طاقة شمسية مصمَّمة للحرارة والغبار وللأحمال التي ستغذّيها

الاختيار بين الأنظمة المتصلة بالشبكة والهجينة والمستقلة

تجيب الأنواع الثلاثة عن أسئلة مختلفة. فالنظام المتصل بالشبكة يقلّل الطاقة المشتراة من شركة الكهرباء، والنظام الهجين يضيف التخزين لتستمر الأحمال الحرجة أثناء الانقطاع، أما النظام المستقل فيغذّي نقطة لا تصلها كهرباء الشبكة أصلاً.

النقطة التي تُغفَل غالباً: النظام المتصل بالشبكة وحده لا يوفّر أي تغذية احتياطية. فعند انقطاع الكهرباء ينفصل العاكس حمايةً للعاملين على الشبكة. وإذا كان الهدف يشمل إبقاء الكاميرات أو التحكم بالدخول في العمل، فلا بد من تخزين ودائرة احتياطية منفصلة، أو وحدة UPS إلى جانبه.

تحتاج الأنظمة المتصلة بالشبكة والأنظمة الهجينة المربوطة بشبكة التوزيع إلى موافقة شركة الكهرباء قبل التوصيل. ونُعدّ الحزمة الفنية لهذا الطلب (المخطط أحادي الخط وبيانات المعدات وإعدادات الحماية)، ولا تُفعَّل نقطة التصدير قبل صدور الموافقة.

التصميم لحرارة المملكة وغبارها

تُحدَّد قدرة الألواح في ظروف الاختبار القياسية، أي عند درجة حرارة خلايا 25 °C. أما على سطح مبنى في صيف المملكة فتسخن الخلايا أكثر بكثير من الهواء، وكثيراً ما تبلغ 70 °C أو أكثر. وتفقد ألواح السيليكون البلوري نحو 0.3–0.4 % من قدرتها مع كل درجة فوق 25 °C، لذلك قد يقل الإنتاج في ذروة الصيف بنحو 15 % عن القدرة الاسمية قبل احتساب أي فواقد أخرى.

وتغيّر الحرارة الجهد أيضاً، وهذا ما يحكم تصميم السلاسل (Strings). فجهد اللوح يرتفع في الصباحات الباردة وينخفض في الحر. لذلك نحدّد طول كل سلسلة بحيث يبقى جهد الدائرة المفتوحة عند أدنى درجة حرارة متوقعة أقل من أقصى جهد دخل للعاكس، ويبقى جهد التشغيل عند أعلى درجة حرارة ضمن نطاق MPPT.

ثم يخفّض الغبار الإنتاج أكثر. ويختلف مقدار ذلك حسب الموقع والموسم وزاوية الميل، وقد تخفّض عاصفة غبارية واحدة الإنتاج بشدة في يوم واحد. لذلك ندخل تكرار التنظيف في تقدير الإنتاجية وفي خطة الصيانة بدل افتراض ألواح نظيفة، ويصبح توفر المياه والوصول الآمن إلى السطح من مدخلات التصميم.

• العواكس تخفّض قدرتها عند ارتفاع الحرارة، لذلك نضعها في الظل مع تهوية، لا على جدار مواجه للشمس.
• كابلات التيار المستمر تُحدَّد مقاطعها حسب هبوط الجهد ومعامل التخفيض عند حرارة الأسطح، بعزل مقاوم للأشعة فوق البنفسجية ومسارات محمية.
• هياكل التثبيت تُصمَّم لأحمال الرياح وتُثبَّت دون الإضرار بعزل السطح المائي.
• الحماية: التأريض، وحماية من التيارات العابرة على جانبي التيار المستمر والمتردد، ومفاتيح فصل للتيار المستمر واضحة الملصقات يجدها فريق الصيانة وفرق الطوارئ بسهولة.

تغذية نقاط الأمن البعيدة

قد تبعد كاميرا في طرف السور المحيطي، أو غرفة حراسة، أو حاجز على طريق دخول، مئات الأمتار عن أقرب لوحة توزيع. وقد تكلّف الحفريات والكابل والمغذّي المحمي أكثر من نظام مستقل صغير. في هذه الحالات يمكن أن تشغّل الجهاز ألواحٌ مثبتة على عمود مع منظم شحن وخزانة بطاريات، بينما ينقل الفيديو رابط لاسلكي أو ألياف ضوئية.

