كيفية خفض تكاليف الديزل باستخدام نظام الطاقة الشمسية في إفريقيا؟

بالنسبة للكثير من الشركات في مختلف أنحاء إفريقيا، تظل مولدات الديزل مصدرًا أساسيًّا أو احتياطيًّا لا غنى عنه للطاقة الكهربائية. ففي المناطق التي تكون فيها شبكة الكهرباء غير موثوقة أو غير متوفرة، يمكن لتلك المولدات أن تحافظ على استمرار تشغيل المصانع والمنشآت التجارية والمزارع والمشاريع النائية.

ومع ذلك، فإن الحصول على كهرباء موثوقة من الديزل يترتب عليه تكلفة تشغيل مرتفعة جدًّا.

استهلاك الوقود ليس سوى جزءٍ واحدٍ من التكاليف. فعلى الشركات أيضًا أن تأخذ في الاعتبار نقل الوقود وصيانة المولدات وأجزاء الاستبدال والخدمات الفنية والضجيج والانبعاثات والمخاطر التشغيلية المرتبطة بالاعتماد على مصدر طاقة يعمل بالوقود.

توفر الطاقة الشمسية نهجًا مختلفًا.

يمكن لنظام طاقة شمسية مُصمَّم تصميمًا سليمًا أن يقلِّل كمية الكهرباء التي تحتاجها الشركات لتوليدها عبر المولدات الديزل، بينما تتيح أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات الاحتفاظ بالطاقة الشمسية الزائدة لاستخدامها عند انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية.

بالنسبة للمنشآت التي تتطلب طاقةً عاليةً ومستمرةً، فإن تكوينات مثل نظام طاقة شمسية بقدرة ١٥٠ كيلوواط نظام شمسي هجين مزوَّد ببطاريات تخزين، أو حلول تجارية وصناعية أكبر لتخزين الطاقة، يمكن أن تغيِّر بشكلٍ كبيرٍ طريقة توليد الكهرباء واستهلاكها.

إلا أن المفتاح لا يكمن ببساطة في تركيب عددٍ أكبر من الألواح الشمسية.

بل يجب أن يُصمَّم النظام وفقًا لملفّ الحمل الفعلي للمنشأة وجداول تشغيلها وظروف الإشعاع الشمسي المحلية ومتطلبات الدعم الاحتياطي.

لماذا تبحث الشركات الأفريقية عن بدائل للطاقة الديزلية

تواجه العديد من المنشآت التجارية والصناعية في جميع أنحاء إفريقيا مجموعةً من التحديات المتعلقة بالطاقة.

وقد تشمل هذه التقنيات:

• عدم استقرار شبكة الكهرباء أو محدوديتها
• انقطاعات كهربائية متكررة
• ارتفاع تكاليف وقود الديزل
• تحديات نقل الوقود
• متطلبات صيانة المولدات
• الطلب المرتفع على الكهرباء خلال النهار
• البيئات التشغيلية النائية
• محدودية الوصول إلى الدعم الفني

وبالنسبة للمصنع، يمكن أن تؤثر هذه التحديات مباشرةً على الإنتاج.

أما بالنسبة للفندق، فقد تؤثر الانقطاعات في التيار الكهربائي على راحة الضيوف والخدمات الأساسية.

للمزارع، يمكن أن يتسبب انقطاع التيار الكهربائي غير الموثوق به في تعطيل الري وضخ المياه.

أما بالنسبة للمنشآت النائية، فقد تصبح عملية نقل الوقود نفسها تحديًّا لوجستيًّا كبيرًا.

ولهذا السبب لم تعد المسألة تتعلَّق ببساطة بـ:

«كيف نحصل على الكهرباء؟»

وبالنسبة للكثير من الشركات، فإن السؤال الأهم هو:

«كيف نُولِّد كهرباءً موثوقةً بتكلفة تشغيلية أقل على المدى الطويل؟»

وتوفِّر أنظمة الطاقة الشمسية المدمجة مع أنظمة التخزين حلاً محتملًا واحدًا.

كيف تقلِّل أنظمة الطاقة الشمسية من وقت عمل مولِّدات الديزل

يحوِّل مولِّد الديزل الوقود إلى كهرباء، وبالتالي فإن تكلفة تشغيله مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بعدد الساعات التي يعملها ومقدار الطاقة التي يولِّدها.

