الشبكات الصغيرة المتنقلة هي أنظمة طاقة قائمة بذاتها مصممة للنقل السريع والنشر في المواقع التي لا تحتوي على بنية تحتية كهربائية ثابتة. تجمع هذه الأنظمة بين مصادر التوليد وتخزين الطاقة وتحويل الطاقة وأنظمة التحكم داخل حاويات قابلة للنقل. ويكمن الاختلاف الأساسي عن الشبكات الصغيرة الثابتة في عامل التنقل، مما يتيح الانتقال إلى مواقع مختلفة طوال العمر التشغيلي للنظام.
تتراوح سعة الشبكات الصغيرة المتنقلة عادةً من 100 كيلووات إلى 5 ميجاوات، ويتم تكوينها داخل حاويات شحن ISO أو إطارات مثبتة على انزلاق. تشتمل بنية النظام على منصة مركزية لإدارة الطاقة تعمل على تنسيق مولدات الديزل وتخزين البطاريات ومصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتوربينات الرياح الاختيارية. يحافظ نظام التحكم على التردد عند 50 أو 60 هرتز والجهد ضمن زائد أو ناقص 5 بالمائة أثناء تغيرات الحمل.
تحقق الشبكات الصغيرة المتنقلة في حاويات حالة التشغيل خلال 4 إلى 8 ساعات من الوصول إلى الموقع، مقارنة بـ 4 إلى 6 أسابيع لبناء محطات الطاقة التقليدية. تدعم قدرة النشر السريع الاستجابة لحالات الطوارئ والعمليات العسكرية والمشاريع الصناعية قصيرة المدى. يمكن النقل جوًا أو بحرًا أو برًا باستخدام معدات الرفع القياسية وتكوينات المركبات.
يقتصر الحد الأقصى لوزن النقل لكل حاوية على 28 طنًا متريًا للنقل البري في معظم الولايات القضائية، حيث تتطلب الوحدات الأثقل تصاريح خاصة. تصمم INJET HanCang أنظمة معيارية تنقسم إلى حاويات متعددة، بحيث يقل وزن كل وحدة عن 22 طنًا متريًا للشحن غير المقيد. يتطلب التجميع والتوصيل البيني فقط كابلات الطاقة وخطوط الاتصال ووصلات التأريض.
تشتمل الشبكات الصغيرة المتنقلة على وحدات توليد مرنة تقبل أنواعًا متعددة من الوقود. توفر مولدات الديزل التي تتراوح قدرتها من 50 كيلو فولت أمبير إلى 1000 كيلو فولت أمبير طاقة أساسية أو احتياطية اعتمادًا على تكوين النظام. تعمل المولدات ثنائية الوقود على الديزل والغاز الطبيعي مع نسب مزج وقود أوتوماتيكية تصل إلى 70 بالمئة لاستبدال الغاز. يعمل توافق الغاز الحيوي وغاز مدافن النفايات على توسيع التطبيقات لتشمل مشاريع تحويل النفايات إلى طاقة.
يتم نشر وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية كمصفوفات مثبتة على الأرض أو مدمجة في أسطح الحاويات. تدمج الحاوية القياسية التي يبلغ طولها 40 قدمًا ما يصل إلى 20 كيلووات من الطاقة الشمسية على الأسطح، بينما يتم نشر المصفوفات الأرضية من 50 كيلووات إلى 1 ميجاوات في غضون 24 ساعة. تعمل أنظمة التتبع الشمسي على زيادة التقاط الطاقة بنسبة 18 إلى 25 بالمائة ولكنها تتطلب حجم نقل إضافي ووقت إعداد إضافي.
توفر أنظمة بطاريات الليثيوم أيون داخل الشبكات الصغيرة المتنقلة سعة طاقة تتراوح من 200 كيلووات في الساعة إلى 4 ميجاوات في الساعة، بحجم يتناسب مع متطلبات مدة التحميل. يشتمل نظام تكييف الطاقة على محولات ثنائية الاتجاه ومحولات ومرشحات توافقية للحفاظ على جودة الطاقة. يظل إجمالي التشوه التوافقي أقل من 3 بالمائة تحت الأحمال الخطية وأقل من 5 بالمائة تحت الأحمال غير الخطية.
يقوم نظام إدارة البطارية بمراقبة جهد الخلية ودرجات الحرارة وحالة الشحن على فترات زمنية مدتها ثانية واحدة لمنع الإفراط في التفريغ والهروب الحراري. تحافظ أنظمة التدفئة والتبريد على درجة حرارة البطارية بين 15 و35 درجة مئوية للحصول على الأداء الأمثل وعمر الدورة. يستخدم INJET HanCang كيمياء بطارية LFP لتحقيق الاستقرار الحراري وعمر 6000 دورة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية.
