نظام الطاقة الشمسية DKSESS 30 كيلو وات، هجين/غير متصل بالشبكة، الكل في واحد

لماذا يجب علينا تنفيذ نظام إمداد الطاقة المتصل بالشبكة الشمسية؟
يُعدّ توليد الطاقة الشمسية مُكمّلاً مُفيداً لتوليد الطاقة التقليدية. ونظرًا لأهميته في حماية البيئة والتنمية الاقتصادية، بذلت جميع الدول المتقدمة جهودًا حثيثة لتشجيع توليد الطاقة الشمسية. وقد شكّل توليد الطاقة الشمسية على نطاق صغير ومتوسط ​​صناعةً قائمةً. هناك طريقتان لتوليد الطاقة الشمسية: توليد الطاقة الكهروضوئية وتوليد الطاقة الشمسية الحرارية. يتميز توليد الطاقة الكهروضوئية بمزايا بارزة، منها سهولة الصيانة، وإمكانية توليد طاقة كبيرة أو صغيرة، ويُستخدم على نطاق واسع كمصدر طاقة مُتصل بالشبكة الكهربائية المتوسطة والصغيرة.

لا تنتج الخلية الشمسية سوى جهد يبلغ حوالي 0.5 فولت، وهو أقل بكثير من الجهد المطلوب للاستخدام الفعلي. لتلبية احتياجات التطبيقات العملية، يجب توصيل الخلايا الشمسية بوحدات. تحتوي وحدة الخلية الشمسية على عدد محدد من الخلايا الشمسية، متصلة بأسلاك. على سبيل المثال، يبلغ عدد الخلايا الشمسية في الوحدة 36 خلية، مما يعني أن الوحدة الشمسية الواحدة يمكنها توليد جهد يبلغ حوالي 17 فولت.

تُسمى الوحدات المادية المُحكمة الإغلاق بالخلايا الشمسية المتصلة بأسلاك وحدات الخلايا الشمسية، وتتميز بقدرات مقاومة للتآكل والرياح والبرد والأمطار، وتُستخدم على نطاق واسع في مختلف المجالات والأنظمة. عندما يتطلب مجال التطبيق جهدًا وتيارًا عاليين، ولا تستطيع وحدة واحدة تلبية المتطلبات، يمكن تشكيل وحدات متعددة في مصفوفة خلايا شمسية للحصول على الجهد والتيار المطلوبين.

يمكن تقسيم أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية إلى أنظمة توليد طاقة كهروضوئية مستقلة عن الشبكة وأنظمة توليد طاقة كهروضوئية متصلة بالشبكة. يقل استثمار أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة بنسبة 25% عن أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المستقلة عنها. يُعد ربط أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية، سواءً كانت شبكات صغيرة أو كبيرة، بالشبكة الكبيرة، ودعم بعضها البعض، وسيلة تقنية مهمة لتحسين نطاق توليد الطاقة الكهروضوئية. كما يُعد ربط أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بالشبكة الاتجاه الرئيسي للتطور التقني المستقبلي، حيث يمكن توسيع نطاق ومرونة استخدام الطاقة الشمسية من خلال ربطها بالشبكة.

ربط شبكة توليد الطاقة الكهروضوئية يعني أن التيار المستمر الذي تولده وحدات الطاقة الشمسية يُوصل مباشرةً بالشبكة العامة بعد تحويله إلى تيار متردد يلبي متطلبات شبكة الكهرباء البلدية من خلال عاكس متصل بالشبكة. يمكن تقسيم هذا النظام إلى أنظمة توليد طاقة متصلة بالشبكة مع بطاريات وأخرى بدونها. نظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة مع بطارية تخزين قابل للجدولة، ويمكن توصيله أو فصله عن الشبكة حسب الحاجة، كما أنه مزود بوظيفة مصدر طاقة احتياطي. عند انقطاع التيار الكهربائي لأي سبب، يمكن توفير طاقة احتياطية. غالبًا ما يتم تركيب نظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة الكهروضوئية مع بطارية تخزين في المباني السكنية. لا يتمتع نظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة بدون بطارية بوظيفتي الجدولة ومصدر طاقة احتياطي، ويتم تركيبه عادةً على أنظمة أكبر.

