تقنيات الذكاء الاصطناعي حلّ مثالي لتوليد الطاقة المتجددة

وكيل معهد الإبداع وريادة الأعمال للدراسات العليا بجامعة أم القرى ل « اليوم »:

اقتحمت تقنيات الذكاء الاصطناعي استخدام كثير من تطبيقات الطاقة التقليدية والمتجددة على مستوى دول العالم، إذ تعتبر من الحلول الواعدة لمشغلي الطاقة الشمسية خاصة عند دمجها بالنماذج العالمية للتوقع العددي للطقس.
وتعتبر المملكة من الدول الغنية بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح، لوقوعها في مركز الحزام الشمسي، والتي تعتبر من المصادر المتجددة والصديقة للبيئة.
وفي حديثه ل «اليوم»، قال أستاذ الذكاء الاصطناعي المساعد ووكيل معهد الإبداع وريادة الأعمال للدراسات العليا والبحث العلمي بجامعة أم القرى الدكتور ماجد بن سعيد المرعشي: إن تقنيات الذكاء الاصطناعي تمثل أحد الحلول التي تم استخدامها كثيرا في العديد من تطبيقات الطاقة التقليدية والمتجددة. وكشف عن تحول الكثير من الشركات الحديثة نحو دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي بالتقنيات الأخرى، مما أوجد لها مزيدا من الفرص في الوظائف والمميزات، مؤكدا أن هذه التقنيات تتميز بتمثيل المعرفة والمعلومة بطريقة تحاكي عمل العقل البشري، ومن ثم استثمار قدرة الحواسيب على المعالجة السريعة لها.
حلول واعدة للطاقة الشمسية
يؤكد الدكتور ماجد المرعشي، أن تقنيات الذكاء الاصطناعي تعتبر من الحلول الواعدة لمشغلي الطاقة الشمسية خاصة عند دمجها بالنماذج العالمية للتوقع العددي للطقس، حيث أثبتت دراسات أوروبية وأمريكية هذه الفرضية، وبدأت مراكز طاقة عالمية بتبني هذا الحل في ظل وجود البيئة التقنية والمعلوماتية اللازمة في تلك البلدان،
وأضاف؛ تتميز تقنيات الذكاء الاصطناعي بتمثيل المعرفة والمعلومة بطريقة تحاكي عمل العقل البشري، ومن ثم استثمار قدرة الحواسيب على المعالجة السريعة لها، لذلك فإن الكثير من الشركات الحديثة تحوّلت نحو دمج الذكاء الاصطناعي بالتقنيات الأخرى، مما أوجد لها مزيدا من الفرص في الوظائف والمميزات، ولا يخفى على الجميع ما قاله رئيس شركة قوقل مؤخراً، حينما أشار إلى أن براءات الاختراع والقفزات التقنية في المستقبل ستكون عالة على تقنيات الذكاء الاصطناعي.
ولفت إلى أن الحكومة الفرنسية قامت بدعم باحثين لتطوير نظام محاكاة مبني على دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي ونماذج التوقع العددي للطقس لخمس مدن فرنسية على البحر المتوسط؛ والتي تتميز بسرعة التغيرات في حالة الجو، حيث أثبت الباحثون بدرجة كبيرة قدرة هذه الأنظمة على التوقعات عالية الدقة لمائة ساعة قادمة حيث وصلت نسبة الخطأ إلى أقل من 4 بالمائة وهي نسبة تعني الكثير لمشغلي الطاقة.
واسترسل «المرعشي»: إن البشرية -في طريقها نحو الحصول على الطاقة- قد واجهت ومازالت تواجه مشكلات كبيرة تؤثر في استدامة مصادر الطاقة أو تؤثر في البيئة وصحة الإنسان والحيوان في هذا الكوكب والتي ارتبطت بشكل مباشر بمصادر الطاقة التقليدية كالنفط والغاز والفحم.
