M

MLOG

العربية

تعرف على كيفية تصميم أنظمة الطاقة الشمسية الفعالة والموثوقة المتصلة بالشبكة للتطبيقات السكنية والتجارية والصناعية حول العالم. يشمل تحديد الحجم والمكونات والسلامة وأفضل الممارسات.

تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة: دليل شامل للتطبيقات العالمية

تُعرف أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، والمعروفة أيضًا بأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، بأنها أنظمة كهروضوئية (PV) متصلة بشبكة المرافق. وهي النوع الأكثر شيوعًا من أنظمة الطاقة الشمسية للمنازل والشركات، حيث توفر طريقة فعالة من حيث التكلفة وموثوقة لتوليد الطاقة النظيفة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. يقدم هذا الدليل الشامل نظرة عامة مفصلة على تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، ويغطي الاعتبارات الرئيسية والمكونات وحسابات تحديد الحجم وبروتوكولات السلامة وأفضل الممارسات للتنفيذ الناجح في سياقات عالمية متنوعة.

فهم الأنظمة المتصلة بالشبكة

يعمل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة عن طريق تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الألواح الشمسية. يتم بعد ذلك تحويل الكهرباء ذات التيار المستمر (DC) التي تولدها الألواح إلى كهرباء ذات تيار متردد (AC) بواسطة عاكس شمسي. يتم تغذية هذه الكهرباء ذات التيار المتردد في لوحة كهرباء المبنى ويمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة والمعدات. عندما ينتج النظام الشمسي كهرباء أكثر مما يستهلكه المبنى، يتم إرسال الكهرباء الزائدة مرة أخرى إلى شبكة المرافق، مما يكسب صاحب النظام غالبًا أرصدة من خلال عملية تسمى القياس الصافي.

فوائد الأنظمة المتصلة بالشبكة

مكونات النظام المتصل بالشبكة

يتكون نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة النموذجي من المكونات الرئيسية التالية:

تصميم نظام طاقة شمسية متصل بالشبكة

يتضمن تصميم نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة عدة خطوات رئيسية، بما في ذلك تقييم احتياجات الطاقة، وتحديد حجم النظام، واختيار المكونات، وضمان الامتثال للوائح والقوانين المحلية.

1. تقييم احتياجات واستهلاك الطاقة

الخطوة الأولى في تصميم نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة هي تقييم استهلاك المبنى للطاقة. يتضمن ذلك مراجعة فواتير الكهرباء السابقة لتحديد متوسط ​​الاستهلاك الشهري والسنوي للطاقة. ضع في اعتبارك أي تغييرات مخططة في استهلاك الطاقة، مثل إضافة أجهزة جديدة أو توسيع المبنى. من الضروري فهم ذروة الطلب أيضًا، والتي يمكن أن تؤثر على حجم العاكس.

مثال: يختلف منزل في ألمانيا بمتوسط ​​استهلاك شهري للكهرباء يبلغ 400 كيلوواط/ساعة عن متطلبات نظام الطاقة الشمسية مقارنةً بـ عمل تجاري في الهند يبلغ استهلاكه الشهري 4000 كيلوواط/ساعة.

2. تحديد حجم النظام

يتم تحديد حجم النظام الشمسي بناءً على احتياجات المبنى للطاقة، وكمية ضوء الشمس المتاحة، والخصم المطلوب لفواتير الكهرباء. سيولد نظام أكبر المزيد من الكهرباء، ولكنه سيكلف أيضًا أكثر في التركيب. لحساب حجم النظام المناسب، ضع في اعتبارك العوامل التالية:

الصيغة:

حجم النظام (كيلوواط) = (استهلاك الطاقة اليومي (كيلوواط/ساعة) / (ساعات ذروة الشمس * (1 - خسائر النظام))) / نسبة الأداء

تأخذ نسبة الأداء في الاعتبار الظروف الواقعية والتدهور. تبلغ نسبة الأداء النموذجية 0.75-0.85. يعد اختيار نسبة أداء مناسبة أمرًا بالغ الأهمية للحسابات الدقيقة.

مثال: إذا كان منزل يستهلك 15 كيلوواط/ساعة من الكهرباء يوميًا وكان الموقع يتلقى 5 ساعات ذروة شمسية، مع خسائر نظام تبلغ 20٪ ونسبة أداء 0.8، فسيكون حجم النظام المطلوب حوالي 4.7 كيلوواط.

3. اختيار الألواح الشمسية

الألواح الشمسية هي قلب النظام المتصل بالشبكة. عند اختيار الألواح الشمسية، ضع في اعتبارك العوامل التالية:

توفر الألواح أحادية البلورية بشكل عام كفاءة أعلى ومظهرًا أكثر أناقة، في حين أن الألواح متعددة البلورات غالبًا ما تكون أكثر بأسعار معقولة. الألواح الرقيقة هي خيار آخر، لكنها عادة ما تكون أقل كفاءة وتتطلب مساحة أكبر.

مثال عالمي: ضع في اعتبارك مناخ الشرق الأوسط، حيث تنتشر درجات الحرارة المرتفعة. يعد اختيار الألواح ذات معامل درجة الحرارة المنخفض أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء الأمثل. بدلاً من ذلك، في المناطق التي تعاني من أيام غائمة متكررة مثل أجزاء من أوروبا، تكون الألواح ذات الأداء الممتاز في الإضاءة المنخفضة مفيدة.