تعمل خوارزميات التحكم المتقدمة في الشبكات الصغيرة المحمولة على تحسين قرارات الإرسال بناءً على التنبؤ بالأحمال وأسعار الوقود وتوافر الطاقة المتجددة. تعمل السيطرة التنبؤية على تقليل تكاليف التشغيل بنسبة 12 إلى 18 بالمائة مقارنة باستراتيجيات التحكم القائمة على القواعد. تقبل وحدة التحكم المدخلات من خدمات التنبؤ بالطقس لضبط تقديرات إنتاج الطاقة الشمسية وجداول تفريغ رسوم التخزين.
تشمل أنظمة الاتصالات أجهزة المودم الخلوية ومحطات الأقمار الصناعية ووصلات الترددات الراديوية للمراقبة والتحكم عن بعد. يصل المشغلون إلى بيانات النظام من خلال بوابات الويب وتطبيقات الهاتف المحمول مع تنبيهات في الوقت الفعلي للظروف غير الطبيعية. يقوم تسجيل البيانات بتخزين 12 شهرًا من المعلمات التشغيلية بفواصل زمنية مدتها 5 دقائق لتحليل الأداء وتخطيط الصيانة. تطبق INJET HanCang أجهزة تحكم زائدة عن الحاجة مع تجاوز الفشل التلقائي لضمان التشغيل دون انقطاع.
توفر الشبكات الصغيرة المتنقلة الطاقة الحيوية لعمليات الإغاثة في حالات الكوارث في أعقاب الزلازل والأعاصير والفيضانات وحرائق الغابات. تم نشر شبكة صغيرة متنقلة بقدرة 500 كيلووات في بورتوريكو بعد إعصار ماريا، مما أدى إلى تشغيل المستشفيات الميدانية وأنظمة تنقية المياه وشبكات الاتصالات لفائدة 2000 فرد متضرر. وكانت مدة النشر منذ الإخطار وحتى التشغيل الكامل 22 ساعة، بما في ذلك النقل بالطائرات العسكرية.
تتطلب تطبيقات الاستجابة للكوارث حاويات متينة وموصلات مقاومة للماء وتركيب مرتفع لمنع الأضرار الناجمة عن الفيضانات. ويرافق أفراد الخدمات اللوجستية للوقود وقطع الغيار والصيانة الوحدات المتنقلة لضمان التشغيل المستمر. تحتفظ INJET HanCang بمخزون الاستجابة السريعة في المناطق المعرضة للكوارث من خلال أنظمة موضوعة مسبقًا للإرسال الفوري.
توفر الشبكات الصغيرة المتنقلة قواعد تشغيل أمامية ذات متطلبات لوجستية منخفضة مقارنة بسلاسل التوريد التي تعتمد على الوقود فقط. تعمل الشبكة المتنقلة الصغيرة بقدرة 300 كيلووات على تقليل قوافل الوقود بنسبة 45 بالمائة من خلال تكامل الطاقة الشمسية وتخزين طاقة البطارية، مما يقلل من تعرض الموظفين لتهديدات طريق الإمداد. يعمل التشغيل الصامت لأنظمة البطاريات أثناء ساعات الطاقة الشمسية على تعزيز الأمان الأساسي وتقليل التوقيع الصوتي.
وتتطلب المواصفات العسكرية التشغيل في درجات حرارة تتراوح من -46 إلى +55 درجة مئوية، وارتفاع يصل إلى 4500 متر، ورطوبة نسبية من 0 إلى 100 بالمائة. يتم دمج حماية التداخل الكهرومغناطيسي وحماية النبضات الكهرومغناطيسية في أنظمة التحكم للتطبيقات ذات المهام الحرجة. توفر INJET HanCang أنظمة تلبي معايير MIL-STD-810 للاهتزاز والصدمات والمقاومة البيئية.
تتم معالجة متطلبات الطاقة المؤقتة لبناء الطرق وتركيب خطوط الأنابيب وبناء الجسور بواسطة شبكات صغيرة متنقلة. تتراوح معدلات الأحمال في مواقع البناء من 100 كيلووات للإضاءة والأدوات إلى 2 ميجاوات لمصانع خلط الخرسانة ومعدات الحفر. يتم نقل الشبكات الصغيرة المتنقلة على طول مسار المشروع، بعد تقدم البناء دون الاستثمار الدائم في البنية التحتية.
يستهلك متوسط مشروع البناء 85000 كيلووات في الساعة شهريًا لتمديد طريق سريع بطول 5 أميال، مع اختلاف الطلب حسب المرحلة والظروف الجوية. تحقق الشبكات الصغيرة المتنقلة ذات الحجم المناسب للأحمال القصوى التي تبلغ 800 كيلووات مع تخزين 1200 كيلووات في الساعة إزاحة وقود الديزل بنسبة 95 بالمائة من خلال تكامل الطاقة الشمسية. تتعاون INJET HanCang مع المقاولين المدنيين لتوفير حلول الطاقة الجاهزة للمشاريع التي تستمر من 6 إلى 36 شهرًا.
