دليل كهربة الموانئ لحلول الشبكة الذكية

أصبحت كهربة الموانئ بسرعة حجر الزاوية في الخدمات اللوجستية العالمية المستدامة. نظرًا لأن الموانئ تواجه ضغوطًا متزايدة للحد من الانبعاثات وتحسين جودة الهواء وخفض تكاليف التشغيل، فقد برزت معدات الموانئ الكهربائية كواحدة من أكثر الحلول فعالية. تنتقل العديد من الموانئ الرائدة في العالم بالفعل إلى البدائل الكهربائية - وستقوم معظم الموانئ الحديثة في نهاية المطاف بتزويد جميع العمليات الأساسية بالكهرباء.

ما هي المعدات التي تكهبها الموانئ؟

تعتمد عمليات الموانئ على مجموعة واسعة من المعدات الثقيلة، والتي يتوفر الكثير منها الآن في الإصدارات الكهربائية أو الهجينة. تشمل أصول الموانئ الكهربائية الأكثر شيوعًا ما يلي:

الجرارات الطرفية

تقوم الجرارات الطرفية (المعروفة أيضًا باسم شاحنات الفناء) بنقل حاويات الشحن عبر الميناء وساحات الشحن والمحطات اللوجستية. تعمل هذه المركبات بشكل مستمر وهي مرشحة مثالية للكهرباء بسبب المسارات التي يمكن التنبؤ بها والاستهلاك العالي للوقود في الأساطيل التي تعمل بالديزل.

حاملات قابلة للتمدد

الناقل الجانبي هو مركبة كبيرة تستخدم في الموانئ والساحات اللوجستية لرفع حاويات الشحن وتكديسها ونقلها عن طريق ربطها ببعضها البعض وحمل الحمولة تحت إطارها. تعمل الناقلات الكهربائية المتداخلة على تقليل الانبعاثات والضوضاء بشكل كبير مع الحفاظ على الأداء التشغيلي العالي.

رافعات الموانئ

تُستخدم رافعات الموانئ في المحطات البحرية لتحميل وتفريغ البضائع الثقيلة بكفاءة - حاويات الشحن بشكل أساسي - بين السفن والشاحنات وساحات التخزين. تم بالفعل اعتماد الرافعات المكهربة من السفن إلى الشاطئ ورافعات الفناء على نطاق واسع وتوفر وفورات كبيرة في الطاقة والصيانة.

شور باور

تسمح طاقة الشاطئ للسفن بالتوصيل بشبكة الكهرباء المحلية أثناء رسوها، مما يمكنها من إيقاف تشغيل مولدات الديزل على متن الطائرة. يمكن استخدام هذه الطاقة أيضًا لشحن بطاريات الشحن. تقلل طاقة الشاطئ بشكل كبير من الانبعاثات والضوضاء واستخدام الوقود في مناطق الموانئ.

تعمل معظم المنافذ الحديثة بالفعل - أو تخطط بنشاط لتشغيل - جميع الأنظمة الكهربائية المذكورة أعلاه.

لماذا تعتبر كهربة الموانئ مهمة؟

عادة ما تقع الموانئ بالقرب من المناطق الحضرية المكتظة بالسكان. تؤثر الانبعاثات من معدات الموانئ التي تعمل بالديزل بشكل مباشر على جودة الهواء المحلي والصحة العامة. بالإضافة إلى ذلك، تعد الموانئ والشحن من بين أكبر المساهمين في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية (GHG).

يمثل قطاع النقل ما يقرب من 24% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية المرتبطة بالطاقةمما يجعل تزويد الموانئ بالكهرباء أمرا بالغ الأهمية ليس فقط لتحسين البيئة المحلية بل أيضا لتحقيق الأهداف المناخية العالمية.

يدرك معظم مشغلي الموانئ ذلك وقد قاموا بتضمين استراتيجيات إزالة الكربون في تخطيطهم طويل الأجل. في حين أن الفوائد البيئية غالبًا ما يتم تسليط الضوء عليها باعتبارها المحرك الأساسي، إلا أن المزايا الاقتصادية للكهرباء مقنعة بنفس القدر.

في العديد من البلدان:

• الكهرباء أرخص من وقود الديزل
  
  
• يتم فرض ضرائب على الكهرباء بشكل أقل من الوقود الأحفوري
  
  
• يمكن لاتفاقيات توليد الطاقة في الموقع أو شراء الطاقة (PPAs) أن تقلل تكاليف الكهرباء إلى مستويات شبه هامشية
  
  

ونتيجة لذلك، غالبًا ما توفر معدات المنافذ الكهربائية انخفاض التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) مقارنة بالبدائل القائمة على الوقود.

