تكنولوجيا الطاقة الجديدة يوزيل المحدودة
الكهرباء الشمسية: أنظمة الضوئية المتصلة بالشبكة
- May 17, 2017 -

الكهرباء الشمسية: أنظمة الضوئية المتصلة بالشبكة

محطات الطاقة الضوئية تحويل ضوء الشمس إلى الطاقة الكهربائية. وبالتالي فإن إنتاج الطاقة من هذه المحطات الكهروضوئية سوف يصل إلى ذروته في منتصف النهار، مع تلبية ذروة الاستهلاك اليومي للطاقة، عندما تكون الأسعار الفورية على الطاقة أعلى.

  • ويغطي النظام الكهروضوئي الذي تبلغ سعته الاسمية 8،96 كيلوواط، كما هو موضح في الصورة، احتياجات الكهرباء لأربعة أفراد من الأسر الأربعة. صورة: شارب إليكترونيكش (يوروب) غمب

على الرغم من هذه الفائدة الاقتصادية الطاقة الضوئية لم تصل بعد التكافؤ الشبكة، النقطة التي التكاليف تساوي الطاقة الشبكة (باستثناء بعض الجزر المشمسة مثل هاواي التي تستخدم وقود الديزل لإنتاج الكهرباء).

صافي القياس (الولايات المتحدة وكندا) ونظم التعرفة في التغذية

ونظرا لعدم وجود حاجة إلى مرافق تخزين الطاقة المحلية، فإن العوامل التي تحد من حجم الأنظمة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة هي المساحة المتاحة - التي غالبا ما تكون سقف - تكاليف الاستثمار والأطر التنظيمية بما في ذلك برامج الدعم والترويج. ويمكن أن تشمل هذه البرامج الإعانات الاستثمارية أو القياس الصافي أو التعريفات الجمركية. مع صافي قياس تدفق الطاقة الكهربائية يتم فرض رسوم ضد استهلاك الكهرباء في نفس العقارات، وذلك باستخدام معظمها ثنائي الاتجاه عداد الكهرباء العمل. هذا النظام يستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة وكندا. وبما أنه لا يوجد في معظم الحالات أي تعويض عن تدفق يتجاوز الاستهلاك السنوي، فإن مرافق الطاقة الضوئية ستكون في معظمها من الحجم بحيث لا توفر طاقة أكثر من استهلاكها في نفس العقارات خلال السنة؛ يتم استخدام الشبكة فقط كمرفق للتخزين. ضمن نظام تعريفة التغذية في الجانب الآخر، وتوفير (مثل في ألمانيا) المدفوعات الثابتة والمضمونة لكل كيلوواط ساعة، المزيد من الناتج يعني المزيد من الأرباح؛ لذلك سوف تكون مرافق أكبر الحجم.

  • الرسم التخطيطي لنظام الضوئية. التوضيح: لغابو

الطاقة الشمسية: يصبح ضوء الشمس مصدر الكهرباء.

ويتكون النظام الكهروضوئي المقترن بالشبكات أساسا من الألواح الكهروضوئية (وحدات)، واحد أو عدة محولات شمسية، جهاز حماية للإغلاق الأوتوماتيكي في حالة انهيار الشبكة ومضاد للتغذية في الكهرباء الشمسية

وتشمل مكونات نظام الكهروضوئية المتصلة بالشبكة الوحدات الكهروضوئية، وعاكس الطاقة، وجهاز أمان لإيقاف التشغيل عند الإخفاقات في الشبكة ومقياس الكهرباء. و "العاكس-كوموتاتد" العاكس يحول التيار المباشر (دس) التي تقدمها وحدات لتناوب التيار (أس)، في وقت واحد مزامنة الإخراج أس إلى أس في الشبكة.
إن القدرة المولدة للطاقة للنظام الكهروضوئي تسمى ذروة كيلوواط (تقاس في ظروف الاختبار القياسية وتشعيع شمسي يبلغ 1000 واط لكل متر مربع). ستغطي الوحدات الكهروضوئية اليوم مساحة تتراوح بين 7 و 10 متر مربع لكل كيلوواط. على افتراض أن وحدات موجهة إلى الجنوب وتميل في زاوية بين 30 درجة و 35 ° مثل نظام بف سوف تولد في أوروبا الوسطى والغربية - اعتمادا على خط العرض المحدد وعوامل أخرى - بين 800 و 1.000 كيلووات ساعة من الطاقة الكهربائية سنويا و لكل كيلو واط من القدرة الاسمية. على سبيل المثال: على سطح في كامبردج أو أكسفورد (المملكة المتحدة)، محطة 4 كيلو واط مع التوجه وحدة الأمثل وزاوية الميل وحدة ستوفر حوالي 3.380 كيلوواط ساعة سنويا، في اشبيلية (اسبانيا) 5.640 كيلوواط ساعة سنويا. وبالتالي فإن محطة في اشبيلية تحتاج إلى العاكس مع جهد المدخلات أعلى من واحد في أكسفورد.

