التوأمة الرقمية والمناخ.. ثورة في أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة

تشهد أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة مستدامة تحولا ثوريا في ظل تزايد الاعتماد على تقنيات التوأمة الرقمية لتصميم وتطوير هذا النوع من الأنظمة التي تقدم مردودا عائلا على مستوى حفظ المناخ.

والتوأم الرقمي باختصار هو نسخة رقمية افتراضية مماثلة تماما لأي شيء مادي في حياتنا، والهدف منها إجراء التجارب لتطوير النسخة الأصلية.

ما هي التوائم الرقمية؟

تُعرّف التوائم الرقمية بأنها تمثيل افتراضي لمنتج مادي أو خدمة أو أصل، كما يُمكن أن تكون نسخة رقمية طبق الأصل من كائن فردي، مثل مركبة أو مبنى، ولكن يمكن أيضا أن تمتد إلى نطاقات أكبر، مثل مدن بأكملها.

تعمل التوائم الرقمية باستخدام البيانات والتحليلات على محاكاة كيفية استجابة كائن مادي في سيناريوهات وبيئات مختلفة.

وتجدُر الإشارة إلى أنه عندما تقوم المحاكاة عادةً بتكرار سيناريو أو عملية واحدة، يُمكن للتوائم إجراء عمليات محاكاة متعددة في وقت واحد، ودراسة العمليات والنتائج المختلفة على نطاق واسع.

لا عجب أن قيمة صناعة التوأم الرقمية العالمية بلغت نحو 6.5 مليار دولار في عام 2021، ومن المتوقع أن تصل إلى 125.7 مليار دولار بحلول عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 39.48٪ من عام 2022 إلى عام 2030.

• ما هو التوأم الرقمي وما فائدته؟.. عوالم خفية
• الروبوت الغارق.. رحلة ناجحة إلى أسرار المحيط الهادئ

التوائم الرقمية وأنظمة تحويل النفايات إلى طاقة

أحدثت تقنية التوأم الرقمي ثورة في طريقة عمل أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة في المناطق الحضرية، حيث تقدم هذه التكنولوجيا المبتكرة للمدن والبلدات الفرصة لتحسين أنظمة تحويل النفايات وتقليل الانبعاثات وزيادة الكفاءة.

يمكن استخدام هذه التقنية لتحسين تصميم وأداء أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة، وتحديد الكميات المنتجة، وكمية النفايات المحولة من مدافن النفايات، والفوائد البيئية الأخرى.

هذا.. ويُمكن للمهندسين والمصممين تعديل تصميم النظام بسرعة لتلبية متطلبات محددة وتحسين الأداء.

كما تمكّن التوائم الرقمية المشغلين من مراقبة النظام في الوقت الفعلي وتحديد المشكلات المحتملة قبل حدوثها، مما يساعد في تقليل وقت التعطل المكلف وتكاليف الصيانة.

تحليل التكلفة والعائد للتوأم الرقمية 

1- تقييم المخاطر ووقت الإنتاج

تمكن هذه التقنية الشركات من اختبار المنتج والتحقق منه قبل أن يكون موجودا في العالم الحقيقي. من خلال إنشاء نسخة طبق الأصل من عملية الإنتاج المخطط لها، هذا ويتيح التوأم الرقمي للمهندسين تحديد أي فشل في العملية قبل أن ينتقل المنتج إلى مرحلة الإنتاج.

كما يمكن للمهندسين تعطيل النظام لتجميع سيناريوهات غير متوقعة، وفحص رد فعل النظام، وتحديد استراتيجيات التخفيف المقابلة، تعمل هذه القدرة الجديدة على تحسين تقييم المخاطر، وتسريع تطوير المنتجات الجديدة، وتعزيز موثوقية خط الإنتاج.

2- الصيانة الوقائية

نظرا لأن مستشعرات إنترنت الأشياء في النظام المزدوج تولد بيانات كبيرة في الوقت الفعلي يمكن للشركات تحليل بياناتها بشكل استباقي لتحديد المشكلات داخل النظام، هذا وتمكن هذه القدرة الشركات من جدولة الصيانة التنبؤية بدقة أكبر، وبالتالي تحسين كفاءة خط الإنتاج وخفض تكاليف الصيانة.

3- المراقبة عن بعد في الوقت الحقيقي

غالبًا ما يكون من الصعب جدا أو حتى المستحيل الحصول على عرض متعمق في الوقت الفعلي لنظام مادي كبير، ومع ذلك يمكن الوصول إلى التوأم الرقمي في أي مكان، مما يتيح للمستخدمين مراقبة أداء النظام والتحكم فيه عن بُعد.

4- تحسين تعاون الفريق

تتيح أتمتة العمليات والوصول على مدار الساعة إلى معلومات النظام، مما يمكن الفنيين التركيز بشكل أكبر  من التعاون وتحسين الإنتاجية والكفاءة التشغيلية.

5- اتخاذ القرارات المالية المدعومة بالبيانات

يمكن أن يدمج التمثيل الافتراضي لجسم مادي البيانات المالية، مثل تكلفة المواد والعمالة، ويتيح توافر كمية كبيرة من البيانات في الوقت الفعلي والتحليلات المتقدمة للشركات اتخاذ قرارات أفضل وأسرع حول ما إذا كانت التعديلات على سلسلة قيمة التصنيع سليمة من الناحية المالية أم لا.

نظرة مستقبلية

أصبحت أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة بسرعة، وسيلة أكثر شيوعا للحصول على طاقة مستدامة. تعمل هذه الأنظمة على تحويل النفايات إلى طاقة، مما يقلل من كمية النفايات التي يتم إرسالها إلى مدافن النفايات والمحارق.

الآن، تم تعيين التوائم الرقمية لإحداث ثورة في طريقة تصميم وبناء وإدارة أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة في المناطق الحضرية.

الإمارات نموذجا

تأتي الإمارات في مقدمة الدول العربية، التي تسعى إلى تنفيذ محطات لتحويل النفايات إلى طاقة.

وفي شهر مايو/أيار الماضي، افتتحت الإمارات محطة الشارقة لتحويل النفايات إلى طاقة، لتسهم في تحويل نفايات الشارقة بعيدًا عن مكبات النفايات بشكل كامل واستغلالها. وتُحول محطة الشارقة 300 ألف طن من النفايات سنويًا وحرقها إلى طاقة، ما يسهم في رفع نسبة تحويل النفايات من 76% إلى 100%.

وتبلغ القدرة الإنتاجية لمحطة الشارقة نحو 30 ميغاواط من الكهرباء منخفضة الكربون، لتزوّد نحو 28 ألف منزل في الإمارات بالكهرباء، كما تسهم في توفير 45 مليون متر مكعب من الغاز الطبيعي سنويًا. ونتيجة لذلك تسهم محطة الشارقة في منع انبعاث 450 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وفق المعلومات التي رصدتها وحدة أبحاث الطاقة.

وبالتوازي، تشهد إمارة دبي تنفيذ إحدى أكبر محطات العالم لتحويل النفايات الصلبة إلى طاقة كهربائية، باستثمارات تبلغ 4 مليارات درهم (1.08 مليار دولار)، ومن المقرر أن تكون المحطة قادرة على معالجة 5.666 ألف طن من النفايات البلدية الصلبة التي تُنتجها الإمارة يوميًا.