كيف تقوم البرمجيات والشبكات الذكية بتحويل الأتمتة في قطاع الطاقة العالمي

(MENAFN- أخبار الروبوتات والأتمتة) من الروبوتات إلى الشبكات الذكية: كيف تقود البرمجيات حقبة جديدة من أتمتة الطاقة

20 نوفمبر 2025 بقلم David Edwards

** من طائرات درون لفحص الروبوتات وهي تتجول في مزارع الطاقة الشمسية إلى توربينات رياح يتم تحسينها بواسطة الذكاء الاصطناعي وتضبط نفسها في الوقت الحقيقي، تعيد الأتمتة في مجال الطاقة المتجددة تشكيل طريقة بنائنا لأنظمة الطاقة ومراقبتها وصيانتها.**

تجاوز الإنفاق العالمي على التحول الرقمي في قطاع الطاقة 70 مليار دولار في 2024، وفقًا للوكالة الدولية للطاقة (IEA)، حيث تتسابق المرافق على تحديث البنية التحتية وتحقيق أهداف الاستدامة المتزايدة.

في جميع أنحاء العالم، يعمل ارتفاع الطلب على الطاقة وأهداف المناخ والسعي إلى الكفاءة على تسريع هذا التحول نحو بنية تحتية أذكى وأكثر ترابطًا.

ما بدأ من روبوتات تجمع السيارات وتفحص خطوط الأنابيب، تطور الآن إلى منظومات طاقة ذكية مدعومة بالبيانات والذكاء الاصطناعي وشبكات ذاتية التحسين.

وهنا تدخل أنظمة إدارة الطاقة (EMS) والذكاء الاصطناعي في أنظمة الطاقة وأتمتة الشبكات الذكية. تصبح هذه التقنيات بهدوء هي العمود الفقري لعمليات الطاقة الحديثة – لضمان أن الطاقة لا تُنتَج بشكل مستدام فحسب، بل تُدار بذكاء أيضًا.

الروبوتات والأتمتة في الخط الأمامي من الطاقة

كانت الروبوتات تعني أذرعًا دقيقة في المصانع. أما الآن، فهي درونات تراقب مزارع الطاقة الشمسية، ومركبات جوالة ذاتية القيادة تفحص خطوط الكهرباء، وروبوتات صيانة تتحكم بها أنظمة الذكاء الاصطناعي داخل توربينات الرياح. لكن لا يمكن تحقيق هذا المستوى من الدقة دون البرمجيات التي تربط كل جزء متحرك وتخلق الأتمتة.

عبر قطاع الطاقة، لم تعد الروبوتات والأتمتة محصورة في أرضيات المصانع – بل هي خارجها في الميدان، وتعيد تعريف كيفية مراقبة البنية التحتية وصيانتها وإدارتها:

وبالتالي، في قطاع الرياح، تُحوِّل الأذرع الروبوتية وروبوتات التسلق إجراءات الصيانة. طورت شركات مثل BladeBUG وAerones روبوتات قادرة على تنظيف وإصلاح وفحص شفرات التوربينات حتى 80 مترًا فوق سطح الأرض، ما يقلل فترات التوقف ويحسن سلامة العاملين.

وفي الوقت نفسه، في عمليات الغاز والهيدروجين والزيت، تراقب المركبات المائية ذاتية القيادة (AUVs) وروبوتات فحص خطوط الأنابيب التآكل والتسربات وعدم انتظام التدفق بدقة تصل إلى مليمتر واحد – وهي مهمة كانت تعتمد في السابق على تدخل بشري مكلف.

على سبيل المثال، تنشر ExRobotics روبوتات مقاومة للانفجار في المصافي ومحطات الغاز، ما يتيح مراقبة على مدار الساعة في المناطق الخطرة.

خلف كل فحص روبوتي كهذا وأجهزة استشعار آلية، توجد طبقة متقدمة من برمجيات الشبكة الذكية وأنظمة إدارة الطاقة (EMS) التي تفسر البيانات وتتوقع الأعطال وتوازن منظومة الطاقة بأكملها.

تتيح هذه البنية التحتية الرقمية – من خلال دمج أنظمة SCADA وأجهزة استشعار IoT وتحليلات الذكاء الاصطناعي – اتخاذ قرارات في الوقت الحقيقي عبر الأصول الموزعة.

