معظم الناس لديهم فكرة عن ماهية "الشبكة" ، ولكن غالبًا ما يكون ذلك بشكل عام جدًا. في حين أنه قد يكون من السهل تحديد مكونات الشبكة مثل خطوط الطاقة والمعدات الكهربائية ، فإن فهم الأعمال الداخلية للشبكة الكهربائية قد يبدو غامضًا عند محاولة تصور شبكة وطنية من مولدات الطاقة والأسلاك والمنازل والمباني.

لوضعها في مصطلحات بسيطة ، دعنا نستكشف ماهية الشبكة حقًا ، وكيف تعمل الشبكة الكهربائية ، ولماذا يتم استخدام الشبكة ، وكيف تعمل شبكة الكهرباء الحديثة لإنشاء وتوزيع الطاقة عبر أمريكا الشمالية ، وكيف تتكامل الطاقة الشمسية المنزلية في الشبكة.

ما هي الشبكة؟

الشبكة عبارة عن شبكة ضخمة ومترابطة من معدات نقل الكهرباء التي تولد وتزود المستهلكين النهائيين بالكهرباء. تُعرف أيضًا باسم "الشبكة الكهربائية" أو "الشبكة الكهربائية" أو "شبكة الكهرباء" أو "شبكة الطاقة" ، وتوفر الشبكة الوطنية الكهرباء للمستخدمين في المنازل والمباني التجارية ، والعمليات الصناعية الكبيرة على حد سواء.

أين الشبكة؟

ألق نظرة حولك - الشبكة في كل مكان!

هنا في الولايات المتحدة ، تمتد شبكة نقل الطاقة في أمريكا الشمالية عبر البلاد بأكملها ، من أرصفة الشحن في ألاسكا إلى آخر شريط في فلوريدا كيز ، مع ملايين من نقاط الاتصال البيني بينهما.

كمجموع للعديد من الأجزاء الفردية المختلفة ، تتكون الشبكة الوطنية من العديد من الشبكات الإقليمية التي تم ربطها لتشكيل شبكة بين المناطق المأهولة بالسكان في الولايات المتحدة وكندا وأجزاء من المكسيك.

لماذا نحتاج إلى الشبكة الكهربائية؟

إذا سبق لك توصيل شيء ما بمأخذ كهربائي في المنزل ، فأنت تعرف بالضبط سبب حاجتنا إلى الشبكة الكهربائية. من الهواتف المحمولة إلى أجهزة المطبخ وحتى أجهزة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، تعد الكهرباء من ضرورات الحياة العصرية. اليوم ، نستخدم شبكة الطاقة لتشغيل كل جانب من جوانب مجتمعنا تقريبًا ، بما في ذلك النقل والتصنيع والترفيه والمزيد.

لهذا السبب نحتاج إلى الشبكة الكهربائية - حتى يكون الوصول إلى الكهرباء آمنًا ومتاحًا للجميع. في حين أنه من الممكن العيش خارج الشبكة وتوليد الكهرباء الخاصة بك ، فإن الشبكة الوطنية تربط بسلاسة محطات توليد الطاقة بالأشخاص والمنظمات التي تحتاجها لتزويد حياتهم بالكهرباء. على مدار قرن من الزمان ، نمت شبكة الكهرباء في أمريكا الشمالية وتوسعت لتشمل ملايين المستخدمين من أصولها في مدينة نيويورك.

كيف تعمل شبكة الطاقة

على الرغم من كل تعقيداتها ، يمكن تقسيم العمليات الأساسية لشبكة الطاقة إلى ثلاث خطوات بسيطة: التوليد والنقل والتوزيع. بينما يتم تحويل شكل شبكة الطاقة الحديثة بواسطة مصادر جديدة للطاقة ، فإن الوظيفة الأساسية للشبكة المترابطة لمشاركة الموارد بين مستخدمي الكهرباء المتصلين ستبقى دائمًا كما هي.

