← أحدث الأبحاث
⚡ الهندسة الكهربائية

Techno-Economic Feasibility and Operational Emission Assessment of Hybrid Renewable Energy Systems for a Large Educational Building: A Case Study in Türkiye

تقيم هذه الدراسة الجدوى التقنية الاقتصادية والانبعاثات التشغيلية لأنظمة الطاقة المتجددة الهجينة المرتبطة بالشبكة وغير المرتبطة بها لمبنى تعليمي كبير في تركيا، ووجدت أنه بينما تقلل تكوينات الكتلة الحيوية والطاقة الشمسية الانبعاثات بشكل كبير، فإن جدواها من حيث التكلفة تعتمد بشكل كبير على جودة الموارد المحلية وسعر كهرباء الشبكة المحدد.

المؤلفون الأصليون: Sureyya Kocabey, Sibel Ülker Dursun

نُشر 2026-10-15
📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة
CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Sureyya Kocabey, Sibel Ülker Dursun

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تحتاج كل بناية إلى الكهرباء لإضاءة غرفها، وتشغيل حواسيبها، والحفاظ على درجة حرارة مريحة بداخلها. ولعقود من الزمن، جاءت هذه الطاقة في الغالب من محطات طاقة ضخمة تحرق الوقود الأحفوري، مما يؤدي إلى إطلاق غازات ترفع حرارة الكوكب. وفي السنوات الأخيرة، بحث المهندسون عن طرق لتوليد الطاقة في مكان احتياجها تماماً، باستخدام ضوء الشمس، أو الرياح، أو حتى النفايات العضوية. هذا النهج، المعروف باسم نظام الطاقة المتجددة الهجين، يمزج مصادر مختلفة معاً لإنشاء إمدادات أكثر موثوقية ونظافة. ويكمن التحدي في تحديد أي مزيج هو الأفضل لبناية معينة، مع مراعاة كمية الشمس والرياح المتاحة محلياً، وكمية النفايات التي يمكن جمعها، وتكلفة كل ذلك مقارنة بمجرد شراء الكهرباء من الشبكة العامة.

لقد عالج باحثون في تركيا مؤخراً هذا السؤال بالنسبة لمبنى قاعات دراسية في جامعة كبيرة. أرادوا معرفة ما إذا كان من المنطقي تزويد المبنى بالطاقة عبر مزيج مخصص من الألواح الشمسية، وتوربينات الرياح، ومولد يعمل بالغاز الحيوي المستخرج من روث الماشية. ولإيجاد الإجابة، قاموا ببناء نموذج حاسوبي مفصل لاستخدام المبنى للكهرباء، يتتبع بدقة مقدار الطاقة المطلوبة كل ساعة على مدار عدة سنوات. ثم قاموا بمحاكاة تركيبات مختلفة من المعدات المتجددة لمعرفة أي إعداد سيكون الأرخص تشغيلاً والأقل تسبباً في التلوث. ركزت الدراسة على حرم جامعي محدد في شمال غرب تركيا، وهي منطقة تتميز بشمس معتدلة ورياح ضعيفة نسبياً، ووفرة في الماشية التي يمكن أن توفر الروث اللازم لإنتاج الغاز الحيوي.

اكتشف الفريق أن الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لاستخدام الطاقة المتجددة لهذا المبنى هي البقاء متصلاً بشبكة الكهرباء الرئيسية مع إضافة ألواح شمسية ومولد غاز حيوي. في هذا السيناريو، سيولد المبنى حوالي 70 بالمائة من كهربائه الخاصة من الشمس والروث، ويشتري الباقي من الشبكة. كلف هذا النظام الهجين حوالي 19.9 سنتاً لكل كيلوواط/ساعة من الكهرباء التي أنتجها. وبينما كان هذا الخيار هو الأرخص بين التصاميم المتجددة، إلا أنه كان لا يزال أغلى من مجرد الاستمرار في شراء كل الكهرباء من الشبكة بالأسعار المحلية الحالية. ووجد الباحثون أن إضافة توربينات الرياح إلى هذا المزيج لم يقلل التكلفة؛ فبسبب ضعف الرياح في هذا الموقع تحديداً، كانت الرياح ضعيفة جداً لتدوير التوربينات بكفاءة، مما جعل طاقة الرياح تساهم بنسبة ضئيلة جداً في إجمالي الطاقة، مما جعل المعدات الإضافية عبئاً مالياً غير ضروري.

