مليئة بالطاقة

بفضل طلاب الهندسة في جامعة كانساس، يتم تطوير أداة جديدة لكفاءة استخدام الطاقة في المصاعد للصناعة بواسطة NEII.

تزايدت الحاجة إلى تحسين كفاءة الطاقة في المصاعد تدريجيًا على مدار أكثر من أربعة عقود، ويعود ذلك إلى إدخال محركات الطاقة المتجددة، التي تعيد الطاقة إلى أنظمة المبنى، مثل الإضاءة أو تكييف الهواء، مما يُسهم في تقليل استهلاك الطاقة خلال فترات الذروة. ومنذ ذلك الحين، اتخذ قطاع المصاعد خطواتٍ قائمة على المكونات لمعالجة استهلاك الطاقة بشكل أكبر. ويشمل هذا النهج دمج وحدات تحكم رقمية مع وضع الاستعداد، مما يُدخل المصاعد في وضع السكون عند عدم استخدامها، واستبدال إضاءة مقصورة المصعد التقليدية وأزرار الضغط بمصابيح LED.

بينما دأبت معظم الشركات المصنعة الكبرى على حساب كفاءة الطاقة لمنتجاتها لسنوات، لم يكن هناك معيار مشترك للصناعة. لذا، قررت شركة "صناعة المصاعد الوطنية" (NEII) معالجة هذا الوضع، وهي على وشك الكشف عن أداة جديدة رائدة ستوحد صناعة المصاعد في كيفية تعاملها مع كفاءة الطاقة في منتجاتها - وهي حاسبة لكفاءة الطاقة في المصاعد، أُتيحت بفضل مساعدة بسيطة من مجموعة من الطلاب. 

شاهق نحو الأزرق

بينما تُعدّ أغنية "روك، تشالك، جاي هوك" الأكثر ارتباطًا بجامعة كانساس (KU) بفضل استخدامها المتكرر في الفعاليات الرياضية، هناك مقولة أخرى تُجسّد روح مجتمع جامعة كانساس - "شامخًا نحو الأزرق". تُشيد هذه الكلمات الأربع بروح الجامعة الطموحة، وموهبة جامعة كانساس وإبداعها وعزيمتها. وقد وفت جامعة كانساس بهذه الكلمات الأربع عندما شرع طلابها في مشروع لم يشهدوا له مثيلًا من قبل.

بدأت الرحلة مع اللجنة المركزية للترميز في معهد المهندسين المدنيين (NEII). تُقدم اللجنة الخبرة والتوجيه في تطوير وتطبيق ترميز السلامة، وتعمل مع الهيئات المختصة لاعتماد وتطبيق ترميز ومعايير السلامة المتعلقة بمعدات نقل المباني. ومؤخرًا، تعاونت اللجنة مع الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) لمناقشة كفاءة استخدام الطاقة في المصاعد، وتقييم كفاءة الإضاءة والتهوية فيها، بالإضافة إلى نظام تشغيل المصعد لتوفير تحديثات لمعيار ASHRAE 90.1. 

يوجد معيار دولي يُركز على استخدام الطاقة في المصاعد. يُحدد المعيار ISO 25745 طرق قياس استهلاك الطاقة في المصاعد والسلالم المتحركة والممرات المتحركة والتحقق منه. لكن NEII سعت إلى تطويره وتوفير قياس مُتسق لمُصنعي المصاعد. وفي النهاية، وجدت NEII الحل مع فريق مشروع Capstone في جامعة كانساس.

قالت الدكتورة ميليسنت أ. كويل، الأستاذة المشاركة في قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة كانساس: "كنت أبحث عن مشاريع جديدة ومثيرة، وكنت متحمسة لتنفيذ مشروع مع NEII. سلطت إيمي الضوء على المشكلات التي تواجه صناعة المصاعد، وتبادلنا الأفكار حول حلول ومشاريع متنوعة".

لم تكن لديّ أي خبرة في مجال البناء أو المصاعد، لذا كان من المثير للاهتمام حقًا التعرّف على المشكلات والتفكير في الحلول الممكنة. وكان من المفيد للغاية التعرّف على كيفية تطور القوانين وكيفية تطبيقها في هذا المجال.

