هل من الضروري أن يكون تخزين الطاقة الكهروضوئية الموزعة متصلاً بالشبكة؟

في الوقت الحاضر، في عالم الطاقة الحديث، أصبحت أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية الموزعة تحتل مركز الصدارة. ولكن يتساءل معظمهم عما إذا كان تخزين الطاقة الكهروضوئية الموزعة لابد أن يكون متصلاً بالشبكة. حسنًا، دعونا نلقي نظرة أعمق على هذا السؤال، ونفهم الأنماط المختلفة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية الموزعة جنبًا إلى جنب مع نقاط التصميم الكهربائي المرتبطة بها.

وللبدء، يمكن لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة أن يكون خارج الشبكة.
لا ترتبط أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة بالضرورة بالشبكة؛ ويمكن أن تكون أيضًا خارج الشبكة. تُطبق أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة خارج الشبكة بشكل أساسي في المناطق التي يكون من المستحيل أو الصعب الاتصال بشبكة الطاقة فيها، أو حيث تكون شبكة الطاقة غير مستقرة. تشمل هذه الأنظمة عمومًا الألواح الشمسية والبطاريات ووحدات التحكم والعاكسات. تحول الألواح الشمسية الطاقة الشمسية إلى كهرباء، ويتم شحن البطارية من خلال وحدة التحكم، وعندما تكون هناك حاجة إلى الكهرباء، يتم تحويل الكهرباء الموجودة في البطارية إلى تيار متردد من خلال العاكس لاستخدامها بواسطة الحمل.
تتمثل ميزة النظام المستقل عن الشبكة في استقلاليته وموثوقيته. في بعض المناطق النائية، مثل المناطق الجبلية والجزر، يمكن لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية المستقلة عن الشبكة أن توفر للسكان المحليين إمدادًا مستقرًا بالطاقة دون التأثر بفشل الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، في بعض المناسبات الخاصة، مثل العمليات الميدانية والإنقاذ في حالات الطوارئ وما إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام النظام المستقل عن الشبكة.
كما أن الأنظمة المستقلة عن الشبكة لها عدد من العيوب. أولاً، تكلفة مثل هذه الأنظمة مرتفعة نسبيًا لأنها تحتاج إلى تجهيز بطاريات تخزين. ثانيًا، عمر البطاريات محدود ويجب استبدالها بشكل دوري، مما يزيد من تكلفة الصيانة. بالإضافة إلى ذلك، تكون سعة الأنظمة المستقلة عن الشبكة صغيرة عادةً ولا يمكنها تلبية الطلب على الكهرباء على نطاق واسع.
على النقيض من ذلك، يربط نظام الطاقة الكهروضوئية الموزع المتصل بالشبكة الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية بالشبكة بعد تحويلها إلى تيار متردد من خلال عاكس. وخلال هذه العملية، عندما يكون توليد الطاقة الشمسية أكبر من استهلاك الكهرباء، يمكن توصيل الكهرباء الزائدة إلى الشبكة، بينما عندما لا تكون الطاقة الشمسية المولدة كافية للمستخدمين، يمكنهم الحصول عليها من الشبكة.
تتمثل ميزة النظام المتصل بالشبكة في أنه يمكنه الاستفادة الكاملة من استقرار الشبكة وموثوقيتها، وفي الوقت نفسه، يمكنه أيضًا بيع الطاقة الزائدة إلى الشبكة مقابل بعض العائد الاقتصادي. علاوة على ذلك، فإن النظام المتصل بالشبكة بسيط نسبيًا وغير مكلف في التركيب والصيانة.
ولكن النظام المتصل بالشبكة يواجه بعض المشاكل أيضًا: على سبيل المثال، يجب أن يفي بمتطلبات الوصول إلى الشبكة من حيث الجهد والتردد ومعامل القدرة وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، سيتأثر توليده بالظروف الجوية، مثل المطر أو الثلج، وهناك بعض عدم الاستقرار في توليده. ثانيًا، ما الذي يجب أن يتضمنه التصميم الكهربائي؟
سواء كان نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة متصلاً بالشبكة أو خارج الشبكة، فإن تصميمه الكهربائي يحتاج إلى مراعاة الجوانب التالية: اختيار وتخطيط اللوحة الشمسية. تعد اللوحة الشمسية المكون الأساسي لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة، ويؤثر اختيارها وتخطيطها بشكل مباشر على توليد الطاقة وأداء النظام. عند اختيار اللوحة الشمسية، يجب مراعاة عوامل مثل الطاقة والكفاءة والموثوقية وعمر الخدمة. وفي الوقت نفسه، في ضوء حالة الإضاءة في مكان التركيب، ومساحة السطح، والتوجيه، وعوامل أخرى، من الضروري أيضًا إجراء تخطيط معقول لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية.
بالنسبة لنظام خارج الشبكة، هناك أيضًا حاجة إلى مراعاة الظروف المطابقة بين الألواح الشمسية والبطاريات لشحن البطاريات بالكامل في ظل ظروف إضاءة مختلفة.
اختيار البطارية وحساب السعة
البطارية هي الجزء الذي لا غنى عنه في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة خارج الشبكة، ووظيفتها هي تخزين الكهرباء المولدة من اللوحة الشمسية لاستخدامها في الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم والممطرة. عند اختيار النوع، من الضروري مراعاة عوامل مثل النوع والسعة والعمر وكفاءة الشحن والتفريغ للبطارية.
بالنسبة للأنظمة المتصلة بالشبكة، على الرغم من أن تجهيز بطاريات التخزين ليس ضروريًا، إلا أنه في بعض المواقف الخاصة، مثل فشل الشبكة، يمكن أيضًا التفكير في تجهيز سعة معينة من بطاريات التخزين كمصدر طاقة احتياطي. ثم يجب حساب سعة البطارية لقدرتها على تلبية احتياجات المستخدمين أثناء الطوارئ. اختيار وحدة التحكم والعاكس
يعد جهاز التحكم أحد أهم المكونات في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة؛ فهو يتحكم في خرج اللوحة الشمسية لمنع البطارية من الشحن الزائد أو التفريغ الزائد. عند اختيار جهاز التحكم، يجب مراعاة وظيفة جهاز التحكم والأداء والموثوقية وعوامل أخرى.
العاكس هو جهاز يحول الطاقة المستمرة التي تولدها الألواح الشمسية إلى طاقة مترددة، ويحتاج اختياره إلى مراعاة عوامل مثل طاقة العاكس وكفاءته وشكل الموجة الناتجة وموثوقيته. بالنسبة للأنظمة غير المتصلة بالشبكة، من الضروري أيضًا مراعاة ما إذا كان جهد خرج العاكس وتردده يتطابقان مع الحمل.

