دور المحولات المغمورة في النفط في مشاريع الطاقة المتجددة

مع تحول المزيج العالمي للطاقة نحو مستقبل مستدام، يجب أن تتطور البنية التحتية الداعمة لتوليد الطاقة. فبينما تتفوق المحولات الجافة في البيئات الحضرية الداخلية، المحولات المغمورة بالزيت تظل المحولات المملوءة بالزيت العمود الفقري الذي لا يُنافَس في قطاع الطاقة المتجددة— وبخاصة في مشاريع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية على نطاق شبكي.

وفي عام ٢٠٢٦، ومع تزايد تعقيد استقرار الشبكة الكهربائية بسبب الطبيعة المتقطعة لمصادر الطاقة المتجددة، تصبح الخصائص المتخصصة للمحولات المملوءة بالزيت أكثر أهميةً من أي وقت مضى.

١. تبريد متفوّق للحرارة تحت الأحمال المتغيرة

إن توليد الطاقة المتجددة نادرًا ما يكون ثابتًا. فتنطلق مزرعة الطاقة الشمسية بأقصى إنتاج لها في منتصف النهار، بينما قد تصل توربينات الرياح إلى أقصى إنتاج لها خلال عواصف منتصف الليل. وهذا يؤدي إلى دورات حرارية سريعة .

• الحمل الحراري الطبيعي: تعمل الزيوت المعدنية أو الإسترات الطبيعية كوسيلة تبريد فعّالة جدًّا. ويتم تدوير السائل عبر لفات المحول وأجنحة التبريد، مما يبدِّد الحرارة بوتيرة أسرع بكثير من الأنظمة المبرَّدة بالهواء (الجافة).

• قدرة الإفراط في الحمل: يمكن للوحدات المغمورة في الزيت التعامل مع الأحمال الزائدة المؤقتة بكفاءة أكبر. وتؤدي الكتلة الحرارية للزيت دور «عازل»، ما يسمح للمحول بامتصاص قمم الحرارة دون أن يتعرض عزله لأي تلف فوري— وهي ميزة بالغة الأهمية عندما تتسبب هبة رياح مفاجئة في ارتفاع مفاجئ في القدرة.

٢. المرونة في البيئات النائية القاسية

وتتركَّز معظم مشاريع الطاقة المتجددة في المناطق التي تكون فيها العوامل الجوية أقسى ما يمكن: مثل مزارع طاقة الرياح البحرية، أو الصحارى الجافة، أو سلاسل الجبال المرتفعة.

• الحماية المانعة للتسرب الهوائي: يتم غمر لب المحول المغمور في الزيت ولفائفه بالكامل في الزيت وإغلاقهما بشكل محكم. وهذا يحميهما من:

  • رذاذ الملح في البيئات البحرية.

  • الرمال والغبار في المصفوفات الشمسية الصحراوية.

  • رطوبة عالية في مواقع الطاقة الكهرومائية الاستوائية.

• مقاومة التآكل: تُعامل الخزانات الحديثة بطلاءات عالية المتانة من الفئة C5-M، مما يضمن عمرًا افتراضيًّا يبلغ ٣٠ عامًا حتى في أجواء الهواء البحري المسببة للتآكل.

٣. تحسين الكفاءة للربط بالشبكة الكهربائية

غالبًا ما تُولَّد مصادر الطاقة المتجددة عند جهود منخفضة (مثل ٦٩٠ فولت لتوربينات الرياح أو ٨٠٠–١٥٠٠ فولت لمبدِّلات الطاقة الشمسية)، لكنها يجب أن تُنقل عند جهود عالية (١١٠ كيلوفولت أو ٢٢٠ كيلوفولت أو أعلى) لتقليل الفقد في خطوط النقل.

• القدرة على العمل عند الجهد العالي: يظل الزيت أفضل عازل كهربائي للتطبيقات ذات الجهد العالي (HV) والجهد العالي جدًّا (EHV). وبينما تقتصر الوحدات الجافة عمومًا على ٣٥ كيلوفولت، يمكن لمحولات الزيت المغمورة أن تصل بسهولة إلى ٥٠٠ كيلوفولت وما بعدها .

• المحولات الرئيسية للطاقة (MPT): وفي محطة فرعية مخصصة لمصادر الطاقة المتجددة، يُعتبر المحول الرئيسي المملوء بالزيت «حارس البوابة» الذي يرفع جهد إنتاج المحطة بأكملها لنقله لمسافات طويلة.

٤. صعود محولات «الأخضر»: سوائل الإستر

كان أحد الانتقادات التاريخية الموجَّهة لمحولات الزيت في مجال مصادر الطاقة المتجددة هو خطر تسرب الزيت. وفي عام ٢٠٢٦، تم حل هذه المشكلة من خلال استخدام إستر طبيعي (زيوت نباتية) .