ما هي التحديات الرئيسية عند تزويد الموانئ بالكهرباء؟

على الرغم من الطموح القوي، غالبًا ما تتقدم عملية تزويد الموانئ بالكهرباء ببطء بسبب ثلاثة تحديات رئيسية:

1. ارتفاع الطلب على الطاقة الكهربائية من المعدات الكهربائية الجديدة
   
   
2. التأثيرات التشغيلية، لا سيما أوقات الشحن وتوافر الأصول
   
   
3. متطلبات الامتثال والسلامة الجديدة المتعلقة بالبنية التحتية ذات الجهد العالي
   
   

من بين هذه العوامل، غالبًا ما يكون توفر الطاقة وسعة الشبكة أهم الاختناقات.

عادةً ما تحدث معدات الموانئ الكهربائية على البنية التحتية للموانئ الحالية. عادة ما يتم توليد الكهرباء في مكان آخر - عن طريق الطاقة الشمسية أو الرياح أو مصادر أخرى - ويتم نقلها إلى الميناء من خلال خطوط الشبكة والمحولات والمحطات الفرعية.

ومع زيادة الطلب على الطاقة، يمكن أن تصبح الشبكة المحلية عاملاً مقيدًا. في كثير من الحالات، لا يمكن ببساطة إضافة المزيد من سعة الطاقة بدون ترقيات الشبكة الرئيسية. غالبًا ما تكون هذه الترقيات:

• خذ من 3 إلى 5 سنوات للإكمال
  
  
• تتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة من قبل المرافق

التحكم في الأمبير وكهربة المنافذ

على مدى السنوات الماضية، طورت Ampcontrol تقنيات رائدة لدعم مشاريع الكهرباء عبر الصناعات الثقيلة، مع كون الموانئ مجال تركيز رئيسي. Ampcontrol هو عضو أساسي في ZEPA (تحالف موانئ الانبعاثات الصفرية)- التي أنشأتها APM Terminals (Maersk) وموانئ دبي العالمية - لتعزيز التزامها بتسريع عمليات الموانئ الخالية من الانبعاثات في جميع أنحاء العالم.

في صميم عروض Ampcontrol هي نظام إدارة الطاقة (EMS) و ال وحدة تحكم أمبيدج، والتي تعمل معًا على تمكين مشغلي المنافذ من:

• مراقبة الأصول الكهربائية والتحكم فيها في الوقت الفعلي
• تحسين استراتيجيات الشحن وتوزيع الطاقة
• التغلب على قيود سعة الشبكة وقيود ذروة الحمل

تسمح هذه التقنيات للمنافذ بالكهرباء على نطاق واسع - دون المساس بالموثوقية التشغيلية أو تكبد تكاليف ترقية الشبكة غير الضرورية.

خارطة طريق التنفيذ المرحلي لكهربة الموانئ

لمواجهة التحديات التقنية والتشغيلية والمتعلقة بالشبكة لكهربة الموانئ، تتبع Ampcontrol نهج تنفيذ منظم ومرحلي. وهذا يضمن سرعة الوصول إلى القيمة مع تمكين قابلية التوسع على المدى الطويل.

المرحلة 1: تكامل ومراقبة أصول الطاقة

في المرحلة الأولى، تقوم Ampcontrol بنشر ملف بنية الشبكة الصغيرة المحلية باستخدام الأجهزة الخاصة بها لإدارة تدفقات الطاقة عبر المنفذ. يتم توصيل جميع أصول الطاقة محليًا عبر وحدة تحكم AmpEdge، مدعومة بحل شبكات آمن لضمان اتصال بيانات موثوق به ومرن.

تم تصميم وحدة تحكم AmpEdge لتعمل دون اتصال بالإنترنت تمامًا إذا لزم الأمر، مما يضمن التشغيل دون انقطاع حتى بدون اتصال بالإنترنت. عند الاتصال، فإنه يرتبط بأمان بسحابة Ampcontrol، مما يتيح المراقبة المركزية وقدرات التحسين المتقدمة.