يبدأ حساب النظام المستقل من أسوأ يوم:

• الحمل: الاستهلاك الفعلي للجهاز خلال 24 ساعة، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء ليلاً والسخانات أو المراوح والرابط اللاسلكي. وأحمال الليل هي الأهم لأنها تأتي كلها من البطارية.
• مدة الاستقلالية: عدد الأيام التي يجب أن تعمل فيها النقطة مع شمس قليلة، أثناء العواصف الغبارية أو مع ألواح متسخة. وهي عادةً يومان إلى ثلاثة أيام لنقاط الأمن، نتفق عليها معك.
• البطارية: سعة تكفي هذه المدة عند عمق تفريغ مناسب، مع تخفيض بحسب الحرارة. وتوضع البطاريات في خزانة مظللة ومهوّاة، فهي تشيخ سريعاً في صندوق مغلق تحت أشعة الشمس المباشرة.
• الألواح: تُحسب لأضعف شهر إنتاجاً وهي متسخة، مع هامش يكفي لإعادة الشحن بعد عدة أيام ضعيفة.

ونصمّم كذلك مراقبة عن بُعد لجهد البطارية وحالة الشحن، حتى تظهر النقطة المتعثرة قبل أن تنطفئ الكاميرا.

دراسة الجدوى وحساب الطاقة والتصميم

يبدأ كل مشروع شمسي من الطاقة لا من السطح. نجري دراسة جدوى تحصر الأحمال وتقرأ استهلاك اثني عشر شهراً وتمسح السطح أو الأرض لمعرفة الظل والإنشاء، ثم نحسب الطاقة التي يجب أن يوفرها النظام وما يترتب عليها من ألواح وعاكس وبطارية. نذكر فقد الحرارة والغبار ونذكر كل افتراض لتتمكن من مساءلته. تشرح الطريقة مقالة كيف تحسب منظومة الطاقة الشمسية. ثم يغطي التصميم توزيع السلاسل والحماية والتأريض والمخطط أحادي الخط والحزمة الفنية لموافقة شركة الكهرباء.

التنفيذ والتشغيل والمراقبة

نركّب الهياكل والتمديدات والحماية والعاكس، ثم نشغّل النظام باختبارات مسجلة: القطبية والعزل وجهد السلاسل وأول فحص للإنتاج. تُجهَّز المراقبة عند التسليم لتُظهر الإنتاج والاستهلاك وحالة البطارية، مع تنبيهات حين ينخفض الإنتاج عمّا يقول التقدير إنه يجب أن يكون.

تخزين البطاريات والربط الهجين مع المولّدات

يحوّل التخزين النظام المتصل بالشبكة العادي إلى نظام يُبقي دوائر مختارة تعمل عند الانقطاع وينقل طاقة النهار إلى المساء. نحسب البطارية من الأحمال الحرجة والاستقلالية المطلوبة، مع مراعاة نسبة التفريغ المسموحة وفقد العاكس والحرارة. وفي المواقع التي لا تقبل انقطاعاً طويلاً يمكن الجمع بين الشمس والبطارية ومولّد احتياطي، بتصميم يجعل التحويل وإعدادات العاكس وخطة الوقود تعمل معاً؛ راجع ربط المولّدات.

التطوير والتوسعة وصيانة المحطات القائمة

إن كانت لديك محطة قائمة فيمكننا معاينتها ومقارنة إنتاجها بما يجب أن تنتجه، ثم تنظيفها أو إصلاحها أو إضافة ألواح أو بطاريات أو نقلها إلى مراقبة عن بُعد. تحدد عقود الصيانة وتنظيف الألواح التكرار وترتيبات الوصول والماء والسجلات التي تتسلمها. وللنقاط الأمنية البعيدة التي تعمل بالطاقة الشمسية راجع وحدات المراقبة المتنقلة والأعمدة العاملة بالطاقة الشمسية.

نقدّم خدمات التصميم والتركيب والتشغيل والصيانة. أما الألواح والعواكس ومنظمات الشحن والبطاريات فتشتريها أنت أو مقاولك وفق المواصفات الفنية التي نعدّها.