وتغيِّر أنظمة الطاقة الشمسية هذا النموذج التشغيلي باستخدام وحدات الخلايا الكهروضوئية لتوليد الكهرباء خلال ساعات النهار.

في تكوين هجين نموذجي:

أثناء النهار

توفر الألواح الشمسية الكهرباء اللازمة للأحمال الكهربائية المتاحة.

إذا تجاوز إنتاج الطاقة الشمسية الحمل اللحظي، فيمكن استخدام الفائض لشحن البطارية.

عند انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية

يمكن للبطاريات تخزين الطاقة أن تُفرّغ لتلبية احتياجات الأحمال المتصلة.

خلال فترات طويلة من انخفاض الإنتاج الشمسي

يمكن للنظام أن يستخدم مولّدًا ديزل أو مصدر طاقة احتياطيًّا آخر عند الحاجة إلى طاقة إضافية، وفقًا لهندسة النظام.

وهذا يشكّل تسلسلاً هرميًّا:

الطاقة الشمسية → البطارية → المولّد الاحتياطي

والهدف ليس بالضرورة إلغاء المولّد في كل مشروع.

بدلاً من ذلك، الهدف هو جعل المولِّد مصدر طاقة احتياطيًّا بدلًا من كونه المصدر الرئيسي للكهرباء .

بالنسبة للشركات التي تُشغِّل حاليًّا مولِّدات ديزل لساعات عديدة كل يوم، فإن خفض مدة تشغيل المولِّد يؤثِّر تأثيرًا ملموسًا في استهلاك الوقود ومتطلبات الصيانة.

لماذا تجعل أنظمة تخزين البطاريات الطاقة الشمسية أكثر عمليةً للشركات

إن توليد الكهرباء عبر الألواح الشمسية الكهروضوئية يعتمد اعتمادًا مباشرًا على ضوء الشمس.

أما الطلب على الكهرباء فيستمر بعد غروب الشمس.

وبغياب أنظمة تخزين الطاقة، قد لا تكون فائض الكهرباء الناتجة عن الألواح الشمسية متاحًا دائمًا عندما تحتاجها الشركة أكثر ما تحتاجه.

وتُحلّ أنظمة تخزين البطاريات جزءًا من هذه المشكلة الزمنية.

فعلى سبيل المثال، قد تولِّد مصنعٌ كهرباء شمسية كبيرة بين الساعة ١٠:٠٠ صباحًا و٣:٠٠ ظهرًا، بينما يستمر جزءٌ من حمل إنتاجه حتى وقت المساء.

وبدلًا من استخدام كامل الطاقة الشمسية المتاحة فور إنتاجها، يمكن للنظام تخزين الفائض منها وإطلاقه لاحقًا.

هذا مفيد بشكل خاص للمنشآت التي تمتلك:

• عمليات مساءً
• ورديات ليلية
• التبريد
• الإنتاج المستمر
• المعدات الحرجة
• طاقة شبكة غير مستقرة

كما يسمح تخزين البطاريات للنظام بالاستجابة بسرعة أكبر لتغيرات الحمل وتوافر الطاقة مقارنةً بالهندسة التقليدية التي تعتمد على المولدات فقط.

أما في المشاريع التجارية والصناعية الأكبر حجمًا، فيجب حساب سعة البطاريات وفقًا لملف الحمل الفعلي، بدلًا من اختيارها ببساطة كنسبة مئوية ثابتة من سعة الألواح الكهروضوئية.

العوامل الرئيسية عند تصميم أنظمة الطاقة الشمسية للظروف الأفريقية

يجب أن تراعي أنظمة الطاقة الشمسية المصممة لأفريقيا الظروف التشغيلية المحلية.

يعتمد التكوين الصحيح على عدة عوامل.

المورد الشمسي

وتتفاوت شدة الإشعاع الشمسي باختلاف الموقع والموسم.

وبالتالي، يجب تحديد حجم صفائف الألواح الكهروضوئية وفقًا للظروف الشمسية المحلية، بدلًا من الاعتماد على تقدير إنتاج عام.

درجة الحرارة

يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المحيطة المرتفعة على أداء وحدات الخلايا الكهروضوئية والعواكس والبطاريات والمعدات الكهربائية الأخرى.