اختار فريق المشروع، المكون من ثلاثة طلاب هندسة، التركيز على تطوير حاسبة للطاقة، ليبدأ العمل في خريف 2024. تطلب المشروع منهم تعلم الكثير عن صناعة المصاعد، بدءًا من أساسيات المصاعد ووصولًا إلى المعايير المنشورة والتفاصيل الفنية لكيفية تشغيلها. بدأ الفريق بدراسة أساسيات المصاعد، بما في ذلك أنواعها المختلفة، وكيفية عملها، وكيفية تقييمها. بعد ذلك، تعين عليهم التعرف على المعايير ذات الصلة التي تحكم كيفية تركيب المصاعد وتشغيلها، وكيفية حساب كفاءتها. زودت هذه المعايير الطلاب بالمعادلات اللازمة لتحديد استهلاك الطاقة لكل نوع من أنواع المصاعد بدقة.

بعد ذلك، بدأ الفريق بوضع مخطط هيكل الآلة الحاسبة، والذي تضمن المدخلات المطلوبة، والحسابات ذات الصلة، والمخرجات المرجوة. كان من المهم للغاية لفريق المشروع فهم المعلمات التي سيعرفها المهندسون، وما هي الأمور التي يجب تقديرها قبل إدخالها في حاسبة الطاقة. ورغم وجود منحنى تعلم كبير في مجال صناعة المصاعد، إلا أن كتابة شيفرة حاسوبية لحل هذه المعادلات كانت مألوفة جدًا لفريق المشروع. بدأ الطلاب باستخدام أداة هندسية شائعة الاستخدام تُسمى MATLAB. تُتيح MATLAB، المتوفرة في معظم فصول الهندسة، سهولة الحساب والتطوير. قام الطلاب ببرمجة آلة حاسبة أساسية، وقارنوا النتائج بالبيانات والحسابات الأساسية التي وفرتها NEII.

وأضاف كويل: "كان أحد أكثر الجوانب تحديًا وإثارة للاهتمام في المشروع هو اختيار منصة البرمجيات التي سيتم بناء الملف القابل للتنفيذ فيها وتحديد كيفية نشر الملف القابل للتنفيذ على موقع NEII". 

كان من بين المتطلبات أن تكون الآلة الحاسبة محمولة بحيث يمكن لأي موظف في قطاع المصاعد الوصول إليها من خلال جهازه المحمول أو اللوحي. ولأن هذا الجانب صعب وغير مألوف لطلاب الهندسة الميكانيكية العاديين، فقد أنشأ الفريق نسخة تجريبية من الآلة الحاسبة باستخدام برنامج إكسل، وهو برنامج يُحتمل وجوده على أي جهاز محمول أو لوحي في العمل. وكانت الخطوة التالية تطوير الكود ليصبح قابلاً للنشر على موقع NEII الإلكتروني.

وسوف يستكمل فريق مشروع Capstone حاسبة الطاقة في الأشهر المقبلة، ومن المتوقع طرحها بحلول الربع الثالث من عام 3.

وفقا لكويل: 

هذا المشروع فريدٌ حقًا. العديد من مشاريع التخرج تتضمن تصميم وبناء جهاز لتلبية حاجة، بينما تتضمن مشاريع أخرى إجراء تجارب لمعرفة المزيد عن شيء ما، إلا أن هذا المشروع طوّر مشروعًا برمجيًا، وتطلب أيضًا التواصل المستمر مع مهندسي القطاع. عندما شاهدتُ الطلاب يخوضون غمار المشروع، انبهرتُ وامتناني بشكل خاص لتشجيع مهندسي المصاعد واحترامهم لهم. إن تقدير المهندسين الممارسين لمساهمتهم في عملهم التقني يعني الكثير للطالب.

يؤكد نجاح هذا المشروع على ضرورة تفكير قطاع المصاعد بشكل إبداعي ومبتكر في شراكاته الاستراتيجية وكيفية معالجته لبعض أهم القضايا التي تؤثر على القطاع اليوم. ويشمل ذلك الاستفادة من قدرات الطلاب في تطوير القوى العاملة، كما يفعل معهد NEII من خلال SkillsUSA، بل وحتى تطوير أداة جديدة تُنعش القطاع.