نظام طاقة مستقل

نظام الطاقة المستقل ( SAPS أو SPS )، المعروف أيضاً باسم نظام إمداد الطاقة للمناطق النائية ( RAPS )، هو نظام كهرباء خارج الشبكة مخصص للمواقع التي لا تتوفر فيها شبكة توزيع كهرباء . وتشمل أنظمة الطاقة المستقلة النموذجية طريقة واحدة أو أكثر لتوليد الكهرباء وتخزين الطاقة وتنظيمها.

يتم توليد الكهرباء عادةً بواحدة أو أكثر من الطرق التالية:

تُستخدم عادةً بطاريات لتخزين الطاقة ، ولكن توجد حلول أخرى منها خلايا الوقود . يتم سحب الطاقة مباشرةً من البطارية على شكل تيار مستمر منخفض الجهد للغاية ، ويُستخدم هذا النوع من التيار بشكل خاص للإضاءة ولتشغيل الأجهزة التي تعمل بالتيار المستمر. يُستخدم محول التيار لتوليد تيار متردد منخفض الجهد ، وهو التيار الذي يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة الأكثر شيوعًا.

أنظمة الطاقة الكهروضوئية المستقلة لا تعتمد على شبكة الكهرباء العامة ، ويمكن استخدامها مع الألواح الشمسية فقط أو مع مولد ديزل أو توربين رياح أو بطاريات. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

الأنواع

يوجد نوعان من أنظمة الطاقة الكهروضوئية المستقلة: نظام موصول مباشرة بدون بطاريات ونظام مستقل مع بطاريات.

نظام اقتران مباشر

يتكون النموذج الأساسي لنظام التوصيل المباشر من لوحة شمسية موصولة مباشرةً بحمل تيار مستمر. ولعدم وجود بطاريات في هذا النظام، لا يتم تخزين الطاقة، وبالتالي فهو قادر على تشغيل الأجهزة المنزلية الشائعة كالمراوح والمضخات وغيرها خلال النهار فقط. تُستخدم أجهزة تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) عمومًا للاستفادة بكفاءة من طاقة الشمس، خاصةً للأحمال الكهربائية كمضخات المياه ذات الإزاحة الموجبة. كما تُعتبر مطابقة المعاوقة معيارًا أساسيًا في تصميم أنظمة التوصيل المباشر. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]}

نظام مستقل مزود ببطاريات

في أنظمة الطاقة الكهروضوئية المستقلة، لا يمكن دائمًا استخدام الطاقة الكهربائية المنتجة من الألواح الكهروضوئية بشكل مباشر. ولأن الطلب من الأحمال لا يساوي دائمًا سعة الألواح الشمسية، تُستخدم عادةً بطاريات تخزين الطاقة. وتتمثل الوظائف الأساسية لبطارية التخزين في نظام كهروضوئي مستقل فيما يلي:

سعة تخزين الطاقة والاستقلالية : تخزين الطاقة عند وجود فائض منها وتوفيرها عند الحاجة.
تثبيت الجهد والتيار : لتوفير تيار وجهد مستقرين عن طريق القضاء على العابرين.
تيارات التزويد المفاجئة : لتوفير تيارات مفاجئة للأحمال مثل المحركات عند الحاجة. ^{[ 4 ]}

النظام الهجين

محطة الطاقة الهجينة هي نظام متكامل لتزويد الطاقة الكهربائية، يمكن تهيئته بسهولة لتلبية مجموعة واسعة من احتياجات الطاقة في المناطق النائية. يتكون النظام من ثلاثة عناصر أساسية: مصدر الطاقة، والبطارية ، ومركز إدارة الطاقة. تشمل مصادر الطاقة الهجينة توربينات الرياح ، ومولدات محركات الديزل ، والمولدات الكهروحرارية، وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية . تتيح البطارية التشغيل الذاتي من خلال تعويض الفرق بين إنتاج الطاقة واستهلاكها. ينظم مركز إدارة الطاقة إنتاج الطاقة من كل مصدر، ويتحكم في استهلاك الطاقة بتصنيف الأحمال، ويحمي البطارية من الظروف التشغيلية القاسية. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