التمديدات الكهربائية وأجهزة الحماية
يعد التوصيل الكهربائي مكونًا لا غنى عنه لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة، ويجب أن يأخذ تصميمه في الاعتبار جوانب مثل السلامة والموثوقية والجماليات للنظام. في التوصيل الكهربائي، يجب الانتباه إلى الالتزام بالرموز والمعايير الكهربائية ذات الصلة بحيث يتم تلبية المتطلبات المتعلقة بمساحات المقطع العرضي للأسلاك وأداء العزل، من بين أمور أخرى.
يعد جهاز الحماية ضمانًا مهمًا للسلامة في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة. عندما يفشل النظام، فإنه سيقطع مصدر الطاقة في الوقت المناسب لمنع توسع الحادث. تتضمن أجهزة الحماية قواطع الدائرة والصمامات وحماة التسرب وما إلى ذلك، والتي يجب تكوينها بشكل معقول وفقًا لسعة ومتطلبات النظام أثناء الاختيار والتركيب. تصميم نظام المراقبة
يعد نظام المراقبة جزءًا مهمًا من نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة، حيث يمكنه مراقبة حالة تشغيل النظام في الوقت الفعلي، بما في ذلك توليد الطاقة من الألواح الشمسية، وطاقة البطارية، وطاقة خرج العاكس، وما إلى ذلك. من خلال نظام المراقبة، يمكن للمستخدمين فهم تشغيل النظام في الوقت المناسب، والعثور على المشكلات، والتعامل معها في الوقت المناسب.
يجب مراعاة حجم ومتطلبات النظام واختيار معدات وبرامج المراقبة المناسبة والقيام بالتركيب والتشغيل المعقولين. ثالثًا، الملخص لا يرتبط تخزين الطاقة الكهروضوئية الموزعة بالضرورة بالشبكة، ولكن يمكن أيضًا أن يكون خارج الشبكة. تنطبق الأنظمة خارج الشبكة على تلك المناطق التي لا يمكن توصيلها بالشبكة أو التي لا تكون الشبكة مستقرة فيها، مع مزايا الاستقلال والموثوقية، ولكن التكلفة مرتفعة نسبيًا. يمكن للنظام المتصل بالشبكة الاستفادة من كل الاستقرار والموثوقية من الشبكة أثناء بيع الطاقة الزائدة إلى الشبكة لتحقيق بعض المكاسب الاقتصادية.

أثناء تنفيذ التصميم الكهربائي في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة، يجب مراعاة ما يلي: اختيار وتخطيط اللوحة الشمسية، واختيار وحساب سعة البطارية، واختيار وحدة التحكم والعاكس، وتصميم الأسلاك الكهربائية وأجهزة الحماية، وتصميم نظام المراقبة، من بين جوانب أخرى. التصميم الكهربائي العقلاني فقط هو القادر على ضمان عمل أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة بأمان وموثوقية وكفاءة عالية.
إلى جانب التقدم التكنولوجي المستمر وخفض التكاليف، ستلعب أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية الموزعة دورًا أكثر أهمية في المستقبل. ستوفر لنا أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة مصدرًا أكثر نظافة وموثوقية للطاقة، سواء داخل الشبكة أو خارجها.