محتوى الصفحة
تبدو الطاقة الكهرومائية بسيطة حتى يقلّ الماء. فالقدرة تعتمد على السمت والتدفق، والسمت يعتمد على الخزان، والخزان يعتمد على التدفق الداخل والتبخر وكل قرار اتُّخذ في الأشهر السابقة. برنامج محاكاة التوأم الرقمي للطاقة الكهرومائية يضع هذه السلسلة كاملة أمام الطلاب ويتيح لهم تشغيل سنوات في دقائق.
يعيد برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة من أصفان بناء السد العالي في أسوان بمصر، مع بحيرة ناصر والسد الركامي واثنتي عشرة وحدة فرانسيس ومفيض توشكى، كنموذج ثلاثي الأبعاد حيّ. ميزان الخزان ومخطط أداء التوربين والشبكة كلها محسوبة، فيُنتج الجفاف أو الفيضان القياسي الأرقام التي يُنتجها في النموذج لا مشهداً مُعدّاً مسبقاً. هذا الدليل موجّه للجامعات والكليات التقنية ومراكز التدريب في قطر.
حمّل البرنامج والبروشور ودليل المستخدم
يعمل برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة على ويندوز 10 و11. النسخة التجريبية لا تحتاج مفتاحاً ولا بيانات دفع ولا حساباً.
دليل المستخدم متاح أيضاً بالإنجليزية.
ما الذي يحاكيه التوأم الرقمي لـالطاقة الكهرومائية
المحطة المرجعية هي السد العالي في أسوان في مصر. أرقامها مأخوذة من البيانات المنشورة للمشغّل، وتظهر في بطاقة بيانات المحطة داخل البرنامج.
| المشغّل | هيئة تنفيذ محطات التوليد المائية / الشركة القابضة لكهرباء مصر |
|---|---|
| التشغيل | 1967 – 1971 |
| القدرة | 2,100 ميغاواط (12 × 175 ميغاواط توربينات فرانسيس) |
| التقنية | سد ركامي بارتفاع 111 م وطول 3,830 م |
تحتفظ بحيرة ناصر بنحو 132 كم³ من التخزين الحي. ويشغّل التوأم ميزان الخزان (التدفق الداخل والتبخر وتصريف التوربينات والمفيض)، ومخطط أداء التوربين، وتردد الشبكة، وحرارة المولّدات، ويُظهر ما يفعله الجفاف أو الفيضان القياسي أو الصيانة الكبرى بالقدرة المنتجة.
القيم الحية في لوحة المتابعة
تعرض لوحة المتابعة مؤشرات بعلامات الحدود، ورسوماً بيانية للاتجاهات على مدى ساعة أو 24 ساعة أو 31 يوماً، ومخطط سانكي لتدفق الطاقة، وقائمة الإنذارات الحية. وأهم المؤشرات في هذه المحطة:
- صافي القدرة إلى الشبكة
- منسوب الخزان
- المخزون
- صافي السمت
- تصريف التوربينات
- الوحدات العاملة
- كفاءة التوربين
- تردد الشبكة
- حرارة ملفات المولّد
سيناريوهات للتشغيل في الصف
كل سيناريو يغيّر المحطة بنقرة واحدة، وتتبعه كل القيم المرتبطة به. شغّل أحدها، واطلب من الصف توقّع ما سيحدث، ثم قارنوا بما يُظهره التوأم:
- سنة متوسطة: الهيدرولوجيا المرجعية.
- جفاف (منسوب منخفض): سمت يتناقص وتصريف مقيّد؛ يرى الطلاب لماذا تكلّف البحيرة المنخفضة أكثر من حجم الماء المفقود.
- سنة فيضان قياسي: تدفق داخل مرتفع، ويدخل المفيض في العمل، وعلى المشغّلين أن يقرّروا ما يمرّرون وما يخزّنون.
- صيانة كبرى (4 وحدات متوقفة): ثلث محطة التوليد متوقف، ودرس واضح في تخطيط الصيانة.
مكونات المحطة التي يمكن فحصها
انقر على أي تسمية في المشهد ثلاثي الأبعاد، أو على أي مكوّن في القائمة الجانبية، لترى قيمه الحية ووصفاً مختصراً له:
- خزان بحيرة ناصر
- السد الركامي
- المآخذ وأنابيب الضغط
- محطة التوليد
- مفيض توشكى
- قناة التصريف
- محطة التحويل 500 ك.ف
ما الذي يتعلّمه الطلاب
لكل تقنية صفحات تعلّم خاصة بها (نظرة عامة، والعملية خطوة بخطوة، والمعادلات الأساسية، وبطاقة بيانات المحطة الحقيقية، والبيئة، ومسرد مصطلحات) وبنك أسئلة خاص بها. ومن نواتج التعلّم النموذجية:
- تطبيق المعادلة P = ρ·g·Q·H·η ورؤية كل حدّ فيها كقيمة حية في لوحة المتابعة.
