تصميم ومحاكاة لنموذج منظومة توليد الطاقة النظيفة لحي سكني لمدينة مستدامة في ليبيا

الملخص

يشهد العالم في العقود الأخيرة توسعاً ملحوظاً في توظيف تقنيات الحوسبة المتقدمة وأنظمة المحاكاة الهندسية لدعم منهجيات التصميم واتخاذ القرار في مشاريع البنية التحتية. وقد ساهم هذا التطور في تمكين الباحثين من تطوير نماذج طاقة مبتكرة تُعالج التحديات التي تواجه المدن الحديثة، وخاصة تلك المرتبطة بالاستدامة وإدارة الموارد. وبالنظر إلى موقع ليبيا الجغرافي في حزام الإشعاع الشمسي ذي الكثافة العالية، فإن توظيف الطاقة الشمسية لتصميم منظومات مدن مستدامة يُعد توجهاً استراتيجياً وواعداً.

تهدف هذه الدراسة إلى تطوير وتصميم ومحاكاة نموذج متكامل لتوليد الطاقة النظيفة وإنتاج الهيدروجين الأخضر، تمت تسميته “منظومة نماء الطاقة”، ليعمل كحل تقني لدعم نموذج لمدينة مستدامة ذكية في ليبيا. يعتمد النموذج على الدمج بين نظام التحليل الكهربائي القلوي، والألواح الشمسية الكهروضوئية، وخلايا الوقود من نوعPEM ، إضافة إلى منظومة تحكم متكاملة. تم اختيار مدينتي طرابلس وغدامس كدراسة حالة بهدف تقييم تأثير الموقع الجغرافي على أداء المنظومة، وذلك باستخدام برامج المحاكاة  Aspen Plus و EES وإجراء معايرة دقيقة للنموذج.

أظهرت نتائج المحاكاة أن نموذج المنظومة المقترحة قادرة على تحقيق الاكتفاء الذاتي الكامل من الكهرباء والوقود للمدينة المستدامة الذكية، بل تتجاوز ذلك إلى إمكانية التصدير خلال أشهر ذروة الإشعاع الشمسي، مما يفتح آفاقاً اقتصادية مستدامة. كما أثبتت النتائج أن المنظومة تتمتع بمرونة عالية تسمح بتطبيقها في مختلف المدن الليبية، مع اختلاف عدد الألواح الشمسية المطلوبة وفقاً للظروف المناخية لكل منطقة.