مكونات النظام الشمسي المرتبط بالشبكة

هل تخطط لشراء نظام طاقة شمسية ونظام ألواح شمسية متصل بالشبكة؟ يبدو الأمر رائعًا، وأعتقد أنك جمعت كل المعلومات اللازمة عنه. معلومات مثل أنواع مكونات أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة المطلوبة وطريقة عملها. هل قارنت مزاياها وعيوبها؟ لا؟ إذا كان الأمر كذلك، فإليك الحل. هذه المقالة مخصصة لمكونات أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، بالإضافة إلى مزاياها وطريقة عملها وعيوبها. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تكلفة أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة المذكورة هنا، يمكنك الحصول على فكرة تقريبية عن التكلفة المتوقعة.

ما هو نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة؟

نظام الألواح الشمسية الذي متصل بشبكة الكهرباء يُعرف هذا النظام باسم نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة أو المتصل بها. لا يأتي هذا النظام عادةً مزودًا ببطارية احتياطية، ولكن يمكن دعمه ببطاريات تُخزّن فيها الطاقة الفائضة المولدة من الألواح. تُنقل هذه الطاقة المخزنة إلى شبكة المرافق العامة. في نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة، تُستورد الطاقة من شبكة المرافق العامة في حال نقص إمدادات الطاقة من الألواح.

ما هي مكونات نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة؟

أنت تعرف بالفعل ما هو نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة، ولكن ما هو بدون مكوناته. لذا، إليك قائمة بجميع المكونات اللازمة لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة.

1. الكابلات والأسلاك

لنقل الطاقة المُولَّدة من الألواح الشمسية إلى العاكس، ومن ثم إلى شبكة الكهرباء، يلزم توصيل أسلاك مناسبة. تُعدّ المادة الموصلة والعزل عاملين يُميّزان أنواع الأسلاك. فيما يلي قائمة بالعوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار الأسلاك المُستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية.

أ) الألومنيوم أو النحاس

هذان هما المواد الموصلة الأكثر شيوعًا المستخدمة في تركيب الطاقة الشمسية في التطبيقات السكنية والتجاريةالنحاس، الذي يتميز بموصلية كهربائية أعلى من الألومنيوم، ينقل تيارًا كهربائيًا أكبر منه. كما أن أسلاك الألومنيوم عرضة للانحناء، لكنها أقل تكلفة من أسلاك النحاس. لا يُسمح باستخدام هذه الأسلاك في التطبيقات السكنية الداخلية.

ب) صلبة أو متقطعة

تتكون الأسلاك المجدولة من العديد من الأسلاك الصغيرة، مما يمنحها مرونة أكبر، ويُنصح باستخدامها في التطبيقات كبيرة الحجم. تتميز الأسلاك المجدولة بموصلية كهربائية أفضل.

ج) العزل

يتم حماية الكابلات من الحرارة والرطوبة والمواد الكيميائية والأشعة فوق البنفسجية باستخدام غطاء عازل.

I) PV سلك (كهروضوئي)، الاستخدام 2 (كابل الدائرة الفرعية - موصل واحد)، و ر.ح.و 2 (بلاستيك حراري مقاوم للرطوبة) يتميز بغلاف خارجي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية والرطوبة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الظروف الرطبة وفي الهواء الطلق. تأكد من مقاومته لأشعة الشمس.

II) THHN (سلك مطلي بالنايلون عالي المقاومة للحرارة) يستخدم عادة في الأماكن الداخلية والجافة.

III) ث.و (مادة بلاستيكية حرارية مقاومة للحرارة والماء)، ثون (طلاء النايلون المقاوم للحرارة والماء بالحرارة)، و TW (مقاوم للماء بالحرارة) يمكن استخدامه في الداخل والخارج في الأنابيب.

IV) UF (المغذي تحت الأرض) و استخدام (كابل الدائرة الفرعية - موصل واحد) يعتبر جيدًا للتطبيقات تحت الأرض أو في الأماكن ذات الرطوبة.

V) تقييمات درجة الحرارة من أنواع مختلفة من الأسلاك

• PV – 90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت) في حالة الرطوبة و150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت) في حالة الجفاف
• THHN – 90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت)
• THW – 75 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية (167 درجة فهرنهايت 194 درجة فهرنهايت)
• THWN – 75 درجة مئوية في الطقس الرطب (167 درجة فهرنهايت) و90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت في الطقس الجاف)
• TW – 40 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت)
• UF والاستخدام – من 60 درجة مئوية إلى 75 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت 167 درجة فهرنهايت)
• USE-2 وRHW-2 – 90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت)

د) اللون

عزل الأسلاك الكهربائية هو مرمزة بالألوان لتحديد وظيفتها واستخدامها. من لديه فهم أفضل للترميز يمكنه بسهولة استكشاف الأخطاء وإصلاحها. الأسلاك، أحد العناصر الأساسية شبكات الطاقة الشمسية المرتبطة تختلف تسميات المكونات حسب التيار المتردد والتيار المستمر. إليك جدول لترميز الألوان لأنواع التيار المختلفة.