كما استكشفت الدراسة ما سيحدث إذا حاول المبنى العمل بشكل مستقل تماماً عن الشبكة، وقطع علاقاته مع خطوط الطاقة الرئيسية بالكامل. وللقيام بذلك، سيحتاج النظام إلى بنك ضخم من البطاريات لتخزين الطاقة للأيام الغائمة أو التي لا تهب فيها الرياح. أظهرت المحاكاة أنه بينما كان هذا النظام المستقل تماماً ممكناً من الناحية التقنية، إلا أنه كان أكثر تكلفة بكثير، حيث كلف حوالي 55.5 سنتاً لكل كيلوواط/ساعة. في سيناريو العمل خارج الشبكة هذا، وفرت الألواح الشمسية ما يقرب من نصف الطاقة، ووفر مولد الغاز الحيوي حوالي 40 بالمائة، بينما وفرت توربينات الرياح الـ 12 بالمائة المتبقية. وحتى مع مساهمة الرياح بمبلغ ضئيل، فإن سرعة الرياح المنخفضة جعلت التوربينات تعمل بسعة منخفضة للغاية، لتعمل كمجرد مكمل صغير بدلاً من كونها مصدراً رئيسياً للطاقة.

وبعيداً عن التكاليف، نظر الباحثون في الأثر البيئي لهذه التجهيزات المختلفة. ووجدوا أن الانتقال إلى الأنظمة المتجددة قلل بشكل كبير من كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الهواء. فقد خفض النظام المستقل عن الشبكة الانبعاثات بنسبة تزيد عن 99 بالمائة مقارنة باستخدام الشبكة فقط، بينما قلل النظام الهجين المتصل بالشبكة الانبعاثات بنسبة 80 بالمائة تقريباً. ومع ذلك، أشارت الدراسة إلى أن حرق الغاز الحيوي ينتج أنواعاً أخرى من الملوثات، مثل أول أكسيد الكربون والجسيمات الدقيقة، والتي تتطلب إدارة باستخدام معدات عادم مناسبة. وقد أكد الباحثون بحذر أن هذه الأرقام تمثل الانبعاثات الناتجة عن تشغيل النظام، وليس التكلفة البيئية الإجمالية لبناء المعدات أو نقل الروث.

في النهاية، تسلط الدراسة الضوء على عدم وجود حل مثالي واحد لكل مبنى. بالنسبة لهذه الجامعة تحديداً، فإن أفضل توازن بين التكلفة والطاقة النظيفة تضمن استخدام الطاقة الشمسية والغاز الحيوي المستخرج من الروث مع الاحتفاظ بشبكة الطاقة الرئيسية كشبكة أمان. أما الرياح، رغم كونها مورداً متجدداً شائعاً، فلم تكن لاعباً قوياً في هذا الموقع. وتشير النتائج إلى أنه بينما يكون الاستقلال التام ممكناً، فإنه يأتي مع فاتورة باهظة، وأن المسار الأكثر عملية نحو طاقة أنظف غالباً ما يتضمن مزيجاً ذكياً من التوليد المحلي وشبكة الطاقة الموجودة. ويعتبر هذا العمل دليلاً واقعياً للمؤسسات التعليمية الأخرى، حيث يوضح أن الظروف المحلية مثل سرعة الرياح وتوفر النفايات لا تقل أهمية عن التكنولوجيا نفسها عند تصميم مستقبل مستدام للطاقة.

غارق في أبحاث مجالك؟

تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.

جرّب Digest →

أبحاث مشابهة

عرض الكل في هذا التصنيف ⚡ eess →