تتوجه معظم الدول اليوم نحو الاستدامة، والتي يُقصد بها تخفيض انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون من كل الصناعات الممكنة. وذلك من كافة عوادم السيارات والطائرات والسفن الضخمة، بالإضافة إلى تخفيض الانبعاثات الناجمة عن توليد الطاقة الكهربائية.
ومن جهة أخرى، فإن مستويات المخزون العام للنفط لدى الدول بدأت تنخفض وسوف تنضب يوماً ما. لذلك، كان لا بد للطاقات البديلة من الدخول إلى حياتنا لأنها تعتبر حلاً واقعياً ومتاحاً لاستمرار الحياة. بينما سوف نتناول اليوم دور الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence AI في كفاءة وإنتاجية أنواع الطاقات البديلة، وذلك بتكامله مع تقنيات التعليم العميق Deep Learning. بالإضافة إلى تحليل البيانات الضخمة.
دور الذكاء الاصطناعي في الطاقة الشمسية
1. تحسين كفاءة الألواح الشمسية
يتم الاعتماد على الذكاء الاصطناعي اليوم في تحسين تصميم ألواح الطاقة الشمسية وزيادة كفاءتها. حيث تعتبر تلك الألواح البديل الأكثر توفراً عن بقية الطاقات وخاصة في المناطق المحازية لخط الاستواء وصولاً إلى مداري السرطان شمالاً والجدي جنوباً.
ومن جهة أخرى، يقوم الذكاء الاصطناعي بتحليل البيانات ذات الحجم الكبير، وخاصة التي تتعلق بأداء ألواح الطاقة الشمسية. ويكون ذلك مثل كمية الإشعاع، وزاوية تركيب الألواح من ناحيتي مواجهتها للشمس من جهة، وزاوية وصول الشعاع إلى اللوح الشمسي من جهة أخرى. بالإضافة إلى درجات الحرارة والظروف الجوية المحيطة. والجدير بالذكر أن مهمة الألواح الشمسية هي تحويل الطاقة الحرارية المستقبلة من الشمس إلى تيار كهربائي.
2. التنبؤ بإنتاج الطاقة
كما يساهم الذكاء الاصطناعي بتقديم توقعات دقيقة فيما يتعلق باستهلاك الطاقة، إضافةً إلى معلومات إنتاجها أيضاً. حيث يقوم بتحليل البيانات التاريخية السابقة مع الظروف الجوية المحيطة والمتوقعة، وفي النهاية يستخرج من عملية التحليل تلك توقعات عالية الدقة لكميات الطاقة التي يمكن إنتاجها مستقبلاً. بالإضافة إلى كميات الطاقة المتوقع استهلاكها أيضاً. وهذا ما يعزز من مسألة إدارة الشبكات الكهربائية وتقليل الفاقد من الطاقة.
3. الصيانة الوقائية
كما ويساهم الذكاء الاصطناعي أيضاً في وضع توقعات للصيانة الوقائية. حيث يتم ذلك عبر تحليله للبيانات المتعلقة بأداء ألواح الطاقة الشمسية، إضافةً لاكتشاف أي تراجع في ذلك الأداء أو أية أعطال قد تؤدي إلى انهيار ذلك الأداء؛ والذي يعني خللاً في المنظومة بكاملها. وهذا ما يساعد في تجنب الصيانات الاستدراكية، أو التي تحصل بعد العطل وتوقف الشبكة فضلاً عن تخفيض تكاليف الصيانة وزيادة عمر الألواح الشمسية.
دور الذكاء الاصطناعي في طاقة الرياح
1. تحسين تصميم التوربينات
وتعتبر الرياح ثاني أهم أنواع الطاقات البديلة، والتي يمكن استخدامها في الأماكن التي تتعرض لرياح قوية بشكل دائم وعلى مدى أيام العام. وأيضاً يقوم الذكاء الاصطناعي هنا بتحليل البيانات التي تتعلق بأداء وتصميم توربينات توليد الكهرباء من الرياح، ليتوصل من نتيجة ذلك التحليل إلى تحسين تصميم التوربينات (العَنَفات). وفي النهاية يزيد من كفاءتها في عملية توليد الكهرباء.
