ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة؟

مع تزايد التركيز العالمي على الطاقة المتجددة، أصبحت أنظمة الطاقة الشمسية الضوئية (PV) خارج الشبكة جزءًا لا غنى عنه من الحياة المستدامة. تقدم هذه الأنظمة فوائد بيئية،كفاءة الطاقة، ومستقلة، مما يجعلها مثالية للمناطق النائية، والجزر، والمواقع دون وصول إلى الشبكة العامة.أنظمة خارج الشبكة تلعب دورا حيويا في تحويل وصول الطاقة في جميع أنحاء العالم.

1المكونات ومبدأ العمل

نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة يتضمن عادة المكونات التالية:

• لوحات الطاقة الشمسية الكهروضوئية: تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء متواصلة (DC)
• مراقب الشحنة: ينظم و يدير تدفق الطاقة
• تخزين البطارية: تخزن الطاقة الزائدة لاستخدامها خلال فترات غير مشمسة.
• عاكس: يحول الكهرباء المستمرة إلى تيار متبادل لتشغيل الأجهزة التقليدية.
• نظام التوزيع: يوفر الكهرباء إلى مختلف الأحمال.

2آلية العمل:

1. ظروف مشمسة: تنتج الألواح الشمسية الكهرباء من أشعة الشمس. ويقوم جهاز التحكم في الشحن بتنظيم التدفق، حيث يوفر الطاقة مباشرة إلى أحمال التيار المباشر ويحتفظ بالطاقة الزائدة في البطاريات.
2. ظروف غائمة أو ليلية: يتحول النظام تلقائيًا إلى وضع البطارية ، ويقدم الطاقة إلى الأحمال المتغيرة من خلال المحول.

3السمات الرئيسية للأنظمة الشمسية خارج الشبكة

1. الاستقلال:

   • تعمل بشكل مستقل دون الاعتماد على الشبكة العامة مما يجعلها مثالية للمناطق النائية والجزر

2. الفوائد البيئية:

   • الطاقة الشمسية هي مصدر نظيف ومتجدد، لا تنتج أي ملوثات أثناء توليد الطاقة.

3. كفاءة الطاقة:

   • تسخير الطاقة الشمسية للحد من الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية، مما يسهم في حفظ الطاقة وخفض الانبعاثات.

4. الموثوقية:

   • وتضمن تقنيات التحكم المتقدمة شحن البطارية وتفريغها بأمان، مما يعزز استقرار النظام ومدة عمره.

5. المرونة:

   • يمكن تكوينها بسهولة بناءً على متطلبات الطاقة المحددة. تشمل الخيارات عددًا متغيرًا من الألواح الشمسية وقدرات البطارية ودرجات طاقة المحول لتلائم تطبيقات متنوعة.

6. القيمة الاقتصادية:

   • على الرغم من أن التكلفة الأولية قد تكون مرتفعة ، إلا أن النظام يوفر وفورات كبيرة على المدى الطويل بسبب انخفاض تكاليف الصيانة وانخفاض أسعار تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

7. سهولة الصيانة:

   • التصميم البسيط يقلل من جهود الصيانة، في حين أن أنظمة المراقبة تضمن تتبع الأداء في الوقت الحقيقي لحل المشاكل السريع.

4تطبيقات وحلول لأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة

تعمل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة بشكل مستقل عن الشبكة الوطنية ، مما يجعلها مثالية لمجموعة متنوعة من السيناريوهات:

سيناريوهات التطبيق

1. المناطق النائية وخارج الشبكة:

   • مناسبة للمناطق التي لا تصل إلى الشبكة، وتوفير احتياجات الطاقة الأساسية مثل الإضاءة وشحن الهاتف.

2. الجزر:

   • يعالج تكاليف اتصال الشبكة العالية من خلال توفير مصدر طاقة مستقر للسكان والصناعات.

3. محطات الاتصالات:

   • يضمن الطاقة المستمرة لأبراج الاتصالات في المواقع النائية، والحفاظ على موثوقية الشبكة.

4. المرافق العامة:

   • تعمل على إضاءة الشوارع وإشارات المرور وغيرها من البنية التحتية، مما يقلل من الاعتماد على الكهرباء التقليدية ويقلل من تكاليف الصيانة.

5حلول لأنظمة خارج الشبكة

1. تكوين النظام:

   • لوحات شمسية: تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.
   • مراقب الشحنة: توزيع الكهرباء على الحمولات والبطاريات.
   • بنك البطارية: تخزن الطاقة لاستخدامها لاحقاً
   • عاكس خارج الشبكة: يحول الطاقة المترددة المخزنة إلى طاقة متغيرة قابلة للاستخدام.

2. مبادئ التصميم:

   • ضع في اعتبارك استهلاك الطاقة للمستخدم، ومعايير الطاقة في الأجهزة، وجهد التيار/الجهد في النظام.
   • ضمان استقرار النظام وسلامته من خلال اختيار المكونات والهندسة المعمارية المناسبة.

6فئات النظام

1. أنظمة خارج الشبكة على نطاق صغير:

   • مصممة لاحتياجات الطاقة الأساسية مثل الإضاءة والشحن في المناطق الريفية.
   • استهلاك الطاقة: < 5 كيلوواط في اليوم؛ قوة الحمل: < 1 كيلوواط.
   • المكونات الموصى بها: مراقبات الشحنة PWM ومحولات موجات الصينوس المعدلة.

2. أنظمة خارج الشبكة العملية متوسطة الحجم:

   • مناسبة للأسر الغنية خارج الشبكة والشركات الصغيرة.
   • استهلاك الطاقة: < 50 كيلوواط في اليوم؛ قوة الحمل: < 20 كيلوواط.
   • المكونات الموصى بها: أجهزة تحكم MPPT مع عاكسات مخصصة لزيادة الكفاءة.

3. أنظمة خارج الشبكة على نطاق واسع وموثوق بها:

   • مثالية للتطبيقات التجارية أو الصناعية في المناطق ذات الانقطاع المتكرر أو تكاليف الطاقة العالية.
   • قوة الحمل: 20 ≈ 250 كيلوواط.
   • الإعداد الموصى به: عدة محولات صغيرة متصلة بالتوازي لضمان التوسع والاستقرار.

الاستنتاج

أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة ضرورية لتزويد المناطق التي لا تصل إلى الكهرباء التقليدية بالطاقة. من خلال تكييف تصميم النظام وتكوينه بعناية لمتطلبات محددة،هذه الأنظمة يمكن أن توفر موثوق بها، حلول الطاقة المستدامة والفعالة من حيث التكلفة لمجموعة واسعة من التطبيقات.