يجب أن يراعي اختيار المعدات وتصميم التركيب الظروف الحرارية.

نمط الحمل

يحتاج المهندسون إلى فهم:

• استهلاك الكهرباء اليومي
• الطلب الأقصى
• الأحمال الحرجة
• أحمال المحركات
• ساعات التشغيل
• الطلب الليلي
• التوسع المستقبلي

المصنع الذي يعمل ٢٤ ساعة في اليوم يختلف جوهريًّا من حيث المتطلبات عن المبنى التجاري الذي يعمل فقط خلال ساعات النهار.

توفر الشبكة

إذا كانت طاقة الشبكة متوفرة لكنها غير موثوقة، فقد يكون التكوين الهجين مناسبًا.

إذا كانت كهرباء الشبكة غير متوفرة تمامًا، فقد يتطلب الأمر هندسة نظام خارج الشبكة مع سعة تخزين بطاريات كافية وتوليد احتياطي مناسب.

الصيانة والدعم الفني

تحتاج المنشآت النائية إلى معدات يمكن مراقبتها وصيانتها بكفاءة.

تساعد أنظمة المراقبة عن بُعد وإدارة الطاقة المهندسين في تحديد حالات التشغيل غير الطبيعية دون الحاجة إلى زيارات فورية لموقع المنظومة.

اختيار سعة البطارية المناسبة

تُعبَّر السعة التخزينية للبطارية عادةً بوحدة الكيلوواط ساعة (كيلوواط·ساعة)، بينما تُعبَّر سعة العاكس والألواح الشمسية عادةً بوحدة الكيلوواط.

هذه وحدات قياس مختلفة.

على سبيل المثال:

نظام طاقة شمسية بقدرة ١٥٠ كيلوواط

تصف القدرة الاسمية للنظام.

بطارية مُصنَّفة بـ:

300 كيلوواط/ساعة

تصف كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها في ظل ظروف التشغيل المحددة لها.

لا يعني وجود نظام بقدرة ١٥٠ كيلوواط مزودًا ببطارية سعتها ٣٠٠ كيلوواط·ساعة بالضرورة أن البطارية قادرة على تزويد حمل كامل بقدرة ١٥٠ كيلوواط لمدة ساعتين في كل حالة واقعية.

يعتمد مدة الدعم الفعلية على:

• الحمل المتصل
• السعة الاستخدامية للبطارية
• عمق الاستهلاك
• كفاءة العاكس
• ظروف تشغيل البطارية
• التقلبات في الطلب على الطاقة

هذه الميزة تكتسب أهميةً كبيرةً عند تقييم نظام شمسي تجاري.

تجربة مشروع واقعية: نظام شمسي خارج الشبكة بقدرة ١٥٠ كيلوواط في أبوجا، نيجيريا

ويأتي مثالٌ عمليٌّ من أحد مشاريع شركة تانفون في أبوجا، نيجيريا .

وقد جرى تنفيذ المشروع لصالح مصنع لتعبئة المياه في عبوات بلاستيكية صغيرة يقع في منطقة ضاحية لا تتوفر فيها كهرباء الشبكة العامة .

وقبل تركيب النظام الشمسي، واجه المصنع التحديات النموذجية المرتبطة بعدم انتظام التيار الكهربائي أو انقطاعه تمامًا: الاعتماد الكبير على مصادر الطاقة التقليدية، وارتفاع تكاليف التشغيل، واحتياجات الصيانة، وخطر توقف خطوط الإنتاج.

ولهذا المشروع، صمَّمت شركة تانفون نظامًا

شمسيًّا خارج الشبكة بقدرة ١٥٠ كيلوواط مع تخزين بطاريات ليثيوم حديد فوسفات سعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة

وشمل تكوين النظام ما يلي:

• ٢٧٢ لوحة شمسية
• نظام عاكس شمسي مستقل بقدرة ١٥٠ كيلوواط
• نظام تخزين طاقة ببطاريات ليثيوم حديد فوسفات سعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة
• نظام إدارة الطاقة الذكي (EMS)
• هندسة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة
• نظام احتياطي لتخزين الطاقة لمدة ٢٤ ساعة

النقطة المهمة في هذا المشروع هي أن النظام لم يُصمَّم كتركيب شمسي فوتوفولتيكي فقط.