والجدير بالذكر أن عملية تحسين تصميم العنفات تشمل شكل الشفرات والزوايا المُثلى التي يجب أن تُصنع بها، وتوزيع الوزن. بالإضافة إلى التكنولوجيات المتوفرة للتحكم بالمنظومة بالكامل.
2. التنبؤ بإنتاج الطاقة
ومن جهة أخرى، بينما ساهم الذكاء الاصطناعي في التنبؤ بإنتاج الطاقة الشمسية، فإن دوره في التنبؤ بإنتاج طاقة الرياح ليس بأقل أهمية. إذ يقوم بتحليل البيانات التي تتعلق بسرعة الرياح واتجاهها وثباتها وتوفرها على مدار العام أو في أوقات موسمية. بالإضافة إلى العوامل المناخية الأخرى ليستخرج من تلك التحليلات توقعات دقيقة من كميات الطاقة التي يمكن إنتاجها. الأمر الذي يعزز المساهمة في تحسين إدارة الشبكات الكهربائية وزيادة كفاءة توزيع الطاقة.
3. الصيانة الذكية
كما ويساهم الذكاء الاصطناعي أيضاً في التنبؤ بالأعطال التي قد تحصل على توربينات توليد الكهرباء من الرياح بمجرد تحسسه لأي خلل في عمل أي منها. وهذا ما يسهم في سرعة معالجة الخلل وتجنب توقف العنفة بكاملها وحصول فقد في توليد الطاقة. فضلاً عن نفقات إصلاح العنفة المعطلة والتي تزيد عن نفقات إصلاح العنفة التي لم تتعطل بعد.
دور الذكاء الاصطناعي في الطاقة الحيوية
1. تحسين عمليات الإنتاج
ويعتبر الوقود الحيوي من الطاقات البديلة أيضاً. إذ يتم توليده من عمليات التحلل الحيوي للمواد العضوية. حيث تُنتج عملية التحلل تلك طاقة حرارية، والتي يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية. وهنا يتدخل الذكاء الاصطناعي أيضاً ومن خلال عملية تحليل البيانات المتعلقة بعمليات التحلل العضوي في تحسين عمليات إنتاج الطاقة الحيوية.
2. إدارة الموارد
يُسهم الذكاء الاصطناعي أيضاً في إدارة الموارد المستخدمة في إنتاج الطاقة الحيوية، والتي نذكر منها الخشب والفحم ورَوَث الحيوانات والمياه. وذلك من خلال قيامه بتحليل البيانات المتعلقة بتوفر تلك الموارد وكيفيات استخدامها في تحسين عمليات إنتاج الطاقة وتقليل الفاقد منها.
الذكاء الاصطناعي وإدارة الشبكات الكهربائية الذكية
1. التوزيع الأمثل للطاقة
تعتبر مسألة توزيع الطاقة أمراً شديد الصعوبة، وخاصة في المناطق والمدن التي تشهد تغيرات في عدد سكان وبالتالي تغيرات في معدلات استهلاك الطاقة مثل الأماكن السياحية مثلاً. وهنا يتدخل الذكاء الاصطناعي أيضاً في لعب دور حيوي في توزيع الطاقة بفعالية وكفاءة. ويتم ذلك عبر تحليله للبيانات المتعلقة باستهلاك الطاقة وتوزيعها وتغير معدلات استهلاكها بتغير فصول السنة والظروف الجوية المحيطة. ليقوم بتوجيه الطاقة إلى الأماكن التي تحتاجها بشكل أكبر الأمر الذي يزيد من كفاءة الشبكة.