4. اختيار العاكس الشمسي

العاكس الشمسي مسؤول عن تحويل كهرباء التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى كهرباء تيار متردد يمكن استخدامها من قبل المبنى وتغذيتها في الشبكة. عند اختيار العاكس الشمسي، ضع في اعتبارك العوامل التالية:

تعتبر العواكس السلسلة هي النوع الأكثر شيوعًا من العواكس للأنظمة السكنية والتجارية الصغيرة. تعد العواكس الدقيقة خيارًا بديلاً، حيث توفر MPPT على مستوى الألواح وقدرات مراقبة محسنة. يمكن استخدام محسنات الطاقة مع العواكس السلسلة لتحقيق فوائد مماثلة.

مثال: في أستراليا، يجب أن تتوافق العواكس مع معايير AS/NZS 4777 لضمان التوافق مع الشبكة والسلامة. في أمريكا الشمالية، UL 1741 هو معيار السلامة ذي الصلة.

5. اختيار نظام التركيب

يثبت نظام التركيب الألواح الشمسية بإحكام على السقف أو الأرض. عند اختيار نظام التركيب، ضع في اعتبارك العوامل التالية:

مثال: في المناطق الساحلية ذات المحتوى الملحي العالي في الهواء، تعد أنظمة التركيب المقاومة للتآكل ضرورية لمنع الفشل المبكر.

6. الأسلاك والتوصيلات

تعتبر الأسلاك والتوصيلات المناسبة ضرورية للتشغيل الآمن والفعال للنظام المتصل بالشبكة. استخدم أسلاكًا وموصلات ذات حجم مناسب لتقليل انخفاض الجهد وضمان قدرة تحمل التيار المناسبة. يجب أن تتوافق جميع الأسلاك مع أكواد الكهرباء المحلية.

مثال: تختلف معايير الأسلاك في بلدان مختلفة. يتم استخدام الكود الكهربائي الوطني (NEC) في الولايات المتحدة، في حين يتم استخدام معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في العديد من البلدان الأخرى.

7. أجهزة السلامة

تعتبر أجهزة السلامة ضرورية لحماية النظام والأشخاص من المخاطر الكهربائية. يجب تضمين أجهزة السلامة التالية في تصميم النظام المتصل بالشبكة:

8. نظام المراقبة

يتتبع نظام المراقبة أداء النظام الشمسي ويوفر بيانات حول إنتاج الطاقة. يمكن استخدام هذه البيانات لتحديد المشاكل وتحسين أداء النظام والتحقق من وفورات الطاقة. يمكن دمج أنظمة المراقبة في العاكس أو يمكن أن تكون أجهزة مستقلة.

ميزات نظام المراقبة:

الاتصال بالشبكة والقياس الصافي

يتطلب توصيل النظام المتصل بالشبكة بشبكة المرافق التنسيق مع شركة المرافق المحلية. عادةً ما تتطلب شركة المرافق فحصًا للنظام للتأكد من أنه يلبي معايير السلامة والأداء الخاصة بها. بمجرد الموافقة على النظام، ستقوم شركة المرافق بتركيب عداد صافي يقيس كمية الكهرباء المتدفقة إلى ومن الشبكة.

سياسات القياس الصافي

تختلف سياسات القياس الصافي على نطاق واسع من بلد إلى آخر وحتى من شركة مرافق إلى أخرى. في بعض المواقع، يكون القياس الصافي إلزاميًا، بينما في مواقع أخرى يكون اختياريًا أو غير متاح على الإطلاق. من الأهمية بمكان فهم سياسات القياس الصافي المحلية قبل تصميم وتركيب نظام طاقة شمسية متصل بالشبكة.

نماذج القياس الصافي الشائعة:

أفضل الممارسات العالمية

يتطلب تصميم وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة الالتزام بأفضل الممارسات والامتثال للوائح والقوانين المحلية. فيما يلي بعض أفضل الممارسات العالمية التي يجب مراعاتها:

الاعتبارات الاقتصادية والعائد على الاستثمار

تعتمد الجدوى الاقتصادية لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة على عدة عوامل، بما في ذلك تكلفة النظام، وكمية الكهرباء المولدة، وأسعار الكهرباء المحلية، والحوافز المتاحة. يجب إجراء تحليل اقتصادي مفصل لتحديد العائد على الاستثمار (ROI) وفترة استرداد النظام.

العوامل الاقتصادية الرئيسية:

حساب العائد على الاستثمار وفترة الاسترداد:

العائد على الاستثمار = (إجمالي الوفورات - تكلفة النظام) / تكلفة النظام

فترة الاسترداد = تكلفة النظام / الوفورات السنوية

مثال: يولد نظام شمسي سكني بتكلفة 15000 دولار وفورات سنوية تبلغ 1000 دولار. ستكون فترة الاسترداد 15 عامًا، وسيعتمد العائد على الاستثمار على عمر النظام. ومع ذلك، يمكن للحوافز الحكومية والخصومات الضريبية أن تقلل بشكل كبير من فترة الاسترداد وتزيد من العائد على الاستثمار.

الاتجاهات المستقبلية في أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة

يشهد سوق الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة تطورًا مستمرًا، مع ظهور تقنيات واتجاهات جديدة. تشمل بعض الاتجاهات الرئيسية التي يجب الانتباه إليها:

خاتمة

تعتبر أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة طريقة فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة لتوليد الطاقة النظيفة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. من خلال النظر بعناية في العوامل الموضحة في هذا الدليل والعمل مع متخصصين مؤهلين، يمكنك تصميم وتركيب نظام طاقة شمسية متصل بالشبكة يلبي احتياجاتك من الطاقة ويوفر وفورات طويلة الأجل. تذكر أن تظل على اطلاع بأحدث التقنيات والاتجاهات في سوق الطاقة الشمسية لضمان اتخاذ أفضل القرارات لوضعك الخاص.