وفي ظل الثورات الصناعية العالمية والتي لم تلتفت لهذه المتغيرات الهائلة والتي وصلت إلى حد أن التلوث الصناعي الناشئ من هذه الطاقة يهدد نصف غابات الشمال الأوروبي بالأمطار الحمضية فضلا عن آثارها على صحة الإنسان والحيوان.
وأشار إلى أن الطاقة المتجددة ظهرت وعلى رأسها الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كبديل للطاقة التقليدية؛ ومثال على الطاقة النظيفة التي ليست لها أضرار مدمرة للبيئة، وكما يعلم الجميع، فليس النفط وحده هو ما حبانا الله به في هذه المنطقة كمصدر للطاقة، بل إن بلادنا -ولله الحمد- تقع في مركز الحزام الشمسي وتعتبر من الدول الغنية بهذه الطاقة.
الحاجة للدعم وتنمية الاستثمارات
ولفت إلى أنه في ظل النمو السنوي لمبيعات منتجات الطاقة الشمسية والذي تحفّزه النجاحات التي يحققها العلماء في رفع كفاءة أنظمة الطاقة الشمسية بشكل متواصل، وكذلك زيادة الاستثمارات الرأسمالية الكبيرة في هذا القطاع والتي تساهم بخفض الأسعار، فإن مستقبلا واعدا ينتظر هذه الطاقة خاصة في كون المصادر الأخرى ناضبة وغير متجددة.
وتابع «المرعشي» إن تقنيات وأنظمة الطاقة الشمسية ليست مجردة من المشكلات، فهي أيضا لديها كثير من التحديات التي تؤخر اعتمادها كمصدر طاقة بنسب معتبرة في كثير من الدول، و بعض هذه المشكلات يحتاج إلى مزيد من الأبحاث والتطوير وبعضها يحتاج إلى مزيد من الدعم وتسهيل الاستثمارات وبعضها الآخر قد وصلت التقنيات الذكية إلى حلول عمليه له.
وأكد أن من التحديات التقنية الأهم التي قد تواجه المملكة والتي يمكن تجاوزها بإذن الله من خلال حلول ذكية؛ التقنيات الحالية التي تتعلق بالكفاءة وهي أنها في أحسن حالاتها اليوم قادرة فقط على استثمار مابين 15-20% من الإشعاع الشمسي الساقط، والذي يتراوح بين 150 إلى 200 واط للمتر المربع في الساعة الواحدة، بينما تمد الشمس هذا المربع بما يصل إلى 1800 واط، وفي معدله إلى 1376 واط للمتر المربع، مما يعني أن مزيدا من الأبحاث والتطوير مطلوب للحصول على النسبة الكبيرة المتبقية، وفي كل مرة يتقدم العلماء بتطوير متميز لكفاءة هذه الخلايا، نجد أن المزيد من المستخدمين حول العالم يتجهون نحو هذه الطاقة.
وقال: «نحن في المملكة كغيرنا من دول العالم في هذا الشأن، ننتظر مزيدا من العلماء لتطوير الخلايا الشمسية وقد نرى بعض القفزات التقنية قريبا عند دمج هذه التقنيات بتقنيات النانو».
وأوضح «المرعشي»: إنه من المشاكل الأخرى والتي تتمثل في اعتمادها على حالة الطقس وعدد ساعات سطوع الشمس والتي يصعب التكهن بها بشكل يعتمد عليه، هذه المشكلة تعني عدم ضمان استمرارية وجود الطاقة في كل الأوقات، حيث إن كمية الإشعاع الساقط في أي نقطة على وجه الأرض يختلف باختلاف عوامل كثيرة بعضها ثابت وبعضها متغير.
وواصل حديثه: فمثلا، من العوامل الثابتة، الموقع الجغرافي والطبوغرافيا وشكل الأرض في تلك النقطة وارتفاعها عن سطح الأرض، بينما تؤثر عوامل أخرى بشكل متغير وكبير؛ مثل وجود الغيوم ودرجة الحرارة والرياح والغبار والرطوبة وغيرها.