- قراءة مخطط أداء توربين فرانسيس وشرح تغيّر الكفاءة مع السمت والتدفق.
- موازنة الخزان عبر الزمن: التدفق الداخل والتبخر وتصريف التوربينات والمفيض.
- ربط تحميل المولّد بتردد الشبكة وحرارة الملفات.
تعمل الاختبارات بوضع التدريب أو الامتحان المؤقّت، وتتضمن أسئلة على البيانات الحية، وتطبع الشهادات. ومع ترخيص المشرف تُجمع نتائج الصف كاملاً في مجلد مشترك دون حاجة إلى خادم. وللتدريب العملي على المعدات، استخدم التوأم مع تدريب الطاقة الكهرومائية بالواقع الافتراضي من أصفان.
ابنِ محطة الطاقة الكهرومائية الخاصة بك
تدرس موقعاً مائياً جديداً؟ أدخل السمت والتدفق التصميمي وعدد الوحدات وحجم الخزان، فيبني البرنامج توأماً ثلاثي الأبعاد لمشروعك ويشغّل عليه فيزياء الطاقة الكهرومائية نفسها بأرقامك.
هذا التوأم واحد من سبعة في البرنامج نفسه. اطّلع على الدليل الشامل برنامج محاكاة التوأم الرقمي للطاقة المتجددة لمعرفة المحطات الست الأخرى.
النسخة التجريبية والتراخيص ومتطلبات التشغيل
تفتح النسخة التجريبية لمدة 14 يوماً التوائم الرقمية السبعة بقيمها الحية وزوايا الكاميرا وإضاءة الليل والنهار، وكل صفحات التعلّم، ولغتي الواجهة، وسرعات محاكاة حتى 10 أضعاف. ويفتح الترخيص لوحة المتابعة وبيانات المحطة والسيناريوهات، والاختبارات والشهادات، والتقارير وتصدير البيانات، وسرعات المحاكاة الأعلى، ومنشئ المحطات، ووضع الصف. التراخيص شهرية أو سنوية، ويمكن أن تغطي التقنيات السبع أو ما تدرّسه منها فقط، وتضيف تراخيص المشرف جدول نتائج الصف.
- نظام التشغيل: ويندوز 10 أو 11، 64 بت
- الذاكرة: 4 غيغابايت كحد أدنى، ويُنصح بـ 8 غيغابايت أو أكثر
- الرسوميات: أي شريحة تدعم WebGL 2 (Intel HD 500 أو أحدث)
- مساحة القرص: 600 ميغابايت كحد أدنى، ويُنصح بـ 1 غيغابايت
- الإنترنت: غير مطلوب، ويُستخدم فقط للتحديثات التلقائية وصور الأقمار الصناعية
- صلاحيات المستخدم: مستخدم عادي، دون كلمة مرور المسؤول
الأسئلة الشائعة: برنامج محاكاة التوأم الرقمي للطاقة الكهرومائية
ما هو برنامج محاكاة التوأم الرقمي للطاقة الكهرومائية؟
هو برنامج يعيد بناء محطة كهرومائية بالأبعاد الثلاثية ويقودها بنموذج فيزيائي، فيُحسب منسوب الخزان والسمت والتصريف وكفاءة التوربين والقدرة لحظياً. ويقوم برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة من أصفان بذلك للسد العالي في أسوان.
ما التوربينات التي يحاكيها توأم أسوان؟
اثنتا عشرة وحدة فرانسيس بقدرة 175 ميغاواط لكل منها، بإجمالي 2,100 ميغاواط، مع مخطط أداء يحدّد الكفاءة من السمت والتدفق.
هل أستطيع محاكاة جفاف أو فيضان؟
نعم. تغطي السيناريوهات السنة المتوسطة والجفاف بمنسوب منخفض وسنة الفيضان القياسي والصيانة الكبرى بأربع وحدات متوقفة.
هل بيانات الخزان حية من أسوان؟
لا. يعمل النموذج على بيانات التصميم المنشورة وهيدرولوجيا نموذجية. البرنامج محاكٍ تعليمي وقيمه تقديرات لا قياسات تشغيلية.
كيف أجرّب توأم الطاقة الكهرومائية؟
حمّل النسخة التجريبية لمدة 14 يوماً لويندوز. تُفتح التوائم السبعة بما فيها أسوان وكل صفحات التعلّم فوراً، دون مفتاح أو دفع.