نظام المراقبة

يمكن أن توفر مراقبة أنظمة الخلايا الكهروضوئية معلومات مفيدة حول تشغيلها وما ينبغي فعله لتحسين أدائها، ولكن إذا لم يتم الإبلاغ عن البيانات بشكل صحيح، فإن الجهد المبذول يذهب سدى. ولكي يكون تقرير المراقبة مفيدًا، يجب أن يقدم معلومات حول الجوانب ذات الصلة بالتشغيل بعبارات يسهل فهمها من قبل طرف ثالث. يجب اختيار معايير الأداء المناسبة، وتحديث قيمها باستمرار مع كل إصدار جديد من التقرير. في بعض الحالات، قد يكون من المفيد مراقبة أداء المكونات الفردية لتحسين أداء النظام، أو التنبيه إلى انخفاض الأداء في الوقت المناسب لاتخاذ إجراءات وقائية. على سبيل المثال، ستشير مراقبة منحنيات شحن/تفريغ البطارية إلى موعد استبدالها قبل حدوث أي توقف نتيجة لعطل في النظام. ^{[ 7 ]}

معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية 61724

أصدرت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) مجموعة من معايير المراقبة تُعرف باسم "معيار مراقبة أداء أنظمة الخلايا الكهروضوئية" ( IEC 61724 ). ويركز هذا المعيار على الأداء الكهربائي لأنظمة الخلايا الكهروضوئية ، ولا يتناول الأنظمة الهجينة، كما لا يحدد طريقة لضمان عدالة تقييمات الأداء. ^{[ 8 ]}

تقييم الأداء

يتضمن تقييم الأداء ما يلي:

جمع البيانات، وهي عملية مباشرة لقياس المعايير.
تقييم تلك البيانات بطريقة توفر معلومات مفيدة.
نشر المعلومات المفيدة للمستخدم النهائي. ^{[ 7 ]}

مشاكل متعلقة بالحمل

تم تصنيف مجموعة واسعة من المشاكل المتعلقة بالأحمال التي تم تحديدها إلى الأنواع التالية:

اختيار خاطئ : لا يمكن استخدام بعض الأحمال مع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المستقلة.
توصيلات الأسلاك المنزلية : يمكن أن تؤثر الأسلاك وأجهزة الحماية غير الكافية أو ذات الجودة المنخفضة على استجابة النظام.
انخفاض الكفاءة : قد تؤدي الأحمال ذات الكفاءة المنخفضة إلى زيادة استهلاك الطاقة.
الأحمال الاحتياطية : يؤدي وضع الاستعداد لبعض الأحمال إلى هدر الطاقة.
بدء التشغيل : تيار عالٍ تسحبه بعض الأحمال أثناء بدء التشغيل. يمكن أن تؤدي الارتفاعات المفاجئة في التيار أثناء بدء التشغيل إلى زيادة الحمل على النظام مؤقتًا.
القدرة التفاعلية : يمكن أن يختلف التيار المتداول عن التيار المستهلك عند استخدام الأحمال السعوية أو الحثية.
التشوه التوافقي : قد تؤدي الأحمال غير الخطية إلى تشوه شكل موجة العاكس.
عدم التوافق بين الحمل وحجم العاكس : عند استخدام عاكس ذي قدرة أعلى لحمل ذي سعة أقل، تنخفض الكفاءة الإجمالية. ^{[ 9 ]}