الهدف الأساسي للمرحلة 1 هو الرؤية. تراقب Ampcontrol استهلاك الطاقة والطاقة عبر جميع الأصول المتصلة من أجل:

• تحديد اختناقات الطاقة وفترات ذروة الطلب
• اكتشاف أوجه القصور ومحركات التكلفة الرئيسية
• إنشاء خط أساس موثوق لقرارات الكهرباء المستقبلية

تتوفر هذه البيانات باستمرار في الوقت الفعلي وتُستخدم أيضًا لإنشاء تنبيهات في حالة الانقطاعات أو الحالات الشاذة أو السلوك غير المعتاد - مما يدعم كلاً من الموثوقية التشغيلية والتخطيط طويل الأجل.

المرحلة 2: إدارة الأحمال الذكية (إدارة الطاقة)

بمجرد إنشاء الرؤية الكاملة، يتم تمكين Ampcontrol إدارة الأحمال الذكية، يشار إليها أيضًا باسم إدارة الطاقة. في هذه المرحلة، يتم توزيع الطاقة ديناميكيًا عبر المعدات الكهربائية لضمان عدم حصول جميع الأصول على ذروة الطاقة في وقت واحد.

من خلال تنسيق الشحن واستخدام الطاقة، يمكن للمنافذ تقليل الحد الأقصى للطلب على الطاقة بشكل كبير دون التأثير على العمليات اليومية. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الشحن الذكي للجرارات الطرفية إلى تنظيم جلسات الشحن وخفض أحمال الذروة مع الحفاظ على توفر الأصول.

تستفيد هذه المرحلة من وحدات تحكم AmpEdge الحالية والبنية التحتية للاتصالات، مما يعني عدم الحاجة إلى تثبيت أجهزة إضافية. بعد التدريب، يحتفظ مشغلو الموانئ بالسيطرة الكاملة على المنصة، مع المرونة لتكييف الاستراتيجيات مع تطور العمليات.

المرحلة 3: توليد الطاقة في الموقع وتحسين تخزين الطاقة

في المرحلة الثالثة، تقوم Ampcontrol بتوسيع قدرات التحسين لتشمل التوليد في الموقع وأنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS) واتفاقيات شراء الطاقة (PPAs).

تعمل منصة إدارة الطاقة في Ampcontrol باستمرار على قياس الأحمال غير المنضبطة وتدفقات الطاقة المحسّنة عبر أجهزة شحن EV و BESS. يتم شحن البطاريات بذكاء أثناء:

• فواصل السائق
• فترات توليد الطاقة الشمسية العالية أو المتجددة

ثم يتم تفريغ الطاقة المخزنة خلال فترات ذروة الطلب، مما يقلل الضغط على الشبكة و القضاء على الحاجة إلى ترقيات البنية التحتية المكلفة. كما يعطي النظام الأولوية لاستخدام الطاقة المتجددة المولدة ذاتيًا، مما يقلل بشكل مباشر من تكاليف الطاقة الشهرية.

يشير التوليد في الموقع إلى مصادر الطاقة الموجودة في الميناء أو المتصلة عبر خطوط طاقة مخصصة، مما يزيد من الطاقة المتاحة دون الاعتماد الكامل على الشبكة العامة. تتضمن خيارات الجيل:

• طاقة شمسية
• طاقة الرياح
• توليد الطاقة باستخدام الهيدروجين

جنبا إلى جنب مع تخزين طاقة البطارية، تعمل هذه الحلول على استقرار إمدادات الطاقة، واستيعاب أحمال الذروة، وتحسين مرونة واستدامة عمليات الموانئ بشكل كبير.

تتمتع الموانئ بمستقبل مثير ولكنه مليء بالتحديات عندما يتعلق الأمر بالوقود والعمليات. لقد سحروني منذ الطفولة، والقدرة على العمل مع مشغلي الموانئ الرائدين في مجال الكهرباء والأتمتة هي الدافع الرئيسي لي ولفريقنا.

يواكيم لوهسي، الرئيس التنفيذي لشركة Ampcontrol

الموانئ الرائدة التي توفر الطاقة الكهربائية اليوم

بعض أكبر الموانئ في العالم تسير بالفعل على قدم وساق مع مبادرات الكهرباء. قامت موانئ مثل روتردام وميناء لونج بيتش وميناء مالطا بنشر الجرارات الطرفية الكهربائية والرافعات وأنظمة الطاقة الساحلية.

في Ampcontrol، نحن متحمسون لدعم موانئ المستقبل - مساعدة المشغلين على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وخفض تكاليف التشغيل، وتمكين النقل المستدام على نطاق عالمي.