2. التنبؤ بالاستهلاك
وعبر قيامه بتحليل بيانات الاستهلاك السابقة ولفترات طويلة، يمكن للذكاء الذكاء الاصطناعي تحديد التوقعات المستقبلية على الطاقة. الأمر الذي يساعد في تخطيط وتنفيذ الشبكات الكهربائية بطريقة تضمن توفر الطاقة اللازمة لتلبية الطلبات المتوقعة عليها.
3. الاستجابة للطلب
يقوم الذكاء الاصطناعي بتحليل بيانات استهلاك الطاقة عبر فترات طويلة من الزمن ولكل منطقة ضمن المدينة وضمن الدولة بالكامل. حيث يتمكن من خلال عملية تحليل البيانات من تحديد الأوقات التي يكون فيها الطلب على الطاقة مرتفعاً، ليقوم باتخاذ إجراءات تحد من الضغط على الشبكات. وذلك عبر مد تلك الشبكات بالكهرباء من مصادر الطاقة البديلة.
تحديات استخدام الذكاء الاصطناعي في الطاقات البديلة
1. جمع وتحليل البيانات
إن تعدد مصادر الطاقات البديلة يخلق صعوبة في جمع البيانات المتعلقة بها، وذلك بسبب أنها تأتي من مصادرمتفرقة. مثل الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، والطاقة الحيوية. ولم يتم حتى الآن توحيد مصادر جمع البيانات المتعلقة بتلك الطاقات ضمن بوتقة واحدة.
2. التكاليف
وعندما نتحدث عن جمع وتحليل البيانات من قِبل الذكاء الاصطناعي، فهذا يعني استخدام حواسيب شديدة التطور والتي تعتبر ذات تكاليف باهظة جداً. الأمر الذي يجعل ذلك حِكراً على الدول والحكومات التي تستطيع تحمل نفقات تلك الحواسيب والبُنى التحتية التابعة لها.
3. الخصوصية والأمان
سنظل نتطرق إلى موضوع الخصوصية والأمان، طالما أننا نتحدث عن جمع البيانات وتحليلها والذي يعتبر عصب العمل للذكاء الاصطناعي. وهنا نذكر من جديد أن جمع البيانات قد يعرضها للتسريب أو الكشف، الأمر الذي يعرض خصوصية الأفراد للهتك. لذلك، يجب على الجهات المعنية وضع ضوابط لاستخدام تلك البيانات بحيث تضمن نزاهة ذلك الاستخدام وعدم تسريب البيانات.
مستقبل الذكاء الاصطناعي والطاقات البديلة
مع تقدم العلم، سيتم تحسن أداء الحواسيب التي يعمل بموجبها الذكاء الاصطناعي. حيث سيستطيع التوصل إلى تحليل أدق وأكثر فعالية للبيانات، الأمر الذي سيرفع مستويات كفاءة إنتاج واستهلاك الطاقات البديلة. كما أنه سيكون بإمكان الذكاء الاصطناعي أن يتكامل في عمله من تقنيات أخرى مثل إنترنت الأشياء IoT والواقع الإفتراضي Virtual Reality، وذلك للتوصل إلى تحسين إدارة الطاقات البديلة.
وختاماً، يبدو أن الذكاء الاصطناعي قد نجح أيضاً في مجال إنتاج واستهلاك الطاقات البديلة. وذلك بدءاً من تحسين كفاءات إنتاج تلك الطاقات، مروراً بتقليل الفواقد من الطاقة والتنبؤ بالأعطال قبل حدوثها، وصولاً إلى تحسين إدارة الموارد وتأمين توزيع للطاقة بحسب الظروف المتغيرة.
وبالتالي فإن دخول الذكاء الاصطناعي إلى مجالات الطاقات البديلة يعتبر خطوة كبيرة نحو مستقبل تحسين الاستفادة من تلك الطاقات وتعزيز الاستدامة في هذا الكوكب الذي يعتبر ملاذاً لأكثر من ثمانية مليارات فرد.
