مع استمرار نمو الطلب العالمي على أنظمة الطاقة الشمسية كل عام، فإن التكنولوجيا التي تقف وراءها تتحسن أيضًا بمعدل مذهل، وهو ما يبشر بالخير لمستقبل الطاقة. ولكن بالنسبة لمعظم الناس، فإن نقص المعرفة حول كيفية التحول إلى نظام الطاقة الشمسية هو ما يمنعهم من اعتماد الطاقة الشمسية.
سنتعمق في أنظمة الطاقة الشمسية-المتصلة وغير المتصلة بالشبكة-لمعرفة ماهيتها، وكيفية عملها، وكيفية مقارنتها ببعضها البعض، وجميع التفاصيل الأخرى التي ستكون مفيدة لأي شخص يريد تركيب الطاقة الشمسية. لذا تابع حتى النهاية لتتعلم بعض النصائح التي ستساعدك على فهم الإعداد بأكمله بشكل أفضل.
ما هو نظام الطاقة الشمسية-المتصل بالشبكة:
يمكن لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية -المتصل بالشبكة تحويل خرج طاقة التيار المستمر بواسطة المصفوفة الشمسية إلى طاقة تيار متردد بنفس السعة والتردد والطور مثل جهد الشبكة، والاتصال بالشبكة ونقل الطاقة إلى الشبكة. تكمن مرونة نظام توليد الطاقة هذا في أنه عندما تكون أشعة الشمس قوية، فإن نظام توليد الطاقة الكهروضوئية سيوفر الطاقة الزائدة للشبكة بينما يزود الطاقة لحمل التيار المتردد؛ وعندما تكون أشعة الشمس غير كافية، أي أن المجموعة الشمسية لا يمكنها توفير طاقة كافية للحمل، يمكنها سحب الطاقة من الشبكة لتشغيل الحمل.
مبدأ عمل نظام الطاقة الشمسية-المتصل بالشبكة
ينقسم مبدأ عمل نظام توليد الطاقة المتصل بالشبكة الكهروضوئية- بشكل أساسي إلى ثلاث خطوات: التحويل الكهروضوئي، وتنظيم الطاقة، وحقن الشبكة. أولاً، تستقبل مجموعة الخلايا الشمسية الكهروضوئية ضوء الشمس وتحول الطاقة الضوئية إلى طاقة تيار مستمر من خلال التأثير الكهروضوئي. بعد ذلك، تتم معالجة طاقة التيار المستمر هذه بواسطة العاكس المتصل بالشبكة - وتحويلها إلى طاقة تيار متردد بنفس التردد والطور مثل جهد الشبكة. وأخيرًا، يتم حقن طاقة التيار المتردد هذه في الشبكة من خلال المعدات المتصلة بالشبكة- لتحقيق التوصيل البيني مع الشبكة وإمدادات الطاقة.
مكونات الشبكة الشمسية-المتصلة بالنظام الشمسي:
العاكس:يقوم العاكس بتحويل طاقة التيار المستمر الناتجة عن الألواح الشمسية إلى طاقة تيار متردد لتشغيل الأجهزة داخل المنزل وخارجه. إنه أحد المكونات الأساسية للحفاظ على سير كل شيء بسلاسة في نظام متصل بالشبكة-.
صفيف قواطع دوائر التيار المستمر:هذا هو مفتاح الطوارئ يستخدم لفصل الطاقة في المنزل عند إجراء الصيانة والإصلاحات. فهو يفصل الطاقة مباشرة عن الألواح الشمسية قبل تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد، مما يحسن السلامة، خاصة عند التعامل مع حالات الطوارئ.
عداد الكهرباء:يستخدم النظام عداد كهرباء لقياس كمية الكهرباء التي تستخدمها من الشبكة للحفاظ على الاتصال بشبكة المرافق. وبهذه الطريقة، يتم إرجاع أي كهرباء زائدة يتم توليدها إلى الشبكة لاستخدامها في مكان آخر أو تخزينها لاستخدامها لاحقًا.
جهاز التحكم بالشحن:هذا هو منظم الشحن المستخدم للحفاظ على الجهد المناسب المستخدم عند شحن بطاريات النظام. يساعد هذا على منع الشحن الزائد للبطاريات، مما قد يؤدي إلى تلف البطاريات وتدهور أداء البطارية.