تبلغ التكلفة الإجمالية لملكية الشبكات الصغيرة المتنقلة خلال فترة نشر مدتها 5 سنوات 0.31 دولارًا أمريكيًا لكل كيلووات/ساعة عبر تطبيقات متعددة. ويقارن هذا بـ 0.52 دولار أمريكي لكل كيلوواط/ساعة لأنظمة المولدات فقط و0.41 دولار أمريكي لتمديد الشبكة إلى المواقع النائية. وتزداد ميزة التكلفة مع مسافة النقل الخاصة بلوجستيات الوقود ومدة المشروع.
تتراوح التكاليف الرأسمالية للشبكات الصغيرة المتنقلة من 1200 دولار أمريكي إلى 2800 دولار أمريكي لكل كيلووات اعتمادًا على سعة التخزين واختراق الطاقة المتجددة. يبلغ متوسط تكاليف التشغيل 0.08 دولارًا أمريكيًا لكل كيلووات/ساعة للصيانة والإصلاحات الروتينية، وتضيف الإصلاحات الرئيسية 0.02 دولارًا أمريكيًا لكل كيلووات/ساعة. وترتفع تكاليف التأمين على الأصول المتنقلة بنسبة 15 إلى 20 في المائة عن نظيراتها الثابتة بسبب مخاطر النقل وإعادة التوطين.
تتوافق الشبكات الصغيرة المتنقلة مع IEEE 1547 للتوصيل البيني، وUL 1741 للعاكسات، وNFPA 110 لأنظمة الطاقة في حالات الطوارئ. تتوافق حاويات الحاويات مع ISO 1496 لمعايير حاويات الشحن ومتطلبات السلامة الخاصة بـ CSC. تستخدم أنظمة إخماد الحرائق تقنية الهباء الجوي أو العامل النظيف لحماية المعدات الكهربائية دون حدوث أضرار بالمياه.
تشتمل ميزات سلامة الموظفين على أزرار التوقف في حالات الطوارئ، والحماية من الأعطال الأرضية، وأحكام وضع علامة القفل لأنشطة الصيانة. يتم تحقيق الحد من مخاطر فلاش القوس من خلال صمامات الحد الحالي وتشغيل وضع الصيانة. تعتمد INJET HanCang جميع الأنظمة على علامات CE وEAC وUL للنشر العالمي.
قامت إحدى شركات التنقيب عن التعدين بنشر شبكة صغيرة متنقلة بقدرة 1.2 ميجاوات لعمليات الحفر في صحراء أتاكاما. يتضمن النظام ثلاثة مولدات بقدرة 500 كيلو فولت أمبير، وبطارية تخزين بقدرة 2 ميجاوات في الساعة، وألواح شمسية كهروضوئية بقدرة 400 كيلووات. بلغ متوسط استهلاك الديزل 520 لترًا يوميًا مقارنة بـ 920 لترًا يوميًا للتكوين السابق للمولد فقط. عملت الشبكة الصغيرة بشكل متواصل لمدة 18 شهرًا بنسبة توافر بلغت 98.6 بالمائة.
تمت عملية النقل إلى موقع الحفر الثاني على مدار أسبوعين مع الحد الأدنى من وقت التوقف عن العمل بسبب التنسيق الموجود في حاوية. بلغت التكلفة الإجمالية للطاقة في المشروع 0.29 دولار أمريكي لكل كيلووات/ساعة بما في ذلك النقل والتركيب والتشغيل. قدمت شركة INJET HanCang التشغيل التجريبي وتدريب المشغلين في الموقع لفريق الاستكشاف.
تدمج الشبكات الصغيرة المتنقلة المتقدمة الذكاء الاصطناعي للصيانة التنبؤية والتشغيل المستقل. تحدد خوارزميات الكشف عن الأخطاء 92 بالمائة من مشكلات التطوير قبل 48 ساعة من الفشل، مما يقلل من وقت التوقف غير المخطط له. يُظهر تحسين التعلم الآلي لجداول الإرسال استنادًا إلى أنماط التحميل التاريخية توفيرًا إضافيًا في الوقود بنسبة 5 إلى 8 بالمائة.
توفر بطاريات الحالة الصلبة والمكثفات الفائقة استجابة فائقة السرعة للأحمال العابرة مع تقليل تدهور البطارية. تعمل أنظمة بطاريات المكثفات الفائقة الهجينة على زيادة عمر الدورة القابلة للاستخدام بنسبة 35 بالمائة من خلال تقليل ذروة الأحداث ذات التيار العالي. تجري شركة INJET HanCang أبحاثًا حول الشبكات الصغيرة المتنقلة من الجيل التالي مع تحديد المواقع المستقلة والمصفوفات الشمسية ذاتية النشر.