معرض

عداد وقوف السيارات يعمل بالطاقة الشمسية

انظر أيضاً

مراجع

١ ٢ "أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المستقلة" . renewable-energy-sources.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ ١٣ يوليو ٢٠١١. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢١ يوليو ٢٠١١ .
↑ "نظام كهروضوئي مستقل، دراسة حالة: مسكن في غزة" (ملف PDF) . trisanita.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يوليو 2011 .
↑ "أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المستقلة" . eai.in. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-07-2011 .
↑ "البطاريات والتحكم في الشحن في أنظمة الخلايا الكهروضوئية المستقلة - الأساسيات والتطبيق" (ملف PDF) . localenergy.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يوليو 2011 .
↑ بادوال، سوخفيندر ب.س.؛ جيدي، ساربجيت س.؛ مونينغز، كريستوفر؛ بهات، أناند إ.؛ هولينكامب، أنتوني ف. (24 سبتمبر 2014). "تقنيات تحويل وتخزين الطاقة الكهروكيميائية الناشئة" . مجلة فرونتيرز إن كيمستري . 2 : 79. Bibcode : 2014FrCh....2...79B . doi : 10.3389 / fchem.2014.00079 . PMC 4174133. PMID 25309898 .
↑ جين، كلير (8 سبتمبر 2016). "مزيج الطاقة المتنوع: هل الأنظمة الهجينة هي التطور الأبرز القادم؟" . www.csiro.au . منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية . تاريخ الاطلاع: 9 سبتمبر 2016 .
1 2 "إرشادات لمراقبة أنظمة الخلايا الكهروضوئية المستقلة: المنهجية والمعدات" . iea-pvps.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-07-2011 .
↑ "مراقبة أداء النظام الكهروضوئي - إرشادات للقياس وتبادل البيانات وتحليلها". معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية 61724، جنيف : 37. 1998.
↑ "استخدام الأجهزة في أنظمة إمداد الطاقة الكهروضوئية المستقلة: المشاكل والحلول" . iea-pvps.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-07-2011 .

روابط خارجية

معلومات حول أنظمة الطاقة المستقلة (SAPS)
راب
صحيفة RAPS كوينزلاند
مخطط نظام RAPS
مبادرة "إنارة أفريقيا " التابعة لمجموعة البنك الدولي .

[source-1] ١ ٢ "أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المستقلة" . renewable-energy-sources.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ ١٣ يوليو ٢٠١١. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢١ يوليو ٢٠١١ .

[2] "نظام كهروضوئي مستقل، دراسة حالة: مسكن في غزة" (ملف PDF) . trisanita.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يوليو 2011 .

[3] "أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المستقلة" . eai.in. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-07-2011 .

[4] "البطاريات والتحكم في الشحن في أنظمة الخلايا الكهروضوئية المستقلة - الأساسيات والتطبيق" (ملف PDF) . localenergy.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يوليو 2011 .

[5] بادوال، سوخفيندر ب.س.؛ جيدي، ساربجيت س.؛ مونينغز، كريستوفر؛ بهات، أناند إ.؛ هولينكامب، أنتوني ف. (24 سبتمبر 2014). "تقنيات تحويل وتخزين الطاقة الكهروكيميائية الناشئة" . مجلة فرونتيرز إن كيمستري . 2 : 79. Bibcode : 2014FrCh....2...79B . doi : 10.3389 / fchem.2014.00079 . PMC 4174133. PMID 25309898 .

[6] جين، كلير (8 سبتمبر 2016). "مزيج الطاقة المتنوع: هل الأنظمة الهجينة هي التطور الأبرز القادم؟" . www.csiro.au . منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية . تاريخ الاطلاع: 9 سبتمبر 2016 .

[iea-7] 1 2 "إرشادات لمراقبة أنظمة الخلايا الكهروضوئية المستقلة: المنهجية والمعدات" . iea-pvps.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-07-2011 .

[8] "مراقبة أداء النظام الكهروضوئي - إرشادات للقياس وتبادل البيانات وتحليلها". معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية 61724، جنيف : 37. 1998.

[9] "استخدام الأجهزة في أنظمة إمداد الطاقة الكهروضوئية المستقلة: المشاكل والحلول" . iea-pvps.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-07-2011 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