استحالة بيانات كافية للمحطات
وواصل المرعشي حديثه: «كما يعلم الجميع درجة الصعوبة في التكهّن بها بشكل يعتمد عليه فضلا عن استحالة وجود بيانات تاريخية كافية لمحطات رصد في كل مكان في حين تبقى بيانات الأقمار الصناعية غير دقيقة بشكل كاف، وتتمثل المشكلة في هذا الأمر في أن الشركات أو الأفراد المشغّلين لهذه الأنظمة قد يواجهون انقطاعا غير متوقع للطاقة في بعض الأوقات بسبب عدم القدرة على التوقّع الصحيح لحالة الطقس، ومن ثم يؤثر على التخطيط والتشغيل لموارد الطاقة.
وأضاف: يلجأ المشغّلون للطاقة الشمسية حول العالم لتجاوز هذه المشكلة إلى دمج أنظمة الطاقة التقليدية بأنظمة الطاقة المتجددة وتشغيلها بشكل يحقق الاستفادة الأكبر من الطاقة المتجددة ويضمن عدم انقطاع الطاقة عن المشتركين، ولكن هذا الأمر أيضا لا يخلو من صعوبات ترجع في معظمها إلى صعوبة التخطيط والتشغيل في ظل عدم وجود أنظمة توقعات للطاقة الشمسية يعتمد عليها في بناء قرارات التشغيل في هذه الأنظمة.
بل إن هذا الأمر يؤثر بشكل كبير في قرارات الاستثمار للطاقة المتجددة أو حتى المدمجة لكبريات الشركات، ونرى الكثير منها يحجم عن الدخول في الاستثمار في بعض دول العالم حين تغيب البيانات التاريخية لكميات الإشعاع الشمسي التي تمثل أهم المعلومات التي تبنى عليها دراسات الجدوى.
وأبان الدكتور ماجد؛ ولتصور الأمر فإن اختيار الموقع الذي ستكون عليه هذه المشروعات يمثل أهم قرار بالنسبة لهذه الشركات وقد يعني اختيار موقع يستقبل أقل أو أكثر ب 5% من الإشعاع الشمسي المتوقع، الملايين من الدولارات خسارة أو ربحا.
«أطلس» لمساعدة صناع القرار
ولفت «المرعشي» إلى أن قيام مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة لتجاوز هذا المشكلات في الواقع المحلي، بإطلاق مشروع أطلس وهو مشروع جبّار يهدف إلى مساعدة صناع القرار والمستثمرين، وكذلك الباحثون في تجاوز مشكلة قلة البيانات اللازمة لدراسات الجدوى والتخطيط التقني لحلول الطاقة المتجددة بالمملكة.
واسترسل: هذا الأطلس الوطني المصمم والمطور بهدف قياس مصادر الطاقة المتجددة والرصد البيئي، هو عبارة عن بوابة إلكترونية شاملة وتحوي قاعدة بيانات عن موارد الطاقة المتجددة بمختلف مناطق المملكة بما فيها البيانات الجغرافية والمناخية الشاملة التي يمكن استخدمها لتحديد موارد الطاقة المتجددة.
وأضاف؛ تتمثل الخطوة الأولى التي قامت بها مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة بإنشاء أكثر من خمسين محطة رصد جديدة بدأت العمل من عام 2013م بالإضافة إلى الاستفادة من المحطات السابقة التابعة لمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية.
وأشار إلى أن هذا المشروع أيضا لا يكفي لتجاوز هذا التحدي العالمي والوطني، فالمملكة بمساحاتها الشاسعة ونظرا لعدم وجود بيانات تاريخية كافية لمستويات الإشعاع الشمسي لمختلف مناطق المملكة قبل هذا المشروع الواعد، فإن الحاجة ملحّة لإيجاد حلول تقنية أخرى تساهم في حل هذا الإشكال.
