محطات الطاقه الكهروشمسيه المركزيه

م. ياسر شهيد

مركز الدراسات والبحوث العلميه

المعهد 4000 مديرية الطاقه الشمسية حلب سوريا

 

تصنف نظم التغذيه الكهروشمسيه وفق نمط عملها وخرج الطاقه إلى نظم التغذيه الكهروشمسيه المستقله؛ وتشمل (نظم التغذيه الكهروشمسيه المستقله المستمره (cd)- نظم التغذيه الكهروشمسيه المستقله المتناوبه (AC)، ونظم التغذيه الكروشمسيه المرتبطه مع الشبكه وتشمل (نظم التغذيه الكهروشمسيه المنزليه المرتبطه مع شبكة التوتر المنخفض.

• نظم التوليد الكهروشمسيه المركزيه (المحطات المركزيه الكبيره).
• وجاءت نتائج مقارنة أداء الطرق المختلفه لتثبيت وتحريك اللواقط بزيادة مردود النظم المتحركه مقارنة بالثابته، وزيادة الطاقه المنتجه بالنظم المتحركه كلما اتجهنا جنوباً وذلك نتيجة لزيادة نسبة الإشعاع المباشر من الكلي، حيث تبلغ هذه النسبه 59% في ميلانو و70% باليرمو و 75% في حلب.
• إن الغايه الأساسيه للانفرتر هي قلب التيار المستمر إلى متناوب ويجب أن يتمتع بعدة مواصفات؛ هي العمل وفق نقطة الاستطاعه العظمى وحماية مصفوفات الواقط المربوطه معه والحمايه من التجزر (Anti- islanding)، ومراقبة جهد وتردد الشبكه العامه وإمكانية التحكم عن بعد، وأن لا يقل مردوده عن 90% في أسوأ الأحوال وذلك عند تحميله ب 20% من استطاعته الإسميه وتتراوح بين 96% إلى 98% أثناء التحميل الكامل.
• ويفضل وضع الانفرات والمحولات في المركز الهندسي للموقع لتقليل أطوال الكبلات المستخدمه وبالتالي تقليل ضياعات النقل الكهربائيه، وتقليل الضياعات الناتجه عن التظليل الذاتي للواقط.
• تشمل أنواع الانفرترات المستخدمه للمحطات الكبيره الانفرترات الصغير (Micro inverters)؛ التي تتصف بإمكانية التحكم بالمصفوفات بشكل مستقل زتقليل ضياعات عدم التماثل بين اللواقط وتقليل الضياعات الكهربائيه بالتحويل المباشر من DC إلى AC  خرج طاقي يومي وسنوي أكبر مناسب للأنظمه الصغيره يتطلب وقتاً كبيراً للتركيب بسبب كثرة عدد الانفرترات غير قابل للصيانه.

أما الانفرترات المركزيه (حتى KW800) تتصف بعدة ميزات؛ منها أنه يتأثر الخرج الكلي عند حدوث خلل في أحد المصفوفات وتتم ملاحقة نقطة الاستطاعه العظمى وفق وسطي المصفوفات والتحكم بالطاقه وإدارتها مركزياً وانخفاض المردود نتيجة عدم تماثل اللواقط والتظليل والتربه.

وتتشابه الانفرترات الخطيه (String inverters) في الاستطاعه والشكل مع الانفرترات المركزيه ولكن تتفوق عليها بتوفر إمكانية التحكم المستقل بالمصفوفات وخرج طاقي أكبر وسرعة الاستجابه للحوادث والأعطال وبساطة التوصيلات الكهربائيه وإمكانية توصيل عدة أنواع من اللواقط وإمكانية تثبيت اللواقط بعدة اتجاهات وبزوايا ميل مختلفه ومراقبة المصفوفات والانفرترات عن بعد وعزل المصفوفات ذات الأداء المنخفض أو العاطله دون توقف النظام.

ينبغي على المحطه الكهروشمسيه العمل ألياً دون الحاجه لتدخل بشري كما أن نظام التحكم في المحطه يتمتع بخاصية المراقبه والتحكم موضعياً أو عن طريق حاسب مركزي موضوع في مكتب القياده والتشغيل، أو عن بعد بإشارات لا سلكيه / انترنت ويتوجب على شاشة المراقبه أن تظهر المعلومات المطلوبه للتشغيل والمراقبه المثاليه والمتغيرات التاليه موضعياً ولاسلكياً؛ منها (المصفوفات الفرعيه- الانفرترات- المحولات- وضعية قواطع الحمايه والفصل- المعطيات المناخيه.

• الاستطاعه اللحظيه المولده – الإشعاع الشمسي على سطح اللواقط- الطاقه الكليه المولده- الطاقه المضخوخه في الشبكه- معلومات المصفوفات الفرعيه بهدف تحديد الأعطال – إشارات تحذيريه).