التيار المتناوب		التيار المباشر
لون	طلب توظيف جديد	لون	طلب توظيف جديد
الأسود/الأحمر/ألوان أخرى باستثناء تلك المذكورة أدناه	غير مؤرض وساخن	أحمر	إيجابي
أخضر أو ​​عارٍ	المعدات الأرضية	أخضر أو ​​عارٍ	المعدات الأرضية
أبيض	موصل مؤرض	أبيض	الموصل السالب أو المؤرض

2. صندوق موحد

هذا المكون يجلب الناتج من عدة سلاسل شمسية معًا. يُوصل كل موصل سلسلة بطرف فيوز. ثم يُجمع خرج المدخلات المُدمجة في موصل واحد يربط صندوق التجميع بالعاكس. كما يُدمج صندوق التجميع الطاقة الواردة في مصدر تغذية رئيسي واحد يُوزعها بدوره على العاكس الشمسي. يُوفر العاكس حماية من التيار الزائد والجهد الزائد، مما يُعزز موثوقيته وحمايته.

للحد من فقدان الطاقة، من الضروري وضع صندوق التجميع بشكل مثالي بين العاكس الشمسي والوحدات الشمسية. كما أنها سهلة الصيانة، إلا أن جودتها تُعدّ من أهم خصائص أدائها.

اقرأ أيضا: الوحدة الشمسية مقابل اللوحة الشمسية: ما الفرق؟

3. محولات ربط الشبكة

يستخدم بشكل خاص لوحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، العاكس المتصل بالشبكة هو جهاز يحول التيار المستمر (DC) تحويل الطاقة من الألواح الشمسية إلى تيار متردد (AC). تُنقل طاقة هذا المحول إلى الشبكة الكهربائية لاستخدامها لاحقًا في تشغيل الأجهزة. يتم توصيل عاكسات كهربائية متصلة بالشبكة الكهربائية بين الشبكة والألواح.

يجب أن يتطابق طور وجهد موجة التيار المتردد الجيبية لشبكة الطاقة بدقة مع دقة العاكس المتصل بالشبكة. تستطيع هذه العاكسات تحويل مصدر الطاقة من الألواح إلى الشبكة ليلاً وإعادته إليها. يُعدّ العاكس المتصل بالشبكة الشمسية ضروريًا لأنه يُزامن التردد وجهد الخرج مع الشبكة المتصلة به.

4. عداد الشبكة (عداد الطاقة)

هذا الجهاز ضروريٌّ للغاية في قائمة مكونات النظام الشمسي المتصل بالشبكة. فهو يحسب مدخلات ومخرجات الطاقة من وإلى شبكة المرافق. يشبه هذا النظام عدادات الكهرباء المثبتة في المنازل، إلا أن العدادات الصافية تقيس استيراد وتصدير الطاقة. أما عدادات الكهرباء، فهي مخصصة فقط لقياس وحدة الكهرباء الموردة والمستخدمة من الشبكة. تُغذى الطاقة الفائضة المولدة من الألواح الشمسية إلى الشبكة، والتي تُحوّل بدورها إلى رصيد لك. يُستخدم هذا الرصيد لسحب الكهرباء من الشبكة ليلاً أو في الأيام التي ينخفض ​​فيها الإنتاج. لن تُفرض عليك رسوم على الوحدات إلا بعد إدخال كمية الطاقة إلى العداد.

انظر أيضا: ما هو التوفير السنوي للطاقة الشمسية؟

5. الرفوف والحوامل

لتثبيت الألواح الشمسية في مكان واحد، يلزم وجود رفوف وحوامل. ففي النهاية، لا يُمكن ترك الألواح الشمسية على سطح مكشوف. من الضروري وضعها على رفوف أو حوامل لضمان التهوية الجيدة وميل الألواح. تتغير مواقع الشمس على مدار اليوم، ولا تحصل الألواح الشمسية المسطحة على ما يكفي من ضوء الشمس خلال ساعات مختلفة من اليوم. ميل أو اتجاه الألواح مع الحوامل والرفوف التي تمكن من إعدادها بزاوية معينة للحصول على أقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس.

ملاحظات: ميل ويتم تحديد زاوية الألواح حسب نوع السقف وموقعك.

6. مفاتيح الأمان

يلزم وجود لوحة قاطعة في أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، وهي مشابهة لتلك الموجودة في منزلك، ولكنها مزودة بقواطع إضافية للمحولات. تقطع بعض مفاتيح الأمان التوصيلات بين الألواح الشمسية والمحولات لتجنب تلفها. التركيب AC & DC يتم فصلها بشكل صحيح لضمان السلامة العامة.

• انقطاع التيار المستمر، يشار إليها أيضًا باسم قطع الطاقة الكهروضوئية، ويتم وضعها بين العاكس والألواح الشمسية، وفي بعض الحالات، تحتوي العاكسات على وصلات تيار مستمر مدمجة.
• انقطاع التيار المتردد تُركَّب بين العاكس والشبكة. تُثبَّت عادةً على الجدار الخارجي بالقرب من عداد الكهرباء. في حالة زيادة الجهد أو نحو ذلك، يُقطع تدفق التيار من العاكس إلى الشبكة. تُعدُّ أجهزة السلامة أساسيةً في مكونات النظام الشمسي المتصل بالشبكة.
• المتغيرات عند تحديد حجم قطع التيار الكهربائي لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، هناك عوامل يجب أخذها في الاعتبار وهي: حمل الدائرة، والجهد، والأسلاك، وحمل الدائرة، وحجم الأمبير/القاطع.

