التصميم الأمثل لشبكة عرفات الكهربائية في موسم الحج باستخدام مصادر الطاقة المتجددة

Abstract

زيادة الطلب على الطاقة هي أحد التحديات الرئيسية التي تواجه مقدمي الخدمات والمؤسسات والشركات المساندة. والطاقة بمصادرها المختلفة هي المحرك الأساسي للتقدم الحضاري والتطور وحيث أن العنصر الأساسي من مصادر الطاقة الغير متجددة ( النفط الأحفوري ) أخذ يتناقص في العصر الحالي وفي ظل زيادة المخاطر الناتجة عن استخدام المصادر الغير متجددة من تغير مناخي وتلوث للهواء وزيادة خطر انحسار طبقة الأوزون وارتفاع معدلات الحرارة، أصبح التحدي الذي يواجه العالم في كيفية إيجاد بدائل للطاقة تكون متجددة و صديقة للبيئة وبأسعار مناسبة وتنافسية. وانسجاماً مع «رؤية المملكة العربية السعودية 2030» في الحد من التلوث بمختلف أنواعه، والعمل على الاستثمار الأمثل لثرواتنا عبر الترشيد واستخدام مصادر خضراء ومتجددّة للطاقة. وتمشيا مع رؤية وزارة الحج والعمرة في أن تكون رحلة الحج و العمرة و الزيارة مقننة و سهلة و ميسرة في جو من السكينة و الطمأنينة وتوفير ضيافة دينية بمعايير عالمية. لذا قامت حكومة المملكة العربية السعودية بدفع عجلة التحرك نحو زيادة اقتصاد الطاقة الخضراء، بهدف زيادة التغلغل في مصادر الطاقة المتجددة. في هذا البحث، يتم تقديم التصميم الأمثل من للشبكة الكهربائية لعرفات بهدف تقليل التكلفة الاقتصادية، مع الأخذ بعين الاعتبار الانبعاثات البيئية. مع دراسة انواع مختلفة لمصادر الطاقة المتجددة، مع اختلاف خصائصها التشغيلية والاقتصادية. وتتضمن هذه الدراسة أيضا أن الشبكة الكهربائية لعرفات تكون متصلة بالشبكة الكهربائية الرئيسية كمركز للطاقة الذكية. وتم استخدام مولدات شركة اجريكو المستخدمة في موسم الحج الماضي في مخيم عرفات كعينة حقيقة يتم من خلالها توقع الاحمال الكلية لشبكة عرفات. وتم أيضا دراسة ومقارنة شبكة عرفات الكهربائية معزولة او منفصلة عن الشبكة الرئيسية للكهرباء وكونها مرتبطة بها من الناحية الاقتصادية. وبالنظر في مصادر الطاقة المتجددة، يتطلب تعريف العديد من العوامل، مثل: ماهو أفضل مصدر للطاقة المتجددة والتي يمكن استخدامها، وعدد وقدرة هذه المصادر، والتكلفة الإجمالية للنظام، وكمية الانبعاثات التي يمكن أن يتم حفظها، والمسافة من أقرب نقطة اتصال بالشبكة الرئيسية. وبالإضافة إلى ذلك، في العديد من البلدان الحكومات تشجع بقوة مخططي الشبكات النائية أو المصغرة بالاستثمار في قطاع الطاقة المتجددة. ففي هاذا البحث، قمنا بمراعاة جميع العوامل المذكورة أعلاه، وكذلك تأثيرها على النظام المقترح. Increase in energy demand is one of the major challenges that utilities are faced with, which results in increase in environmental pollution and global warming. Also, one of the main goal of Saudi Arabia vision 2030 is to achieve environmental sustainability, therefore, the Government of Saudi Arabia has chalked out a path to move toward a green energy economy, aimed towards increased penetration of renewable energy sources. In this paper the optimal design of Arafat electric demand with the goal of minimizing the lifecycle cost, while taking into account environmental emissions, is presented. Different energy sources of renewable energy technology are considered, with realistic inputs on their physical, operating and economic characteristics. In another study, the Arafat microgrid is assumed to be connected to the main electric grid as a smart energy hub. The real data of Arafat demand during Hajj season is used. Analysis is also carried out to compare the economics of a grid-connected with an isolated microgrid. The planning of microgrid, considering renewable energy sources, requires the definition of several factors, such as: the best sources of renewable energy to be used, the number and capacity of these generation sources, the total system cost, the amount of emissions that can be saved, the distance from the nearest grid connecting point. In addition, in many countries governments strongly encourage the planners of microgrids to be motivated towards investment in the renewable energy sector. In this paper, all of the above factors, as well as their effect on the proposed system, are examined.