مع بداية القرن 21 فإن عدد المحطات باستطاعات  MW1 لم يتجاوز 10 محطات، وأكبر محطه كانت باستطاعة  MW 3.3 في ايطاليا. تغير الوضع كثيراً منذ بداية العام 2007 نتيجة لانخفاض أسعار هذه التقانه من جهه، وارتفاع أسعار الوقود الذي وصل إلى 147 دولار للبرميل في عام 2008 مع توقعات المختصين بتجاوزه 200 دولار أصبحت قريبه للواقع من جهه ثانيه، تبعتها أزمة الغاز الروسيه الأوربيه عام 2009.

هذا الارتفاع مصحوباً بالرغبه بتنويع مصادر الطاقه في الدول الناميه والمتقدمه على حد سواء، وتحقيق ما صار يُعرف بالأمن الطاقي والحفاظ على البيئه، فالهدف الأوروبي تخفيض الانبعاثات الغازيه في أوربا 20% بحلول العام 2020 وذلك للحفاظ على نسبة الغازات ضمن المجال 450-550   PPM

من بين هذه الطاقات تأتي الطاقه الكهروشمسيه (Photovoltaics)، التي ازدادت بحوالي 100% بين عامي 2007 و 2008 نتيجة انخفاض أسعار السيليكون من 500$ kg إلى 50 نتيجة دخول شركات ومعامل جديده إلى السوق، وعادت للإنخفاض عام 2009 نتيجة سحب الدعم أو تقليله في بعض البلدان الأوروبيه كأسبانيا.

من الواضح من هذا الشكل طغيان النظم المرتبطه على النظم المستقله وزيادة نسبتها عبر السنين، ويلاحظ أن 90% من الطاقه المركبه هي لمحطات تزيد استطاعتها عن IMW.

وتأتي في المرتبه الأولى من حيث الاستطاعه المركبه  اسبانيا والتي بلغت لغاية عام 2009 GW 2.9، ثم المانيا GW 1.3 فالولايات المتحده MW372 متبوعه ب MW155 في كوريا الجنوبيه، وتم تركيب حوالي 80% من الأنظمه على الأسطحه في ألمانيا، بينما في أسبانيا فإن معظم التركيبات أرضيه.

أما أسواق تقانه التحويل الكهروشمسي؛ فمحلياً أثبتت الأنظمه المركبه كفائتها نظراً لنضوج هذه التقانه في أنظمة الضخ والري وأنظمة الاتصالات، والمحطات المربوطه مع الشبكه ولكن فتح السوق المحليه أمام هذه التقانه يتطلب توفر عدة عوامل هي نشر فكرة استخدام التقانه لدى سكان المناطق النائيه بطرق إعلانيه وتثقيفيه فعاله، وخلق توازن بالدعم بين النظم الكهروشمسيه والكهرباء والديزل، وضرورة توفير مؤسسات أو صناديق ماليه لتسهيل عمليات الشراء في القطاع الخاص.

على الصعيد العربي ينتشر استخدام هذه التقانه بشكل أوسع في بعض الدول العربيه (الأردن، العراق، تونس، الجزائر، المغرب) نظراً لاعتماد تلك الدول على سياسات واضحه في اعتماد هذه التقانه لتنمية المجتمعات الريفيه، وعالمياً هناك طلب كبير على الخلايا واللواقط الكهروشمسيه وبشكل خاص في أوربا وأمريكا واليابان، وذلك للنظم المرتبطه بالشبكه، أما في الدول الناميه فيتركز الاستخدام في المناطق النائيه لدعم خطط التنميه وذلك بتأمين الخدمات الأساسيه من كهرباء منزليه وضخ مياه الشرب.

سيقود تراكم الخبره نتيجة ازدياد حجم الانتاج العالمي والتطور التكنولوجي إلى تكاليف أقل، تتراوح أسعار اللواقط في الوقت الراهن بين WP/3.5$ -2 ويترواح سعر النظام الكامل المركب WP/10-5$  تبعاً للحجم والنوع ونلاحظ أن الأسعار كانت في انخفاض مستمر حتى 2005 نظراً لتوفر طاقه انتاجيه كافيه لتغطية الطلب، ولكن ازدياد الطلب أدى إلى ارتفاع الأسعار ثم عادت الأسعار إلى الإنخفاض في نهاية 2007 حيث دخلت شركات انتاجيه جديده وخاصة في الصين التي تنتج حوالي نصف الإنتاج العالمي الحالي إضافة إلى التوسع في انتاج الشركات الحاليه، أما أسعار النظم الكبيره والمرتبطه مع الشبكه وهي بحدود WP 3.5  يورو، حالياًومن المتوقع أن تصل إلى WP2/ يورو بحلول العام 2020 ويقع القطر ضمن المناطق ذات الإشعاع الأعلى وبالتالي ذات كلفة توليد أخفض.