وبما أن المصنع كان عليه التشغيل بشكل مستقل عن شبكة الكهرباء العامة، كانت بطاريات التخزين جزءًا أساسيًّا من بنية النظام.

توفر المصفوفة الشمسية توليدًا كهربائيًّا خلال ساعات النهار، بينما نظام تخزين الطاقة البطاري بسعة ٣٠٠ كيلوواط·ساعة يسمح باستخدام الطاقة الشمسية المُخزَّنة خارج ساعات الذروة لإنتاج الطاقة الشمسية.

ووفقًا لحالة المشروع، حقَّق المصنع ما يلي:

• الإنتاج بالطاقة الشمسية
• تزويدٌ كهربائيٌّ متواصلٌ على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع
• عدم الاعتماد على كهرباء الشبكة العامة
• لا يوجد متطلب لمولد ديزل
• تكاليف تشغيل أقل
• تحسين موثوقية الإنتاج وأمن الطاقة

يُظهر هذا المشروع مبدأً هامًّا:

إن قيمة الطاقة الشمسية لا تتحدد فقط بعدد الألواح المركَّبة، بل إن بنية النظام الكاملة هي التي تحدد مدى فعالية استبدال الطاقة الشمسية لمصادر الطاقة التقليدية.

لماذا قد يكون نظام الطاقة الشمسية بقدرة ١٥٠ كيلوواط مناسبًا للمنشآت متوسطة الحجم

أ نظام طاقة شمسية بقدرة ١٥٠ كيلوواط قد يكون مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات التجارية والصناعية متوسطة الحجم.

وتشمل التطبيقات المحتملة ما يلي:

• مرافق التصنيع
• محطات معالجة المياه
• المعالجة الزراعية
• المستودعات
• المباني التجارية
• المنشآت الصناعية الصغيرة
• المنشآت التجارية النائية

ومع ذلك، لا ينبغي اعتبار القدرة ١٥٠ كيلوواط حجم نظام عام ينطبق على جميع الحالات.

الاحتياج الفعلي يعتمد على حمل المنشأة.

على سبيل المثال، قد تتطلب مصنعًا يحمل حملاً مستمرًا قدره ١٠٠ كيلوواط تكوينًا مختلفًا عن منشأة تحمل حملاً قصويًّا قدره ١٥٠ كيلوواط لكن استهلاكها المتوسط أقل بكثير.

وبالتالي، ينبغي على المهندسين تقييم الأمرين معًا:

الاحتياج من القدرة (كيلوواط)

و

والاحتياج من الطاقة (كيلوواط·ساعة).

وهذا التمييز يساعد في تحديد التوليفة المناسبة من توليد الطاقة الكهروضوئية، وقدرة العاكس، والتخزين البطاري.

ما هو طقم الطاقة الشمسية الهجين بقدرة ١٥٠ كيلوواط مع بطارية؟

العبارة «طقم الطاقة الشمسية الهجين بقدرة ١٥٠ كيلوواط مع بطارية» يشير عمومًا إلى حزمة متكاملة للطاقة الشمسية تجمع بين توليد الطاقة الكهروضوئية، وقدرة العاكس الهجين، والتخزين البطاري.

إلا أن نظام الـ١٥٠ كيلوواط، في التطبيقات التجارية والصناعية، لا ينبغي التعامل معه على أنه طقم شمسي سكني قياسي.

قد يتطلب نظام تجاري احترافي:

• وحدات PV
• عاكس هجين أو عاكس للأنظمة المستقلة
• مجموعة بطاريات ليثيوم فوسfat
• نظام إدارة البطارية
• نظام إدارة الطاقة
• معدات التوزيع
• أجهزة الحماية
• التوصيلات
• هياكل التركيب
• نظام المراقبة
• دمج مولد كهربائي عند الحاجة

يجب تحديد التكوين النهائي وفقًا لحمولة المشروع وظروف التركيب.

لهذا السبب، عندما يبحث العملاء عن كит شمسي هجين بقدرة ١٥٠ كيلوواط مع بطارية ، ينبغي أن يقيّموا ليس فقط سعة الألواح الشمسية المُصنَّفة، بل أيضًا سعة طاقة البطارية، ومواصفات العاكس، وهندسة الحماية، وقدرات المراقبة، والدعم ما بعد البيع.

