مبدأ توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
يتكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل عن الشبكة من وحدات كهروضوئية، ووحدات تحكم، ومحولات تيار، وبطاريات، وأنظمة توزيع طاقة. يتشابه مبدأ عمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل عن الشبكة إلى حد كبير. الفرق الوحيد هو أن الطاقة الناتجة عنه تُستهلك وتُستخدم مباشرةً دون نقلها إلى شبكة الكهرباء. يُعد نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل عن الشبكة حلاً مثاليًا لتلبية الطلب على الكهرباء في المناطق الجبلية النائية، والمناطق غير المتصلة بالكهرباء، وقواعد الاتصالات، وغيرها.
تشمل الألواح الشمسية الشائعة وحدات السيليكون أحادية البلورية، ووحدات السيليكون متعددة البلورية، ووحدات السيليكون غير المتبلور. تتميز وحدات السيليكون أحادية البلورية بأعلى كفاءة تحويل وأقل حجم، لكنها أيضًا الأعلى تكلفة. يستخدم نظام توليد الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة مكونات الخلايا الشمسية كمكونات لتوليد الطاقة، وهو أهم مكون في نظام إمداد الطاقة الشمسية. وظيفتها هي تحويل الطاقة الإشعاعية للشمس إلى كهرباء تيار مستمر.
تشمل وحدات التحكم الشمسية الشائعة بشكل رئيسي وحدات التحكم الشمسية العادية، ووحدات التحكم الشمسية PWM، ووحدات التحكم الشمسية MPPT. تُعد وحدة التحكم الشمسية MPPT تقنية الجيل الثالث، وهي الأحدث حاليًا. تتميز وحدة التحكم الشمسية MPPT بخاصية "تتبع نقطة الطاقة القصوى". وهي نسخة مُحسّنة من وحدة التحكم الشمسية PWM. تُمكّن وحدة التحكم الشمسية MPPT النظام من شحن البطارية بأقصى طاقة ممكنة. تبلغ كفاءة تتبع MPPT 99%، وتصل كفاءة توليد الطاقة للنظام بأكمله إلى 97%، وتتميز بإدارة ممتازة للبطارية. تضبط وحدة التحكم الطاقة الكهربائية المولدة من الوحدات الشمسية وتتحكم بها. من جهة، تُرسل الطاقة المُعدّلة إلى حمل التيار المستمر أو حمل التيار المتردد، ومن جهة أخرى، تُرسل الطاقة الزائدة إلى حزمة البطارية للتخزين. عندما لا تكفي الكهرباء المُولّدة للحمل، تُرسل وحدة التحكم طاقة البطارية إلى الحمل عند الحاجة. بعد شحن البطارية بالكامل، يجب أن تتحكم وحدة التحكم في البطارية لمنع شحنها الزائد. عند تفريغ الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية، يجب على وحدة التحكم التحكم في عدم تفريغ البطارية بشكل زائد لحماية البطارية.
يوجد حاليًا أربعة أنواع رئيسية من البطاريات المستخدمة في أنظمة توليد الطاقة الشمسية في السوق، وهي: بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات الجل، وبطاريات الليثيوم الثلاثية، وبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. وتتمثل المهمة الرئيسية للبطارية في تخزين الطاقة، حيث تقوم بتحويل طاقة التيار المستمر المُحوَّلة من طاقة الإشعاع الشمسي بواسطة مجموعة الخلايا الشمسية إلى طاقة كيميائية، وتخزينها، لضمان استمرارية الحمل الكهربائي ليلًا وفي الأيام الغائمة والممطرة.
تستخدم العديد من الأجهزة الكهربائية التيار المتردد، كما تستخدم شبكة الكهرباء في الحياة اليومية نقل التيار المتردد. لذلك، بعد توفر مصدر طاقة التيار المستمر، يلزم وجود محول طاقة. المصطلح التقني هو العاكس، وهو جوهر نظام توليد الطاقة خارج الشبكة. وهو مسؤول عن تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد لاستخدامها في أحمال التيار المتردد. وفقًا لشكل موجة جهد التيار المتردد، يمكن أيضًا تقسيم العاكسات إلى عاكسات موجة مربعة، وعاكسات موجة معدلة، وعاكسات موجة جيبية. من بينها، يتميز عاكس الموجة الجيبية بإخراج جيد، مع تداخل ضئيل مع معدات الاتصال والضوضاء. لتحسين الأداء العام لنظام توليد الطاقة الكهروضوئية وضمان التشغيل المستقر طويل الأمد لمحطة الطاقة، تُعد مؤشرات أداء العاكس بالغة الأهمية.
(5) تحميل
هناك أيضًا العديد من النقاط التي يجب مراعاتها عند اختيار حمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. يجب اختيار طاقة الحمل وفقًا لسعة البطارية. الشرط الأساسي هو أن تكون الطاقة الشمسية التي تخزنها البطارية يوميًا كافية، في ظل أشعة الشمس الطبيعية، لتعويض الطاقة الكهربائية التي يستهلكها الحمل ليوم واحد، أو أن يكون هناك فائض. ويجب ألا يتجاوز إجمالي طاقة الحمل طاقة خرج اللوحة الشمسية أو وحدة التحكم.
tahCeW ىلإ حسم :