بدون أساس البرمجيات هذا، حتى أكثر الروبوتات تقدمًا سيكون أداؤها بمعزل عن غيره بدلًا من العمل بتزامن مع منظومة الأتمتة الأوسع في مجال الطاقة.

البرمجيات الأساسية التي تشغّل أتمتة الطاقة

البرمجيات هي طبقة الذكاء التي تسمح لشبكات الطاقة الحديثة بأن توازن الطلب تلقائيًا، وتتوقع أعطال المعدات، وتتكيّف في الوقت الحقيقي مع الأحمال المتغيرة من مصادر الطاقة المتجددة.

وهنا تحدث عملية التحول الحقيقية – في أنظمة قادرة على جمع البيانات الضخمة من الوقت الحقيقي ومعالجتها والتصرف بناءً عليها من آلاف الأصول الموزعة.

من التحليلات التنبؤية إلى التداول اللامركزي، تشكل هذه التقنيات العمود الفقري الرقمي للشبكة الحديثة. لنلق نظرة على المكونات الأساسية التي تقود هذه الثورة الذكية.

1. أنظمة إدارة الطاقة (EMS) – العقل المدبر للشبكة

تُعد أنظمة إدارة الطاقة الجهاز العصبي المركزي لعمليات الطاقة الحديثة. فهي تجمع وتحلل كميات هائلة من البيانات الفورية من مصفوفات الطاقة الشمسية ومزارع الرياح وشبكات شحن المركبات الكهربائية والمنشآت الصناعية، لتحسن الإنتاج والاستهلاك والتخزين في أجزاء من الثانية.

في الواقع، يمكن لمنصات EMS تقليل هدر الطاقة بما يصل إلى 20% وتحسين دقة التنبؤ بالأحمال بنسبة 15-25%، وفقًا لتقارير IEA وSchneider Electric. كما أنها ضرورية لموازنة توليد الطاقة المتجدد المتقطع مع استقرار الشبكة، عبر اتخاذ قرار تلقائيًا بشأن متى يتم السحب من مرافق التخزين أو تغذيتها منها.

2. SCADA والحوسبة الطرفية – تحكم في الوقت الحقيقي دون تأخير

ما كانت تفعله أنظمة التحكم والإشراف وقياس البيانات البسيطة (SCADA) سابقًا تطورت إلى محركات قرار ذكية موزعة.

وبالاقتران مع الحوسبة الطرفية، تقوم منصات SCADA الحديثة بمعالجة البيانات محليًا، مما يسمح لتوربينات الرياح أو السدود الكهرومائية أو منصات بحرية بتعديل التشغيل فورًا، حتى عندما تكون قابلية الاتصال بالخوادم المركزية محدودة.

على سبيل المثال، تقوم أنظمة SCADA المدعومة بالحوسبة الطرفية لدى GE Renewable Energy بضبط زوايا التوربينات بدقة باستمرار بناءً على سرعة واتجاه الرياح، ما يساعد على تحسين كفاءة التقاط الطاقة بما يصل إلى 5% في الظروف المتغيرة.

3. الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي – التنبؤ بما لا يمكن التنبؤ به

الذكاء الاصطناعي هو القوة الهادئة وراء أتمتة الطاقة. تقوم خوارزميات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي بتحليل البيانات التاريخية والبيانات المباشرة للتنبؤ بارتفاعات الطلب واكتشاف الحالات الشاذة وحتى التنبؤ بإخفاقات المكونات قبل وقوعها.

تقدّر دراسة من McKinsey أن الصيانة التنبؤية المدعومة بالذكاء الاصطناعي يمكن أن تقلل تكاليف التوقف بنسبة 10-40% وتمدد عمر المعدات بشكل ملحوظ.

تستخدم المرافق الآن نماذج تعلم آلي للتنبؤ بارتفاع حرارة المحولات قبل أسابيع أو لتحسين جدولة تشغيل تخزين البطاريات بناءً على توقعات الطقس وأسعار السوق – وهو أمر يتعذر تحقيقه بالمراقبة اليدوية وحدها.

4. التوائم الرقمية – محاكاة مستقبل الطاقة

تعيد تقنية التوأم الرقمي تعريف كيفية تخطيط المشغلين وصيانة الشبكات المعقدة للطاقة. تتيح هذه النسخ الافتراضية من الشبكات ومزارع الرياح وحتى المدن بأكملها للمهندسين محاكاة سيناريوهات “ماذا لو” (مثل ارتفاع مفاجئ في الطلب أو أعطال النظام) وتعديل العمليات بشكل استباقي.