متى يكون تخزين الطاقة الشمسية بسعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة منطقيًّا؟

أ نظام تخزين طاقة شمسية بسعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة يمكن أن يكون هذا التكوين مفيدًا للمنشآت التجارية أو الصناعية التي تحتاج إلى نقل الطاقة الشمسية من ساعات النهار إلى المساء، أو لتوفير طاقة احتياطية ممتدة.

تعتمد ملاءمة سعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة على الحمولة الفعلية.

فعلى سبيل المثال، إذا كانت الحمولة المتصلة المتوسطة تبلغ نحو ٥٠ كيلوواط، فإن سعة التخزين النظرية البالغة ٣٠٠ كيلوواط ساعة قد تمثّل عدة ساعات من الطاقة، قبل أخذ حدود تشغيل البطارية وخسائر النظام في الاعتبار.

إذا كانت الحمولة المتوسطة أعلى بكثير، فإن البطارية نفسها ستوفّر مدة احتياطية أقصر.

لذلك، يجب أن تبدأ عملية تحديد حجم البطارية دائمًا بالسؤال:

كم طاقة يحتاج المنشأة فعليًّا إلى تخزينها؟

بدلاً من:

ما الحجم الأقصى للبطارية التي يمكن تركيبها؟

يساعد هذا النهج الشركات على تجنّب كلٍّ من نقص سعة التغذية الاحتياطية والإنفاق الرأسمالي غير الضروري.

الطاقة الشمسية مع البطاريات مقابل الديزل: ما التغييرات التي تطرأ على عمل الشركة؟

أكبر ميزة للنظام الشمسي المدمج مع التخزين ليست إلغاءه الكامل لكافة مصادر الطاقة التقليدية.

أما الميزة الأكثر واقعية فهي تغيير طريقة تحديد أولويات مصادر الطاقة.

قد يعمل النظام التقليدي على النحو التالي:

مولد ديزل → حمولة

يمكن لنظام الطاقة الشمسية المدمج مع التخزين أن يعمل بشكلٍ يشبه ما يلي:

الطاقة الشمسية → الحِمل

الطاقة الشمسية → البطارية

البطارية → الحِمل

مولد الديزل → الحِمل/البطارية عند الحاجة

وهذا يعني أن مولد الديزل يمكن أن يبقى جاهزًا للاستخدام في حالات الطوارئ أو في فترات انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية لفترة طويلة، دون الحاجة إلى التشغيل المستمر.

وبالنسبة للمنشآت التي تعمل فيها المولدات لفترات طويلة، فإن هذا قد يقلل من استهلاك الوقود وقد يقلل أيضًا من تكرار عمليات الصيانة.

وتعتمد التوفيرات الفعلية على العوامل التالية:

• سعر الديزل
• كفاءة المولد
• إنتاج الطاقة الشمسية
• نمط الحمل
• حجم البطارية
• عدد ساعات تشغيل المولد
• استراتيجية التحكم في النظام

لهذا السبب، ينبغي أن تُقارن التقييمات المالية المناسبة النظام المقترح بتكلفة الطاقة الحالية للمنشأة بدلًا من الاعتماد على ادعاءٍ عامٍّ بنسبة وفورات مئوية.

لماذا يكتسي إدارة الطاقة أهميةً بالغة؟

ألواح الطاقة الشمسية والبطاريات ليست سوى جزءٍ من نظام طاقة عصري.

يحدد نظام إدارة الطاقة (EMS) كيفية تفاعل مصادر الطاقة المختلفة مع بعضها.

يمكن لنظام إدارة الطاقة المُهيَّأ بشكلٍ سليم أن ينسق ما يلي:

• الطاقة الشمسية
• شحن البطارية
• تصريف البطارية
• الكهرباء العامة
• تشغيل المولد الديزلي
• الطلب على الحمل

فعلى سبيل المثال، يمكن للنظام أن يُفضِّل توليد الطاقة الشمسية خلال ساعات النهار، وأن يشحن البطارية عند توفر فائضٍ من الطاقة، وأن يُفَرِّغ البطارية عند انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية.

وفي الحالات التي يتضمَّن فيها النظام مولدًا، يمكن للتحكم الذكي أن يحدِّد متى تصبح الحاجة إلى طاقة احتياطية إضافية ضرورية.

