שינויי האקלים מאיימים על עתיד המחייה בכדור הארץ. ממשלות וחברות רבות ברחבי העולם כבר התגייסו לעזור ולמצוא פתרונות לצמצום המגמה המדאיגה.
מגה-טרנד עולמי שבא לענות על צורך זה ותופס מקום ענק בתעשייה הוא ה-Electrification, אשר מניע החלפת טכנולוגיות פחות יעילות לייצור חשמל בטכנולוגיות חדישות וירוקות יותר, ועוזר להשיג עתיד יותר בר-קיימא.
למען מטרה זו, מוצרים טכנולוגיים חדשניים רבים מפותחים על ידי מהנדסים וחוקרים בתעשייה, שעוזרים לכל תחום ייצור, האגירה, ההעברה והניהול של האנרגיה – להיות יותר יעילה, חכמה וירוקה.
הטכנולוגיות השונות בתחום ה-Electrification נלחמות בשינויי האקלים ב-3 מוקדים:
בעמוד זה מפורטות הטכנולוגיות העונות על כל אחד מהמוקדים הללו, וכמו כן מרוכזים תכנים רלוונטיים שישמשו אתכם בעבודתכם כמהנדסים ומפתחים בתחום.
אנרגיה המופקת מדלק מאובנים (נפט, פחם וגז טבעי) זמינה בכמויות מוגבלות, ,ולוקח זמן לחדש אותה. לעומת זאת, מקורות אנרגיה מתחדשים מצויים למשל באנרגיית מים, אנרגיית רוח ואנרגיה סולארית, מציעים פוטנציאל אדיר שגלום בהם מפני שהאנרגיה מגיעה ממקורות טבעיים שמתחדשים בכל עת.
חברת אורמת פועלת בתחום הפקת אנרגיה ממקורות מתחדשים ומערכות לאגירת אנרגיה. אלכסיי אורחוב, מהנדס בקרה בחברה, מספר כיצד השתמשו בין היתר ביכולות הנ"ל לבניית סימולציות שמאפשרות לבצע בדיקות קצה למערכת ולמנוע תקלות בעת הפעלת המערכת האמיתית.
טכנולוגיות של מערכות אנרגיה מתחדשת, כגון חוות טורבינות רוח, וחוות סולאריות מתפתחות במהירות ותורמות לייצור חשמל ירוק.
פיתוח טכנולוגיות שכאלה דורשת את היכולות הבאות:
נקודה חשובה נוספת היא שלא ניתן להעלות את הרכב לכביש לפני שבוצעו בדיקות שונות אשר נדרשות לווידוא עמידה בדרישות המערכת.
בדיקות בזמן-אמת ניתן לקיים בגישת בדיקות HIL (Hardware-in-the-loop) , וכך לאבחן את התנהגות המערכת ואת האלגוריתמים במצבים שונים (תנאי סביבה משתנים, חימום סוללות וכו') מבלי לבנות אב-טיפוס פיזי.
להעמקה נוספת על ביצוע בדיקות HIL לבחינת התנהגות המערכת בזמן-אמת, לחץ כאן.
באמצעות מידול תתי המערכות של המערכת וביצוע אינטגרציה ביניהן, נוכל להריץ גם סימולציות מערכתיות שיעידו לנו על התנהגות המערכת ועל המצאות תקלות אפשריות במערכות עוד לפני שהמערכת יוצאת מגבולות המעבדה.
יכולות המידול הפיזיקלי של כלי MathWorks מאוד מתקדמות וניתן להשתמש בזכותן בבלוקים קיימים למידול הפיזיקלי של המערכת, מה שמאפשר למפתחים לבחון את ההתנהגות החשמלית של המערכת יחד עם ההתחשבות בחיבורים הפיזיים שבין הקומפוננטות – בצורה פשוטה ויעילה.