ووفقًا لـ Deloitte، يمكن أن يؤدي اعتماد التوائم الرقمية في قطاع الطاقة إلى تقليل الأعطال غير المخطط لها بنسبة تصل إلى 30% وتحسين صمود الشبكة بشكل ملحوظ. فعلى سبيل المثال، تستخدم Siemens Energy التوائم لاختبار تكوينات التوربينات قبل النشر، ما يقلل وقت النمذجة لعدة أشهر.

5. البلوك تشين والأمن السيبراني – تأمين الشبكة اللامركزية

مع ازدياد لامركزية الشبكة عالميًا، تحدث معاملات الطاقة بشكل متزايد على مستوى“المتناهية الصغر” (بين المنتجين والمستهلكين وحتى المنازل الذكية). تضمن منصات التداول في الطاقة المبنية على البلوك تشين الشفافية وقابلية التتبع، مما يسمح بتبادلات طاقة آمنة من نظير إلى نظير.

مشروعات مثل Powerledger وWePower تقوم بالفعل بتجربة حلول بلوك تشين تسجل كل كيلوواط-ساعة يتم بيعها أو مشاركتها، لضمان مسارات بيانات لا يمكن العبث بها.

وفي الوقت نفسه، يتم دمج أنظمة الأمن السيبراني المدعومة بالذكاء الاصطناعي لحماية البنية التحتية الحيوية من التهديدات السيبرانية المتزايدة، والتي زادت بأكثر من 60% في قطاع الطاقة منذ 2021، وفقًا لـ IBM Security.

الشبكات الذكية: الجمع بين أفضل حلول الأجهزة والبرمجيات للطاقة

تمثل الشبكات الذكية التطور التالي في توزيع الطاقة – انتقالًا من أنظمة ثابتة أحادية الاتجاه إلى شبكات ديناميكية ذكية توازن بين التوليد والاستهلاك في الوقت الحقيقي.

لكن القوة الحقيقية لهذه الشبكات تكمن في البرمجيات التي تدمج آلاف الأجهزة المتصلة، من عدادات المنازل الذكية إلى المحطات الفرعية الصناعية، داخل منظومة واحدة تستجيب بسرعة.

ووفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية، يمكن للشبكات الذكية تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي بما يصل إلى 12% وتقليص مدة حالات الانقطاع بنسبة تقارب النصف عبر اكتشاف الأعطال تلقائيًا وقدرات “الشفاء الذاتي”.

على سبيل المثال، يستخدم نظام ABB’s Ability Smart Grid ومنصة Siemens’ Spectrum Power تحليلات مدعومة بالذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالطلب واكتشاف الأعطال وتنسيق موارد الطاقة الموزعة (DERs) – لضمان مستويات جهد ثابتة حتى عندما تتقلب مصادر الطاقة المتجددة.

تعمل منصات إدارة الشبكات الذكية المدعومة بالذكاء الاصطناعي وIoT وتحليلات بيانات متقدمة، والمراقبة في الوقت الحقيقي، على معالجة الإشارات القادمة من آلاف أجهزة الاستشعار باستمرار، والتنبؤ بالأعطال وموازنة إدخال الطاقة المتجددة ومنع حالات الانقطاع قبل حدوثها.

لا تعمل برمجيات الشبكة الذكية على تحسين تدفق الكهرباء فقط؛ بل إنها تحول المستهلكين إلى مشاركين نشطين في منظومة الطاقة. ومن خلال العدادات الذكية ولوحات التحكم المحمولة، يمكن للمستخدمين مراقبة أنماط استهلاكهم وتعديلها، مما يقلل الهدر والتكاليف.

باختصار، إذا كانت أنظمة EMS هي عقل أنظمة الطاقة الحديثة، فإن برمجيات الشبكة الذكية هي النسيج الرابط – الذي يربط الأجهزة والبيانات والقرارات داخل شبكة واحدة متكاملة التنظيم وتعمل ذاتيًا.

ومع تقدم هذه التقنيات، تتطور شبكات الطاقة إلى أنظمة مستقلة وقابلة للتحسين الذاتي. تعطي الأجهزة المتانة والدقة؛ وتضيف البرمجيات البصيرة والقدرة على التكيف. معًا، تخلق شبكات لا تكتفي بتوفير الطاقة فحسب، بل “تتعلم” و“تعدل” وتستمر بالعمل من تلقاء نفسها.

