يقدم فريق شبكة الخبراء السوريون آينيسس في هذا المقال، لمحة سريعة عن نتائج بحث علميّ، يتوخّى الإفادة في موضوع تنظيم الاستهلاك، والحدّ من الهدر الطاقيّ، على اعتبار أنّ التوجّه العالميّ اليوم يُركّز على الحدّ أو التخفيف من إنتاج الطاقة للحفاظ على الموارد البيئيّة، الأمر الذي سنعكس فائدة على الأفراد بطبيعة الحال.

و كنّا سابقاً قد نشرنا مقالة تضمّنت عدّة أبحاث حول الطاقة المُتجدّدة، و وجدنا في هذا البحث الحديث ما يُكمل ويُغني الأبحاث السابقة.

يهدف مشروع الماستر المُعنون “دراسة هدر الكهرباء في المنزل”. إلى تقدير ما يستهلكه المنزل من الكهرباء، عن طريق حساب ما يستهلكه تشغيل الأجهزة الموجودة فيه عادة من طاقة، بناءً على دراسة استخدام الطاقة وكفاءة هذه الأجهزة، تمّ تقدير كمية فاقد الكهرباء وتحديد أسبابه وإظهار إمكانيّة الحدّ منه عن طريق تقديم حلول .

كتب المهندس خليل محمد لآينيسيس :

في هذا البحث الأكاديميّ، قمنا بتقسيم مكامن الهدر الكهربائيّ، بشكل أساسيّ، إلى جزئين رئيسيّين، هما الجزء الذي ينشأ جزئيّاً ضمن الكابلات، والجزء الناتج في وحدات التحويل ، كما قمنا بتضمين الطاقة الكهربائيّة التي تُنتجها الألواح الشمسيّة الموضوعة في المنزل ضمن الدراسة، و قد قمنا كذلك بقياس الطاقة التي تمّ إنتاجها بواسطة الخلايا الشمسيّة لمدّة عام، ثمّ قارنّا إجمالي استهلاك الكهرباء الناتج عن تشغيل أجهزة المنزل في حال خلوّه مُطلقاً من الألواح الشمسيّة.

في الواقع، تُعدّ الأبنية السكنيّة مُستهلِكًا مُهمًاً للطاقة ضمن نظام الطاقة الكهربائيّة، وبحسب هيئة الطاقة في السويد، فإنّ الحصة الأكبر من الطاقة تستهلكها المنازل الصغيرة، و الأبنية السكنيّة والمباني. على سبيل المثال، في عام 2016، تمّ استخدام 80.5 تيراواط ساعي من الطاقة للتدّفئة وتوفير المياه الساخنة، حيث تمّ استهلاك 40٪ من الطاقة الكهربائيّة في المنازل الصغيرة، و 33٪ عبر تزويد الأبنية السكنيّة بالطاقة، واستهلاك 27٪ في أماكن العمل. و لأنّ كلفة فاقد الكهرباء الناتج عن الاستخدام في المبنى قد تكون كبيرة، كان من المهمّ معرفة كيفيّة تمديد الكابلات، والأجهزة واستهلاكها للطاقة، لتحديد مكمن الهدر الحاصل و تكلفته.

يُثبت البحث أنّ مصادر فاقد الطاقة قد ازدادت خلال عملية نقل الكهرباء واستهلاكها في الآونة الأخيرة، وذلك على الرغم من التوجّه نحو استخدام الطاقة الشمسيّة وتخزين الكهرباء المتولّدة عنها في بطاريات، ضمن المباني الحديثة، الأمر الذي بات مطلباً رئيسيّاً في الأبنية الحديثة. و مع ذلك، وحتى عند استخدام الطاقة الشمسيّة وتخزين الكهرباء في البطاريات ، يبقى ثمّة هدر للكهرباء في هذه المنشآت الحديثة. هناك مصادر مختلفة للهدر الكهربائيّ، كتلك التي تحدث عند نقل الكهرباء، عبر المُحوّلات، وكذلك في المعدّات الأخرى المُتّصلة بالشبكة الكهربائيّة. إنّ توليد الكهرباء عبر الألواح الشمسيّة، على شكل تيار مباشر، يُقلّل الفاقد الكهربائيّ، و يتمّ تخزين فائض الطاقة في بطاريات . الميزة الرئيسيّة لتركيب الألواح الشمسيّة تكمن في قدرتها على تخفيض تكلفة الكهرباء، إذا كانت الألواح الشمسيّة كبيرة بدرجة كافية، يُمكن للطاقة الكهربائيّة الناتجة عنها تزويد منزل بأكمله بالطاقة، كما تساعد الألواح الشمسيّة على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، ووفقاً لـ “صندوق توفير الطاقة”، يُمكن لنظام الخلايا الشمسيّة المنزليّ النموذجيّ تقليل الانبعاثات بنحو 1.3 إلى 1.6 طن سنويّاً.