توجد محطات طاقة كهروضوئية مركزية واسعة النطاق متصلة بالشبكة لتوليد الطاقة الكهروضوئية، وهي عادةً محطات طاقة وطنية. وتتمثل ميزتها الرئيسية في نقل الطاقة المولدة مباشرةً إلى الشبكة، وتوزيعها بشكل موحد لتزويد المستخدمين بالطاقة. إلا أن هذا النوع من محطات الطاقة لم يشهد تطورًا ملحوظًا نظرًا لاستثماراته الضخمة، وطول فترة إنشائه، ومساحته الشاسعة. وتُعدّ محطات الطاقة الكهروضوئية الصغيرة اللامركزية المتصلة بالشبكة، وخاصةً توليد الطاقة الكهروضوئية المتكامل في المباني الكهروضوئية، الاتجاه السائد في توليد الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، نظرًا لمزاياها المتمثلة في صغر الاستثمار، وسرعة البناء، وصغر المساحة، والدعم القوي للسياسات.

1. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة الكهربائية المعاكسة
يوجد نظام توليد طاقة كهروضوئية متصل بالشبكة الكهربائية بعكس التيار: عندما يُولّد النظام الكهروضوئي الشمسي طاقة كهربائية كافية، يُمكن تغذية الطاقة الكهربائية المتبقية إلى الشبكة العامة لتزويدها بالطاقة (بيع الكهرباء)؛ أما عندما تكون الطاقة المُولّدة من النظام الكهروضوئي الشمسي غير كافية، فسيتم تشغيل الحمل بالطاقة الكهربائية (شراء الكهرباء). ونظرًا لأن اتجاه إمداد الطاقة إلى الشبكة مُعاكس لاتجاه الشبكة، يُسمى هذا النظام نظام توليد طاقة كهروضوئية بعكس التيار.

2. لا يوجد نظام توليد طاقة كهروضوئية متصل بالشبكة معاكس للتيار
لا يوجد نظام توليد طاقة كهروضوئية متصل بالشبكة المعاكسة: لن يقوم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية بتزويد الشبكة العامة بالطاقة حتى لو كان لديه ما يكفي من توليد الطاقة، ولكن عندما لا يكون لدى نظام الطاقة الكهروضوئية الشمسية إمدادات طاقة كافية، فإن الشبكة العامة ستقوم بتزويد الحمل بالطاقة.

3. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة الكهربائية
في الواقع، يتميز نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بشبكة التبديل بوظيفة التبديل التلقائي ثنائي الاتجاه. أولًا، عندما لا ينتج نظام توليد الطاقة الكهروضوئية طاقة كافية بسبب الأيام الغائمة أو الممطرة أو عطل من تلقاء نفسه، يمكن للمفتاح التبديل تلقائيًا إلى مصدر الطاقة في الشبكة لتزويد الحمل بالطاقة من الشبكة؛ ثانيًا، عند انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ لسبب ما، يمكن للنظام الكهروضوئي التبديل تلقائيًا لفصل الشبكة عن النظام الكهروضوئي ليصبح نظام توليد طاقة كهروضوئية مستقلًا. كما يمكن لبعض أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بشبكة التبديل فصل مصدر الطاقة عن الحمل العام وتوصيله بمصدر الطاقة لحمل الطوارئ عند الضرورة. بشكل عام، تكون أنظمة توليد الطاقة المتصل بشبكة التبديل مزودة بأجهزة تخزين الطاقة.

4. نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بشبكة تخزين الطاقة
نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة مع وحدة تخزين الطاقة: صُمم نظام تخزين الطاقة وفقًا لمتطلبات أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المذكورة أعلاه. يتميز النظام الكهروضوئي المجهز بوحدة تخزين الطاقة بمبادرة قوية، ويمكنه العمل بشكل مستقل وتزويد الحمل بالطاقة بشكل طبيعي في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو نقص الطاقة أو حدوث عطل في شبكة الكهرباء. لذلك، يمكن استخدام نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة مع وحدة تخزين الطاقة كنظام إمداد بالطاقة للأحمال المهمة أو الطارئة، مثل إمدادات اتصالات الطوارئ، والمعدات الطبية، ومحطات الوقود، ومؤشرات الملاجئ، والإضاءة.