التحديات المتعلقة بالدمج والأمن والمهارات

الطريق نحو أتمتة طاقة كاملة ليس مباشرًا إطلاقًا، إذ توجد بعض القضايا الملحة التي ينبغي معالجتها:

** أنظمة قديمة قدم الزمن**: تواجه المرافق ومقدمو الطاقة مسألة موازنة دقيقة: تحديث البنية التحتية الموروثة مع الحفاظ على العمليات مستقرة وآمنة. تعتمد العديد من الشبكات ما زالت على أنظمة SCADA القديمة التي بُنيت قبل وقت طويل من ظهور الحوسبة السحابية أو الذكاء الاصطناعي. ووفقًا لـ Deloitte، فإن أكثر من 70% من البنية التحتية العالمية للطاقة عمرها أكثر من 25 عامًا، ما يجعل دمجها مع المنصات الرقمية الحديثة مكلفًا وتتطلب جهدًا تقنيًا كبيرًا.

** ثغرات الأمن السيبراني**: مع ازدياد ترابط الشبكات، تزداد معها نقاط ضعفها. أفاد مؤشر IBM’s X-Force Threat Intelligence Index 2024 بزيادة 60% في الهجمات السيبرانية على قطاع الطاقة منذ 2021، حيث يستهدف معظمها شبكات التكنولوجيا التشغيلية (OT) التي تتحكم في الأصول المادية. ويجعل التحول نحو شبكات موزعة ومُعرّفة بالبرمجيات من الصعب الحفاظ على مستوى أمني ثابت عبر آلاف نقاط النهاية بدءًا من العدادات الذكية وحتى توربينات الرياح.

** أخصائيون غير كافيي المهارة**: التحدي الثالث بشري وليس تقنيًا. يتطلب انتقال الطاقة قوة عاملة تجيد علوم البيانات والأتمتة والذكاء الاصطناعي – لكن الطلب العالمي على هؤلاء المتخصصين يفوق بكثير المعروض. وتشير مراجعة حديثة لـ IEA إلى أن قطاع الطاقة النظيفة سيحتاج إلى 14 مليون عامل جديد ماهر بحلول 2030، كثيرون في وظائف لم تكن موجودة قبل عقد من الزمن. وبدون إعادة تأهيل مهني مناسبة، قد تتعرض حتى أفضل التقنيات لضعف الأداء.

رغم هذه العوائق، ما زالت الابتكارات تتسارع. يتحرك قطاع الطاقة نحو منظومات قابلة للتشغيل المتبادل وقابلة للتعاون تمزج SCADA وEMS وIoT وAI داخل عمود فقري رقمي موحّد.

تعمل شركات مثل Siemens وHitachi Energy وABB وغيرها بالفعل على ريادة حلول هجينة تجعل دمج الأنظمة القديمة أكثر سلاسة ويجعل الأمن السيبراني أكثر استباقية. إنها عملية تحول معقدة، لكنّها تعيد بالفعل تشكيل الطريقة التي ينتج بها العالم طاقته ويديرها ويحميها.

التطلع إلى المستقبل: أنظمة طاقة مستقلة ومستدامة

وضعت مرحلة الروبوتات الصناعية الأساس للكفاءة. أما عصر أنظمة الطاقة الذكية فيعيد تعريف مفهوم الاستدامة.

من المراقبة في الوقت الحقيقي إلى التحكم التنبؤي، تقوم البرمجيات بتحويل أنظمة الطاقة إلى شبكات حية تفكر وتتكيف وتتطور. شبكات شفاء ذاتي تقوم بتشخيص الأعطال وإصلاحها تلقائيًا.

شبكات صغيرة مدعومة بالذكاء الاصطناعي تعمل بشكل مستقل أثناء حالات الانقطاع. توائم رقمية تحاكي مدنًا كاملة لتحسين كفاءة الكربون.

ومع تسارع الأتمتة في عملية خفض الكربون، تصبح البرمجيات الكامنة وراء هذه الأنظمة هي البطل الحقيقي – البنية التحتية غير المرئية التي تمكّن مستقبلًا للطاقة مستدامًا وقادرًا على الصمود.

لذلك، بالنسبة لشركات الطاقة ذات الرؤية المستقبلية، لم يعد السؤال هو ما إذا كانت الأتمتة ستعيد تشكيل القطاع – بل مدى سرعة انضمامهم إلى عملية التحول.

MENAFN20112025005532012229ID1110375161