هذا يُنشئ نظام طاقة أكثر تنسيقًا بدلًا من معاملة كل مكوِّنٍ على أنه جهاز مستقل.

بناء نظام طاقة أكثر موثوقية لأفريقيا

للكثير من الشركات الأفريقية، تُعَدُّ موثوقية الطاقة بنفس أهمية تكلفة الطاقة.

نظام شمسي منخفض التكلفة لا يمكنه دعم الحمل الفعلي أو يفشل أثناء الفترات الحرجة للتشغيل لا يوفِّر حلاً جيدًا على المدى الطويل.

وبالتالي، يجب أن تأخذ عملية الهندسة في الاعتبار ما يلي:

• تقييم الحمولة  
• تحليل موارد الطاقة الشمسية  
• تحديد حجم نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية  
• اختيار العاكس  
• حساب سعة البطارية  
• متطلبات الطاقة الاحتياطية  
• استراتيجية إدارة الطاقة  
• الحماية والأمان  
• المراقبة  
• الدعم الفني طويل الأمد  

وهذه الطريقة ذات أهمية خاصة للمصانع والمرافق الأخرى التي قد تؤثِّر انقطاعات التيار الكهربائي فيها مباشرةً على الإنتاج.

يُجسِّد مشروع مصنع مياه أبوجا هذه المبدأ عمليًّا: فبدلًا من الاعتماد على اتصال بشبكة كهربائية غير متوفرة، صُمِّم النظام كبنيةٍ متكاملةٍ تعمل خارج الشبكة، وتضم توليد الطاقة بالطاقة الشمسية، وتخزينها في بطاريات، وإدارة ذكية للطاقة.

لماذا تختار أنظمة طانفون للطاقة الشمسية؟

يستند نهج شركة تانفون إلى هندسة مُخصَّصة لكل مشروع، بدلًا من بيع مجموعة ثابتة من المعدات فقط.

وبالنسبة كل مشروع، يمكن تقييم تكوين النظام وفق المعايير التالية:

• موقع
• نمط الحمل
• استهلاك الطاقة اليومي
• المورد الشمسي
• متطلبات البطارية
• ظروف الشبكة
• متطلبات المولد
• بيئة التثبيت
• التوسع المستقبلي

توفر تانفون حلول الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة للمصانع والمزارع والفنادق والمباني التجارية والمرافق النائية. ويشمل نموذج الخدمة الخاص بالشركة تصميم المشروع، وتقييم الموقع، وتوجيه التركيب، والمراقبة، والدعم الفني.

ويقدِّم مشروع أبوجا مثالًا عمليًّا على هذا النهج.

وبدلًا من تصميم نظام عام سعته ١٥٠ كيلوواط، جرى تكوين الحل وفق احتياجات المصنع في مجال الكهرباء المستقلة والتشغيل المتواصل، ما أسفر عن نظام شمسي خارج الشبكة بقدرة ١٥٠ كيلوواط مزودٌ ببطاريات تخزين ليثيوم حديد فوسفات سعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة .

هذا النوع من الهندسة القائمة على المشاريع يكتسب أهمية بالغة عند تصميم الأنظمة الشمسية للبيئات التشغيلية الصعبة.

الخاتمة

تخفيض تكاليف الديزل لا يقتصر ببساطة على استبدال المولدات بالألواح الشمسية.

أما بالنسبة للكثير من الشركات الأفريقية، فإن النهج الأكثر فعالية هو إعادة تصميم البنية التحتية للطاقة برمتها.

بحجم مناسب نظام طاقة شمسية بقدرة ١٥٠ كيلوواط يمكن أن يوفّر طاقة كهربائية كبيرة خلال ساعات النهار للمنشآت التجارية والصناعية متوسطة الحجم.

وعند دمجه مع أنظمة تخزين البطاريات، يمكن للنظام تخزين الطاقة الشمسية الزائدة واستخدامها في أوقات انعدام إنتاج الطاقة الشمسية.