توليد الكهرباء للشبكة

لكي تدخل الكهرباء إلى الشبكة ، يجب أولاً أن يتم توليدها من مصدر للوقود. في العشرينيات من القرن الحالي ، يتم إنشاء الطاقة القابلة للاستخدام في العديد من الأشكال المختلفة وبقدرات مختلفة في جميع أنحاء العالم.

وفقًا لتوقعات الطاقة قصيرة المدى لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية ، فإن توليد الكهرباء السنوي في الولايات المتحدة في عام 2021 يتكون من حوالي 38٪ من الغاز الطبيعي ، و 22٪ من الفحم ، و 14٪ من مصادر الطاقة المتجددة (الرياح ، والطاقة الشمسية ، والكتلة الحيوية) ، 19 ٪ طاقة نووية و 6٪ طاقة مائية.

رسم بياني يوضح توليد الكهرباء في الولايات المتحدة حسب المصدر لجميع القطاعات من عام 2012 حتى عام 2023 ، ويقارن النسبة المئوية للغاز الطبيعي والفحم والنووية ومصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والرياح والطاقة الكهرومائية ومصادر أخرى.

محطات توليد الطاقة:

بالإضافة إلى المرافق التي تعمل بالفحم والتي تعمل بالغاز الطبيعي والتي ترتبط عادةً بمصطلح "محطة توليد الكهرباء" ، يتم أيضًا توليد كميات هائلة من الكهرباء يوميًا باستخدام السدود الكهرومائية ، وفي المزارع الشمسية التي تبلغ طاقتها عدة ميغاوات ، وعلى التلال المتدحرجة التي تنتشر فيها الرياح التوربينات.

الجيل الموزع:

اليوم ، أصبح من الأسهل الآن على أصحاب المنازل والشركات توليد الكهرباء الخاصة بهم والتي يمكن أيضًا تغذيتها بأمان في الشبكة من خلال الألواح الشمسية والربط البيني للمرافق. في توقعات الطاقة الخاصة بها ، تتوقع EIA أن الطاقة الشمسية على الأسطح السكنية ستشكل ما يقرب من ثلثي قدرة توليد الطاقة الكهربائية الموزعة المتزايدة خلال العامين المقبلين.

نقل الكهرباء عبر الشبكة

بعد إنتاج طاقة الشبكة ، يجب توصيلها إلى أي مكان تحتاج إليه. هنا ، يتم نقل دفعات جديدة من الطاقة السائبة إلى محطات فرعية أصغر من خلال محولات تعدل الكهرباء حتى تتمكن من السفر لمسافات طويلة وبجهد كهربائي عالي. خطوط النقل هذه هي العمود الفقري لشبكة الكهرباء في أمريكا الشمالية.

خطوط النقل سميكة للغاية وعادة ما تكون مدعومة بأبراج معدنية كبيرة. بشكل حاسم ، فهي ثنائية الاتجاه ، مما يسمح بنقل الطاقة ذهابًا وإيابًا. في حين أنه من السهل اكتشافها عند تركيبها في الأعلى ، فإن العديد من خطوط النقل الكهربائي مدفونة بأمان تحت الأرض.

توزيع الكهرباء من الشبكة

أخيرًا ، بعد الوصول إلى محطة فرعية محلية والمرور عبر برج التبديل ، يتم توزيع طاقة الشبكة على المستخدمين النهائيين من خلال خطوط طاقة كهربائية أصغر. في الفولتية المنخفضة ، وبأحجام أرق مقارنة بخطوط النقل ، من المرجح أن تكون خطوط التوزيع مدعومة بأعمدة خشبية ويمكنها فقط نقل الكهرباء في اتجاه واحد ، بعيدًا عن موقع مركزي.

في المرحلة الأخيرة من سلسلة إمداد الطاقة ، يتم تسجيل الكهرباء الموزعة على المنزل أو العمل التجاري بواسطة عداد الكهرباء الخاص بالممتلكات. في هذه المرحلة ، يتم بيع الكهرباء للمستهلك النهائي بسعر سكني أو تجاري من قبل شركة الكهرباء المحلية.