فوائد الشبكة-النظام الشمسي المتصل:
1. استخدم الطاقة الشمسية النظيفة والمتجددة لتوليد الكهرباء، ولا تستهلك-الكربون المحدود غير المتجدد-الذي يحتوي على طاقة أحفورية، وعدم انبعاث الغازات الدفيئة والملوثات أثناء الاستخدام، وتكون متناغمة مع البيئة البيئية، وتتماشى مع استراتيجية التنمية المستدامة للاقتصاد والمجتمع.
2. يتم تغذية الطاقة المولدة إلى الشبكة، ويتم استخدام الشبكة كجهاز لتخزين الطاقة. عندما يكون حمل الطاقة كبيرًا، تكون الطاقة الشمسية غير كافية ويتم شراء الكهرباء من طاقة المدينة. عندما يكون الحمل صغيرا، أو عندما لا يتم استخدام الطاقة، يمكن بيع الطاقة الزائدة إلى قوة المدينة. وفي ظل فرضية الاعتماد على الشبكة، يقوم النظام بحفظ البطارية، وبالتالي توسيع نطاق ومرونة الاستخدام، وتحسين متوسط وقت النظام بين الأعطال والتلوث الثانوي للبطارية، وتقليل التكلفة.
3. يتم دمج مكونات الخلايا الكهروضوئية بشكل مثالي مع المبنى، والتي يمكن أن تولد الكهرباء وتستخدم كمواد بناء ومواد ديكور، مع الاستفادة الكاملة من الموارد المادية للعب وظائف متعددة، وهو ما لا يؤدي فقط إلى تقليل تكاليف البناء، ولكن أيضًا يحسن المحتوى التكنولوجي للمبنى ويزيد من "نقطة البيع".
4. إن البناء الموزع، وتوليد الطاقة اللامركزية وإمداداتها القريبة، والدخول والخروج المرن للشبكة، يفضي إلى تعزيز قدرة نظام الطاقة على مقاومة الحروب والكوارث، ولكن أيضًا إلى تحسين توازن الحمل لنظام الطاقة وتقليل خسائر الخطوط.
حدود الشبكة-أنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة:
نقص البطاريات: قد يكون عدم وجود بطارية احتياطية مفيدًا لتوفير التكاليف، ولكنه قد يزيد من عدم الموثوقية عندما تكون الشمس منخفضة. بدون البطاريات، يمكن أن تبقى في الظلام لفترات طويلة من الزمن.
حافز أقل لتوفير الطاقة: في مرحلة ما، إذا لم يتم استخدام الطاقة الفائضة بشكل صحيح، فسيذهب كل شيء سدى، مما قد يسبب مشكلة لك عندما تتغير الفصول وتتضاءل الشمس.
ما هو النظام الشمسي-خارج الشبكة:
أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة-، والمعروفة أيضًا باسم-الأنظمة الكهروضوئية المستقلة، هي أنظمة تولد الكهرباء بشكل مستقل، بدلاً من الاعتماد على شبكة الطاقة. تتكون أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة - بشكل أساسي من الألواح الشمسية والبطاريات وأجهزة التحكم بالطاقة الشمسية والعاكسات والمكونات الأخرى. يتدفق التيار المباشر الناتج عن الألواح الشمسية مباشرة إلى البطارية ويتم تخزينه. عندما يكون من الضروري تشغيل حمل التيار المتردد، يتم تحويل التيار المستمر الموجود في البطارية إلى مخرج تيار متردد بواسطة العاكس، وهي دورة شحن وتفريغ متكررة. يمكن تركيب-أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة واستخدامها في الأماكن المشمسة، لذا فإن أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة-مناسبة جدًا للاستخدام في المنازل والمناطق التي لا توجد بها شبكات كهرباء وقوارب الصيد وقواعد التربية الخارجية وغيرها من الأماكن. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه أيضًا في المناطق التي يتكرر فيها انقطاع التيار الكهربائي وتتطلب معدات توليد الطاقة في حالات الطوارئ.