• القابلية للتحلُّل البيولوجي: سوائل الإستر القابلة للتحلُّل بيولوجيًّا غير سامة للتربة والماء. فإذا وقع تسرب في مزرعة رياح تقع داخل غابة أو بالقرب من الساحل، فإن الأثر البيئي يكون ضئيلًا جدًّا.

• نقطة الاشتعال الأعلى: تتمتَّع سوائل الإستر بنقطة اشتعال تزيد عن 300°C (مقارنةً بحوالي ١٧٠°م بالنسبة للزيت المعدني)، ما يصنِّفها ضمن فئة «كاي-كلاس» الآمنة ضد الحريق. وهذا يسمح للمهندسين بدمج قدرة التبريد التي توفرها الزيوت مع ملف السلامة الخاص بالوحدات الجافة.

٥. التكيُّف مع الشبكة الذكية والتدفُّق ثنائي الاتجاه

تتطلب شبكات الطاقة المتجددة أن يكون المحول أكثر من مجرد "نواة حديدية عادية"؛ بل يجب أن يتكامل مع تقنيات الشبكة الذكية.

• مبدِّلات التوصيل تحت الحمل (OLTC): المحولات الزيتية المزودة بمبدِّلات التوصيل تحت الحمل (OLTC) تسمح لمشغِّل الشبكة بضبط مستويات الجهد في الوقت الفعلي دون مقاطعة تدفق الطاقة. وهذا أمرٌ بالغ الأهمية لتوازن التقلبات في الجهد الناجمة عن مرور السحب فوق مزرعة الطاقة الشمسية.

• المراقبة المدمجة: تتميز طرازات عام ٢٠٢٦ بمستشعرات مدمجة لـ تحليل الغازات المذابة (DGA) التي تُرسل البيانات إلى السحابة، مما يسمح للمشغلين بمراقبة حالة الأصول البعيدة عبر لوحة تحكم مركزية.

مقارنة: مدى ملاءمة التطبيقات الشمسية والرياح

الاستنتاج

وبينما يستمر الجدل حول «المحولات الجافة مقابل المحولات الزيتية»، فإن دور المحولات الزيتية في مجال الطاقة المتجددة في ازديادٍ لا نقصان فيه. فقدرتها على تحمل الجهود العالية، والصمود أمام الظروف المناخية القاسية في الأماكن المفتوحة، واستخدام سوائل الإستر الصديقة للبيئة، تجعلها الشريك الأمثل للتحول العالمي في مجال الطاقة.

وبالنسبة للمشاريع ذات المقياس المرتبط بالمرافق العامة، حيث تكون الموثوقية ونقل الطاقة لمسافات طويلة أولويتين رئيسيتين، تظل المحولات الزيتية أكثر المحولات اعتماداً في القطاع.

الأسئلة الشائعة

س: لماذا استخدام المحول المغمور بالزيت لماذا تُستخدم المحولات الزيتية بدلًا من المحولات الجافة في مزارع الطاقة الشمسية؟

ج: ويرجع السبب الرئيسي إلى أن مزارع الطاقة الشمسية تُنشَّأ في الهواء الطلق، وتتطلب تبريدًا عالي الكفاءة خلال ساعات الذروة للشمس. أما المحولات الزيتية فهي مقاومةٌ طبيعيًّا للعوامل الجوية، وأفضل في إدارة الحرارة الناتجة عن أقصى إنتاج كهربائي ظهرًا.

س: هل تكلفة المحولات المملوءة بالإستر أعلى؟

ج: التكلفة الأولية أعلى من تكلفة الزيت المعدني، لكنها غالبًا ما تُغطّي نفسها عبر خفض متطلبات الجدران المقاومة للحريق وتخفيض أقساط التأمين.

س: ما مدى تكرار الحاجة لصيانة محولات الطاقة المتجددة؟

ج: وبفضل التصاميم المغلقة الحديثة والرصد الإلكتروني المستمر، لا يلزم عادةً سوى فحصٍ ماديٍّ كل ٣ إلى ٥ سنوات ، بينما توفر أنظمة الرصد الرقمي بياناتٍ مستمرةً على مدار ٢٤ ساعة يوميًّا حول حالة المحول.

هل تخطط لإنشاء نظام طاقة متجددة؟

ويقدّم فريقنا محولات زيتية مصممة خصيصًا حسب الطلب، ومُهندسة بدقة لتطبيقات تشغيل المحولات العكسية (Inverter Duty) وربط الشبكة الكهربائية (Grid-Tie).