للمتطلبات الأكبر من التخزين، نظام تخزين طاقة شمسية بسعة ٣٠٠ كيلوواط ساعة يمكن أن يوفّر حلاً عملياً لنقل الطاقة المنتجة نهاراً إلى ساعات المساء أو لدعم الأحمال الحرجة أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

للعملاء الباحثين عن كит شمسي هجين بقدرة ١٥٠ كيلوواط مع بطارية المفتاح هو النظر ما وراء سعة النظام المذكورة في العناوين الرئيسية، وتقييم التكوين الكامل — بما في ذلك سعة الألواح الشمسية الكهروضوئية، وقدرة المحول، والسعة الفعلية القابلة للاستخدام من البطارية، ونظام إدارة الطاقة، ووسائل الحماية، والرصد، واستراتيجية التشغيل الاحتياطي.

والأهم من ذلك أن يُصمَّم النظام وفقاً لاحتياجات الطاقة الفعلية للمنشأة.

ويُظهر مشروع مصنع أبوجا ما يمكن تحقيقه بهذا النهج: نظام شمسي خارج الشبكة بقدرة ١٥٠ كيلوواط، مقترنٌ بسعة تخزينية تبلغ ٣٠٠ كيلوواط ساعة باستخدام بطاريات ليثيوم حديد فوسفات، مما مكَّن المنشأة من التشغيل المستقل عن شبكة المرافق العامة، وبلا اعتمادٍ على مولد ديزل.

والهدف من الطاقة الشمسية ليس مجرد توليد الكهرباء، بل إنشاء نظام طاقة أكثر موثوقية وقابلية للتحكم واستدامة اقتصادية أفضل للمنشأة.

الأسئلة الشائعة

هل يمكن لنظام طاقة شمسية بقدرة ١٥٠ كيلوواط تشغيل مصنع؟

نعم، وذلك يتوقف على الحمل الكهربائي للمصنع. إذ يمكن لنظام بقدرة ١٥٠ كيلوواط دعم العديد من التطبيقات الصناعية متوسطة الحجم، لكن التكوين النهائي يجب أن يستند إلى تقييمٍ تفصيليٍّ للحمل.

ما المكوّنات التي يحتويها نظام شمسي هجين بقدرة ١٥٠ كيلوواط مع بطارية؟

يمكن أن يشمل النظام النموذجي ألواحًا شمسية، ومحولًا هجينًا أو مستقلًا عن الشبكة، وبطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4)، ونظام إدارة البطاريات (BMS)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، ومعدات الحماية، وهياكل التثبيت، والكابلات، وأنظمة المراقبة، ومكونات أخرى تكميلية للنظام.

هل سعة تخزين البطارية البالغة ٣٠٠ كيلوواط ساعة كافية لمصنع؟

يعتمد ذلك على متوسط الحمل وقمة الحمل في المصنع. ويتحدد زمن تشغيل البطارية من خلال السعة القابلة للاستخدام والاستهلاك الفعلي للطاقة الكهربائية. وينبغي تحليل ملف الأحمال قبل تأكيد الحجم المطلوب للبطارية.

هل يمكن للطاقة الشمسية أن تحل محل مولدات الديزل بالكامل؟

في بعض التطبيقات المستقلة عن الشبكة، نعم. ومع ذلك، بالنسبة للمنشآت التي تتعرّض لفترات طويلة من الطقس الغائم أو التي تشهد تقلبات كبيرة في الأحمال، فإن الاحتفاظ بمولد كنسخة احتياطية طارئة يوفّر طبقة إضافية من الموثوقية.

كيف تقلل الطاقة الشمسية من استهلاك الديزل؟

توفر طاقة الشمس جزءًا أو كلّ الحمل الكهربائي خلال فترات إنتاج الطاقة الشمسية، بينما يمكن لتخزين البطاريات نقل الفائض من الطاقة الشمسية إلى فترات لاحقة. ويؤدي هذا إلى تقليل عدد الساعات التي يحتاج فيها مولّد الديزل إلى التشغيل.

هل بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) مناسبة لتخزين طاقة الشمس في الاستخدامات التجارية؟

تُستخدم بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) على نطاق واسع في تطبيقات تخزين الطاقة بسبب خصائص عمرها التشغيلي الطويل واستقرارها الحراري. ومع ذلك، لا بدّ من هندسة البطارية بشكل سليم، مع استخدام نظام إدارة البطاريات (BMS) المناسب، ووسائل الحماية، والإدارة الحرارية، وممارسات التركيب الملائمة.