مبدأ عمل نظام توليد الطاقة الشمسية-خارج الشبكة:
تتكون أنظمة توليد الطاقة الشمسية خارج الشبكة- بشكل عام من مصفوفات خلايا شمسية مكونة من وحدات الخلايا الشمسية، وأجهزة التحكم في شحن وتفريغ الطاقة الشمسية، وحزم البطاريات، ومحولات-خارج الشبكة، وأحمال التيار المستمر، وأحمال التيار المتردد. تقوم المجموعة الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عندما يكون هناك ضوء الشمس، وتوفر الطاقة للحمل من خلال وحدة التحكم في الشحن والتفريغ بالطاقة الشمسية، أثناء شحن البطارية في نفس الوقت؛ عندما لا يكون هناك ضوء الشمس، توفر حزمة البطارية الطاقة لحمل التيار المستمر من خلال وحدة التحكم في الشحن والتفريغ بالطاقة الشمسية، كما توفر البطارية أيضًا الطاقة مباشرة إلى العاكس المستقل، والذي يتم بعد ذلك تحويله إلى طاقة تيار متردد بواسطة العاكس المستقل لتوفير الطاقة لحمل التيار المتردد.
تكوين نظام توليد الطاقة الشمسية خارج الشبكة-:
وحدة الخلايا الشمسية
تعد وحدة الخلايا الشمسية الجزء الرئيسي من-نظام توليد الطاقة الشمسية خارج الشبكة والعنصر الأكثر قيمة في النظام. وتتمثل مهمتها في تحويل الطاقة الإشعاعية للشمس إلى طاقة تيار مستمر.
جهاز التحكم بالشحن والتفريغ بالطاقة الشمسية
وحدة التحكم في الشحن والتفريغ بالطاقة الشمسية تسمى أيضًا "وحدة التحكم الكهروضوئية". وتتمثل وظيفتها في تنظيم الطاقة المولدة بواسطة وحدة الخلايا الشمسية والتحكم فيها، وشحن البطارية إلى أقصى حد، وحماية البطارية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد.
حزمة البطارية
تتمثل المهمة الرئيسية لحزمة البطارية في تخزين الطاقة لضمان استهلاك الطاقة أثناء الليل أو في الأيام الممطرة. يمكن تكوين عدد البطاريات المتسلسلة والمتوازية وفقًا لمتطلبات مستوى جهد التيار المستمر للنظام. عند توصيل البطاريات على التوالي وبالتوازي، يجب اتباع نفس مواصفات الطراز ونفس الشركة المصنعة ونفس الدفعة ونفس مبادئ التثبيت والاستخدام.
خارج الشبكة-عاكس
يعد العاكس خارج الشبكة- أحد المكونات الأساسية لنظام توليد الطاقة الشمسية-خارج الشبكة. وهو مسؤول عن تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد لاستخدام حمل التيار المتردد. من أجل تحسين الأداء العام لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية وضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل- لمحطة الطاقة، تعد مؤشرات أداء العاكس مهمة جدًا. يعتمد اختيار العاكس على خصائص الحمل (مثل المقاومة أو الحث أو السعة) وحجم طاقة الحمل.
مزايا-نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة:
بالمقارنة مع نظام توليد الطاقة الحرارية شائع الاستخدام، تنعكس مزايا توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل رئيسي في:
1. لا يوجد خطر الإرهاق.
2. آمنة وموثوقة، لا ضوضاء، لا تلوث، نظيفة (لا تلوث)؛
3. غير مقيدة بمساحة توزيع الموارد، ويمكن الاستفادة من سقف المبنى؛
4. عدم الحاجة إلى استهلاك الوقود وإنشاء خطوط نقل لتوليد الكهرباء في الموقع.
5. جودة طاقة عالية.
6. فترة البناء قصيرة، والوقت قصير للحصول على الطاقة.
عيوب-نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة:
1. هناك متقطعة وعشوائية في التطبيق الأرضي، ويرتبط توليد الطاقة بالظروف المناخية. لا تستطيع، أو نادراً، توليد الكهرباء في الليل أو في الأيام الممطرة؛
2. كثافة الطاقة منخفضة. في ظل الظروف القياسية، تكون شدة الإشعاع الشمسي المستلم على الأرض 1000W/M^2. عند استخدامها بمواصفات كبيرة، فإنها تحتاج إلى شغل مساحة أكبر؛
3. لا يزال السعر مكلفًا نسبيًا، 3 إلى 15 مرة من سعر توليد الطاقة التقليدية، والاستثمار الأولي مرتفع.
خاتمة:
خلاصة القول، أن نظامي الطاقة الشمسية لهما مزايا وعيوب. نحن بحاجة إلى تحديد نظام الطاقة الشمسية الذي سيتم استخدامه بناءً على موقع التثبيت والبيئة الطبيعية. إذا كان لديك المزيد من الأسئلة، يمكنك دائمًا زيارة موقعنا على الإنترنت أو استشارة مستشارينا الفنيين المحترفين.