פיתוח של כלי תחבורה חשמליים (בין אם מדובר בכלי רכב, ספינות, רכבות וכו') הינו מורכב ודורש שילוב של תתי מערכות מורכבות שונות (חשמליות, בקרה, פיזיקליות ועוד) שעלינו לדאוג לכך שיעבדו בצורה טובה ביחד.
חשוב לערוך טסטים רבים ולדאוג לעמידה בתקני הבטיחות השונים, לפני שאנחנו מטמיעים את המערכת על גבי המוצר הסופי.
חשוב לקחת בחשבון שפיתוח מערכי סוללות זוהי משימה מורכבת בפני עצמה הדורשת תכנון, מידול, וביצוע סימולציות וטסטים שונים ברמת המערכת מראש.
בסדרת סרטונים זו, תוכלו להיחשף לכלי Simscape Battery, וללמוד דרך דוגמאות פרקטיות כיצד ניתן לתכנן ולפתח מערכות ממונעות סוללות ולבצע ניהול של מערכות סוללות מורכבות.
באמצעות פיתוח של סוללות ומערכות של סוללות, ניתן לדאוג לניהול מערכת הבטריות (BMS), כך שמתבצעת אגירה חכמה של אנרגיה, וכן תזמון אספקת אנרגיה רק ברגעים בהם היא דרושה.
פיתוח רשתות מיקרו-גריד זהו תחום הולך וגדל שמאפשר לייצר רשת חשמל אוטונומית בצורה חסכונית, שיכולה לתעדף שימוש באנרגיה מתחדשת ולעמוד בדרישות אספקת האנרגיה המשתנות באופן תדיר.
נקודה שחשוב לשים עליה דגש היא שהרבה פעמים רשת המיקרו-גריד נסמכת על מקורות אנרגיה ירוקים כמו רוח או שמש, ולכן יתכנו מצבים בהם הצורך באספקת חשמל לא תואמת את דרישת החשמל. הפתרון במקרים אלו הוא לדאוג לפתרון אחסון האנרגיה, ואת זה אפשר להשיג למשל על ידי סוללות, שיספקו את האנרגיה הנדרשת למערכת רק ברגעים בהם יש את הצורך לכך.
דרך נוספת להילחם בשינויי האקלים היא הרחבת הנגישות לחשמל באמצעות שיטות שונות לאחסון אנרגיה ולהעברת אנרגיה, כמו למשל:
מערכות לטעינת כלי תחבורה חשמליים –
קיימים אתגרים בשימוש בעמדות טעינת רכבים חשמליים הנוכחיות, בין היתר עלויות גבוהות, טעינה איטית, דרישה גבוהה, חימום ונזקים לסוללה.
פיתוח מערכות טעינה חכמות שתוכלנה להתגבר על אתגרים אלו נעשית אפשרית באמצעות למידת הארכיטקטורה של המערכת, הוספת אלגוריתמי בקרה שיתנו מענה על בעיות בעומס ביקוש ויגיבו במהירות לשינויים בדרישת טעינת החשמל.
לכל החלטה של ניהול צריכת החשמל נלווים השיקולים רבים. לכל החלטה כזו יש לקחת בחשבון:
תכנון וניהול של אספקת החשמל הינה משימה הכרחית לשם שיפור השימוש בחשמל, אשר נעשית אפשרית באמצעות פיתוח מערכות תכנון וניהול אספקת חשמל (מערכות EMS).
מהנדס אשר ניגש למשימת פיתוח מערכת EMS, צריך לדאוג להחלטות כמו מתי לקחת חשמל ממקור אחד למקור אחר, מתי להפעיל רכיבים מסוימים, מתי להתחבר למערכת החשמל וכו'.
האם אתם עובדים בחברת סטארט אפ? יש לנו תוכנית במיוחד בשבילכם!
אנחנו מספקים לחברות סטארט אפ רבות בישראל את היכולת לממש את הרעיונות החדשניים שלהן בדרכים רבות – קראו כאן כיצד תוכלו להיעזר בנו להצליח לפתח את המוצרים החדשניים ופורצי הדרך שלכם.