والأمر الآخر، يتمثل في أن البيانات التاريخية في حال كونها كافية وفي مدى زمني طويل تفيد في دراسات الجدوى الاقتصادية لمشروعات الطاقة والتخطيط بعيد الأمد لموارد الطاقة، ولكنها لا تكفي لاتخاذ القرارات اليومية والأسبوعية اللازمة لتشغيلها بكفاءة عالية خاصة في ظل الحاجة لدمجها مع موارد الطاقة التقليدية الأخرى، وقد يعني هذا في كثير من الأحيان فشلا لمشروعات مستقبلية بسبب هذا الأمر.
وأضاف «المرعشي» إن من أهم الحلول الذكية لهذه المشكلة تكوين مراكز متقدمة للنمذجة والمحاكاة الذكية تعتمد على الحوسبة العالية الأداء (super computers) في سبيل الحصول على التوقع قريب وبعيد المدى لكميات الإشعاع الشمسي الساقط في أي نقطة بالمملكة بشكل موثوق ويعتمد عليه.
وقد تقدّم العلم بشكل كبير في هذا المجال وتقدم أنظمة التوقع العددي للطقس وأنظمة الذكاء الاصطناعي منفردة أو بدمجها معا حلولا متعددة لهذه المشكلة بدرجة كفاءة كبيرة يعرفها المتخصصون، والمشكلة التي تواجه مثل هذا الحل في واقعنا المحلي تتمثل في الحاجة إلى مراكز حوسبة عالية الأداء تقوم بتشغيل هذه الأنظمة بشكل مستمر لكي تقدم التوقعات القريبة المدى من ساعة وحتى أسبوع بدرجة عالية من الدقة، ومن ثم تقدّم خدماتها للشركات والمستثمرين.
وأضاف؛ وفي هذا الإطار تحسن الإشارة إلى تدشين جامعة الملك عبدالعزيز قريبا للكمبيوتر عالي الأداء «عزيز» ومن قبله «شاهين» الذي أطلقته جامعة الملك عبدالله للعلوم والتكنولوجيا قبل سنوات، والتي تمثل أمثلة لبيئة تقنية مناسبة لتشغيل مثل هذه الأنظمة، ولعل الحاجة الكبيرة لمثل هذه المراكز تتجاوز الجانب البحثي إلى تقديم خدمات معلوماتية في الوقت الحقيقي أو على الأقل في وقت يسمح باتخاذ القرارات اللازمة لمشغلي الطاقة المتجددة.
أولوية لتخصصات الطاقة بالجامعات
وبيّن «المرعشي» أن الخطة الوطنية للعلوم والتقنية والابتكار والتي تشرف عليها مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية أكدت أولوية توجّه الجامعات ومراكز الأبحاث والباحثين السعوديين وشركات التطوير المحلي نحو مصادر الطاقة المتجددة وبخاصة الطاقة الشمسية.
وحددت ضمن أهدافها؛ التركيز على قياس موارد الطاقة الشمسية وأبحاث تحلية المياه بالطاقة الشمسية وتحسين كفاءة الخلايا الشمسية، وقد دعمت الكثير من المشاريع البحثية لباحثين سعوديين من خلال وحدات العلوم والتقنية المتوزعة في الجامعات والوزارات بهدف استثمار الكفاءات المحلية المتخصصة في هذا الشأن.
وختم «المرعشي» حديثه بقوله: «بقي أن نشير إلى أن أمامنا في المملكة مهمة وتحديات كبيرة فيما يتعلّق باستثمار الطاقة الشمسية تتركز في بناء الموارد البشرية والخبرات ودعم الباحثين مع تسهيل الاستثمارات ودعمها في هذا المجال، بالإضافة إلى ما تقوم به مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة من بناء القاعدة الاقتصادية والمعلوماتية والتنظيمية لهذا الهدف الكبير».
تقنيات الذكاء الاصطناعي تعتبر من الحلول الواعدة لمشغّلي الطاقة