الغرض من البحث تقدير فاقد الطاقة في المنزل، عبر استخدام الخلايا الشمسيّة جزئيّاً، ودون خلايا شمسيّة في الجزء الآخر، والإبلاغ عن حجم الخسارة في الكهرباء، من خلال معرفة مقدار الطاقة الكهربائيّة التي تستهلكها الأجهزة الكهربائيّة وجمع البيانات وملفات تعريف الحمولات وحساب استهلاك الكهرباء في أوقات مختلفة .

الأسئلة المطروحة في البحث:

ما مصادر هدر الكهرباء في المنزل ؟

للهدرعدّة اشكال لكنّ أهمّ ما تمّ أخذه بعين الاعتبار في هذا التقرير كان مقطع الكابلات والموصلات في المنزل ، حيث تلعب دوراً رئيسيّاً في رفع كميّة الخسائر الكهربائيّة في أيّ بناء سكنيّ، كذلك تلعب المحوّلات دوراً في الخسائر الكهربائيّة من خلال تحويل التيار التردّدي ( المُتناوب) إلى تيار مُستمر و العكس بالعكس

من أجل تقليل الخسائر في وحدات التحويل وفي الكابلات، وفقاً لدراسة أجريت في RISE، من الممكن تنفيذ أنظمة LVDC (التيار المنخفض للجهد المباشر) من أجل تجنّب خسائر معينة. هناك عدة أنواع من LVDC يمكن استخدامها.

______________

ما الطرق الكفيلة ، عند استخدامها، بتقليل فاقد الكهرباء؟

توجد عدّة طرق للتقليل من هدر الكهرباء في المنزل نذكر منها : تغيير مساحة المقطع العرضيّ للكابلات والموصلات في المنزل، فكلما كانت مساحة المقطع العرضي للكابلات كبيرة، كلما قلّ فاقد الكهرباء عبر الكابلات، والتي تتجلّى على شكل خسائر حراريّة ناتجة عن مرور تيار كهربائيّ عالٍ عبر مساحة ضيّقة في الكابلات. كذلك يمكن تقليل الفاقد الكهربائيّ عن طريق اعتماد نظام توزيع موحّد.

إنّ فكرة التوليد والاستهلاك باستخدام التيار المستمر هي نتاج فكرة نظام التوزيع الموحّد، و بالتالي تكلفة أقل عند استخدام الأدوات الكهربائيّة وطاقة مهدورة أقلّ، مما يساعدنا على الحصول على الكفاءة المطلوبة. ويمكن تنفيذ هذه الأفكار في الابنية القديمة أيضاً، فهي ليست حكراً على الأبنية الحديثة، وذلك من خلال وصل وسائل الطاقات المُتجدّدة (كالطاقة الشمسيّة مثلاً) بأجهزة الاستهلاك مباشرة، أيّ من المنبع إلى جزء الاستهلاك، و هذا يتّضح من خلال تقليل التحويلات الناتجة عن التيار المتردد و التيار المستمر. هناك مشاكل قد تطرأ على نظام التحويل المُوحّد كأن يكون لدينا جهد عالٍ في بعض الحالات ، و نستطيع حماية الاجهزة التي نستخدمها مثل التلفزيون و الكومبيوتر والتي تستهلك ما بين ٥٠ إلى ١٠٠ واط ( جهد قليل) ، من خلال استخدام محطة توزيع مُتعدّد على شكل كابل ، تُوزّع على تيار عالٍ و تيار مُنخفض وموصلات ذات ثلاث أسلاك ثنائية القطب، وهو خط يُوزّع للجهد العالي والجهد المنخفض معاً .

————————————

كيف يبدو تأثير الفاقد الكهربائيّ مع وجود الخلايا الشمسيّة ومن دونها ؟

لاستخدام الطاقة الشمسيّة أثر كبير في تخفيف الهدر الكهربائيّ ضمن المنازل، وذلك من خلال توصيل التيار الكهربائيّ المُستمر إلى أجهزة الاستهلاك مباشرةً، بنظام التوزيع المُستمر، حيث تُجنبنا هذه العملية حدوث تحويلات كهربائيّة من شأنها زيادة الفاقد الكهربائيّ

بقلم: المُهندس خليل محمد

تدقيق لغوي: الاستاذة أميمة ابراهيم