كتب:عبدالرحمن ابراهيم

في إطار التوجه نحو تعزيز الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة وتطوير تقنيات إلكترونيات القدرة الحديثة، نجح طلاب قسم القوى والآلات الكهربية بالمعهد العالي للهندسة بأكاديمية الشروق في تنفيذ مشروع تخرج متقدم يهدف إلى تصميم ونمذجة نظام متكامل لتوليد الطاقة الشمسية بقدرة 1 ميجاوات وربطه بالشبكة الكهربائية، مع التركيز على تحسين جودة القدرة الكهربائية وتقليل التشوهات التوافقية وفقًا للمعايير العالمية.

وجرى تنفيذ المشروع تحت إشراف الدكتور عبدالوهاب حسن العيسوي، أستاذ إلكترونيات القدرة بقسم القوى والآلات الكهربائية بكلية الهندسة جامعة طنطا وأكاديمية الشروق، والذي قدم الدعم العلمي والفني للطلاب خلال مختلف مراحل المشروع.

ويستهدف المشروع تقديم نموذج متطور لمحطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق، من خلال الاعتماد على الخلايا الكهروضوئية (Photovoltaic Systems) كمصدر رئيسي لتوليد الطاقة الكهربائية، مع تصميم منظومة متكاملة تضمن تحقيق أعلى كفاءة تشغيلية واستقرار في الأداء عند الربط بالشبكة الكهربائية.

واعتمد فريق العمل على دمج تقنية تتبع نقطة القدرة العظمى (MPPT) باستخدام خوارزمية Perturb and Observe (P&O)، بهدف استخلاص أكبر قدر ممكن من الطاقة المنتجة من الألواح الشمسية تحت مختلف الظروف المناخية والتشغيلية، بما يساهم في رفع كفاءة النظام وتعظيم الاستفادة من الطاقة المتجددة.

كما تضمن المشروع استخدام Boost Converter لرفع وتنظيم الجهد المستمر الناتج من الألواح الشمسية، بما يوفر مصدر طاقة مستقرًا ومناسبًا لمراحل المعالجة والتحويل اللاحقة داخل المنظومة.

ويمثل العاكس متعدد المستويات المتتالي (Cascaded 9-Level Inverter) أحد أبرز عناصر الابتكار في المشروع، حيث تم تصميمه ليكون بديلًا أكثر تطورًا للعاكسات التقليدية المستخدمة في أنظمة الطاقة المتجددة. ويساهم هذا النوع من العواكس في إنتاج موجات جهد ذات جودة عالية وقريبة من الشكل الجيبي المثالي، مع تقليل الفواقد الكهربائية وخفض إجهاد عناصر القدرة وتحسين الكفاءة العامة للنظام.

ولم يقتصر العمل على الجانب التصميمي فقط، بل أجرى الفريق دراسة تحليلية ومقارنات فنية موسعة بين عدد من استراتيجيات التحكم والتعديل المختلفة، وعلى رأسها تقنيات Multi-Carrier PWM، بهدف الوصول إلى أفضل استراتيجية تحقق أقل نسبة تشوه توافقي ممكنة (THD) بما يتوافق مع متطلبات ومعايير IEEE 519 الخاصة بجودة القدرة الكهربائية.

كما ركز المشروع على تحقيق المزامنة الآمنة والفعالة مع الشبكة الكهربائية، من خلال التحكم الدقيق في القدرة المحقونة داخل الشبكة، بما يضمن الحفاظ على استقرار النظام الكهربائي ورفع مستوى الموثوقية التشغيلية، وهو ما يمثل أحد التحديات الرئيسية في مشروعات الطاقة المتجددة المرتبطة بالشبكات الكهربائية الحديثة.

ويعكس المشروع المستوى العلمي والتقني المتقدم لطلاب قسم القوى والآلات الكهربية، حيث يجمع بين تطبيقات الطاقة الشمسية وإلكترونيات القدرة وأنظمة التحكم الحديثة، بما يواكب التطورات العالمية في مجال الطاقة المستدامة والشبكات الذكية.

ويؤكد المشروع إمكانية توظيف التقنيات الحديثة في تطوير محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق، مع تحسين جودة الطاقة الكهربائية المولدة وتقليل التشوهات التوافقية، الأمر الذي يسهم في تعزيز الاعتماد على مصادر الطاقة النظيفة ودعم خطط التنمية المستدامة.