نهجًا منطقيًا وعمليًا لهذه الحلول المثيرة ، مع إدراك أن كل طريقة لها إيجابيات وسلبيات. نحن ملتزمون باستكشاف التقنيات المبتكرة ونحن في وضع جيد لتقديم المشورة المستنيرة بشأن أفضل الخيارات. في النهاية ، لا يوجد “مقاس واحد يناسب الجميع” ، ولا يمكن ضمان المرونة إلا من خلال تبني المزيج الصحيح من التقنيات.
وفي الوقت نفسه ، نواصل الاستثمار بكثافة في مولدات النطاق لدينا لمنح العملاء المهمين الأمن الذي يحتاجون إليه. لذلك ، بغض النظر عما قد يحمله المستقبل ، من خلال التعاون والتخصيص والتحسين ، ستسعى Kohler دائمًا لمساعدة الشركاء الهندسيين على التفكير بشكل مختلف وتقديم حلول فريدة – ضمان أن تكون أنظمة الطاقة ذات المهام الحرجة مرنة ومستدامة الآن وفي المستقبل.
اكتشاف المزيد من موقع 5 كيلو
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