بعض النصائح لتخطيط نظام بف متصلة بالشبكة

- حجم مولد بف

ويعتمد الحجم الأمثل اقتصاديا للنظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة في الغالب على حوافز مالية ومعلمات قانونية مختلفة، حيث أن التكافؤ بين الشبكات - أي أن تكاليف توليد الطاقة الكهروضوئية تساوي أو أرخص من سعر طاقة الشبكة - عدد قليل من المناطق اليوم. نيت مفاهيم القياس، كما أنها تستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة وكندا، توفر - مثل مع أنظمة قائمة بذاتها - لا حافز لبناء النظم التي تولد المزيد من الطاقة الكهربائية من استهلاكها في نفس العقارات خلال العام؛ فإن الشبكة تحل محل تخزين البطارية المحلي فقط. وتؤدي أنظمة التعريفات الجمركية على الجانب الآخر إلى جعل النظم الكبيرة ذات صافي الربح الزائد.

  • قد يغطي نظام الكهروضوئية سقف كامل؛ فإن السقف الشمسي المصورة (233 مترا مربعا) يبلغ إنتاجه الاسمي من الطاقة 24،2 كيلوواط (كيلوواط). صورة: هيرونيمي ريجينيراتيف إنيرجين غمب

- مساحة الوحدة المطلوبة:

في النظم الأكبر في الغالب تستخدم وحدات السيليكون البلورية اليوم. لتثبيت قدرة الاسمية 1 كيلو واط (كيلووات الذروة) مع هذه الوحدات مساحة بين حوالي 7 متر مربع (باستخدام الخلايا أحادية البلورة) و 10 متر مربع (باستخدام الخلايا الكريستالات) مطلوب.وغير ذلك من الأسطح غير المستخدمة ضارية هي في كثير من الحالات الأكثر كفاءة من حيث التكلفة أماكن لتثبيت نظام بف، وخاصة إذا كانت موجهة إلى الجنوب وتميل إلى درجة من حوالي 30 درجة إلى 37 درجة.

- بف التوجه والإخراج

كفاءة العملية الضوئية هي في أعلى مستوى لها إذا أشعة الشمس ضرب لوحة عموديا. ولذلك ينبغي أن تكون موجهة وحدات بف إلى الجنوب (يتحدث من نصف الكرة الشمالي) وميل إلى حد ما. تعتمد زاوية الميل المثلى على الموقع (بما في ذلك خط العرض والارتفاع وعوامل أخرى). وكقاعدة عامة فإن زاوية الميل ستكون أفضل بين 3/4 و 4/5 من خط العرض - مما يؤدي إلى زوايا من 32 درجة إلى 38 درجة في أوروبا الوسطى والغربية أو 30 درجة إلى 36 درجة في معظم الولايات المتحدة. ومع ذلك، فإن الاختلافات الصغيرة من التوجه الأمثل والميل لا تؤدي إلا إلى تخفيضات أصغر في إنتاج الطاقة سنويا.

من أجل استخدام أكثر فعالية استخدام الإشعاع الشمسي، وحدة بف أو جامع من نظام الضوئية ونظام التدفئة الشمسية، على التوالي، تتماشى لاستيعاب أو جمع أكبر قدر ممكن من الإشعاع ممكن. وتؤدي زاوية الإشعاع للوقوع، وزاوية الميل للوحدة أو المجمع، وزاوية السمت جميعها أدوارا في تحقيق أكبر إنتاج ممكن للطاقة.

وتحدد زاوية السمت (β) في الصورة الموجودة على اليمين) عدد الدرجات التي ينحرف فيها سطح الوحدة أو المجمع عن الاتجاه الذي يواجه الجنوب تماما. وتحدد زاوية الميل (α) الاختلاف عن الأفقي.

وتبين التجارب أن الأنظمة الكهروضوئية تعمل بأقصى قدر من الفعالية بزاوية سمت تبلغ حوالي ° 0 وزاوية ميل تبلغ حوالي 30 درجة. وبطبيعة الحال، فإن الفروق الصغيرة في هذه القيم ليست مشكلة على الإطلاق: فمع النظام الموجه نحو الجنوب الشرقي أو الجنوب الغربي، لا يزال من الممكن استيعاب حوالي 95٪ من أعلى كمية ممكنة من الضوء. يتم تركيب أنظمة كبيرة مع صفائف مع المحركات الكهربائية التي تعقب الشمس من أجل تحسين الانتاج.

  • تركيب العاكسون السلطة من نظام الكهروضوئية 123 كيلوواط في ألمانيا.

- السلطة العاكس:

أنظمة بف توفر التيار المستمر (دس) الجهد. لتغذية الشبكة، يجب أن يكون مقلوب هذا الجهد دس إلى التيار المتردد التيار المتردد (أس) من قبل »التيار الكهربائي-كوموتاتد« أو الشبكة مرتبطة العاكس، مزامنة تلقائيا الناتج أس إلى الجهد أس بالضبط وتواتر الشبكة .

هذا مب يتقلب أثناء العملية في فترة اعتمادا على الإشعاع، ودرجة حرارة الخلية ونوع الخلية أوند لذلك لتتبعها وحدة التحكم العاكس.

المهمة الثانية المهمة من العاكس للطاقة الشمسية هي للسيطرة على نظام بف لتشغيل بالقرب من أقصى نقطة الطاقة (مب)، ونقطة التشغيل حيث القيم المشتركة للتيار والجهد من وحدات الطاقة الشمسية يؤدي إلى انتاج الطاقة القصوى. هذا مب يتقلب أثناء العملية في فترة اعتمادا على الإشعاع، ودرجة حرارة الخلية ونوع الخلية أوند لذلك لتتبعها وحدة التحكم العاكس.