7. الألواح الشمسية

هذه هي المكونات الرئيسية لأي نظام ألواح شمسية. هناك 3 أنواع من أنظمة الألواح الشمسية تتوفر في السوق أنواعٌ مختلفة من الألواح الشمسية، وهي أحادية البلورة، ومتعددة البلورات، والأغشية الرقيقة (غير المتبلورة). يُستخدم النوعان الأولان في الغالب في أنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح السكنية والتجارية والصناعية. عادةً، يتطلب نظامٌ شمسيٌّ بقدرة 6 كيلوواط 15 لوحًا شمسيًا، ولكن هذا العدد قد يزيد أو ينقص حسب كفاءتها ونوعها. ويرجع ذلك إلى أن الألواح أحادية البلورة أكثر كفاءةً من الألواح متعددة البلورات.

8. شبكة المرافق

هذا هو الجهاز الذي تستخدمه السلطات المحلية أو الحكومية خط رئيسي لإمدادات الكهرباء يتم توصيل الطاقة الشمسية إلى المنزل ثم إمداده بها. إنها شبكة معقدة لتوليد وتوزيع ونقل الطاقة. يتولى مشغلو الشبكة إدارة إنتاج الطاقة وتوصيلها. تتصل العاكسات بشبكة الكهرباء العامة هذه لنقل الطاقة المولدة من الألواح الشمسية. بعد ذلك، دعونا نتعرف على عمل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة أو نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة.

ما هو نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة؟ ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصل بالشبكة؟

إنها بسيطة جمع، تحويل، نقل، وتستخدم عمليةً تُمكّن من تشغيل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة. تمتص الألواح الشمسية فوتونات ضوء الشمس، فتحوّل الطاقة الحرارية والضوئية إلى طاقة كهربائية. يُنقل التيار المستمر (DC) الذي تولّده الألواح الشمسية إلى عاكسات متصلة بالشبكة. تابع القراءة لمعرفة المزيد عن عمل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصل بالشبكة.

ثم يُحوّل التيار المستمر (DC) إلى تيار متردد (AC) بواسطة عاكس كهربائي. ولأن معظم الأجهزة تعمل على طاقة التيار المتردد، يُعدّ العاكس الكهربائي مكونًا أساسيًا. علاوة على ذلك، تُشغّل هذه الكهرباء الأجهزة.

تُنقل الطاقة الفائضة المُولّدة من الألواح الشمسية إلى شبكة الكهرباء وتُخزّن هناك لحين الحاجة إليها. يمكن استخدام هذه الطاقة المُخزّنة ليلاً أو في الأيام التي لا يكفي فيها توليد الطاقة الشمسية. إذا تجاوزت كمية الطاقة المُخزّنة بنهاية الشهر كمية الطاقة المُستخدمة من الشبكة، يحصل المالك على عائدٍ مُقابلها. الآن، وبعد فهم مكونات نظام الطاقة الشمسية المُتصل بالشبكة، ستفهم أنه يعمل. بعد ذلك، حان الوقت للتعرف على أنواع أنظمة الطاقة الكهروضوئية المُتصلة بالشبكة.

ملاحظات:يختلف المبلغ المدفوع من بلد إلى آخر ويعتمد على القوانين السائدة.

انظر أيضا: مبدأ عمل عاكس ربط الشبكة

ما هي مزايا نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة؟

بعد التعرف على مكونات نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة، حان الوقت لمعرفة مدى فائدة هذا النظام.

1. توفير المزيد من المال مع القياس الصافي: يتم تغذية الطاقة الزائدة المولدة خلال اليوم إلى العداد الصافي وتحويلها إلى أرصدة يمكنك استخدامها للحصول على الطاقة من الشبكة دون الحاجة إلى الدفع مقابلها

2. تعمل شبكة المرافق كبطارية افتراضية: شبكة الكهرباء أشبه ببطارية في نظام متصل بالشبكة. فهي توفر بطارية احتياطية عند نقص توليد الطاقة من الألواح، أو في الليل. بخلاف بطاريات الطاقة الشمسية التقليدية، لا تتطلب شبكة الكهرباء صيانة أو استبدالًا. الآن، أنت مستعد لاستكشاف عيوب نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة.

انظر أيضا: 3 مزايا وعيوب الألواح الشمسية غير المتبلورة

ما هي عيوب نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة؟

بعد التعرف على المزايا، حان الوقت لمعرفة عيوب نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة أيضًا-

1. اعتماد الشبكة: تعتمد أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة أو المرتبطة بها على الشبكة لتخزين الطاقة. وتُعد الشبكة عنصرًا أساسيًا في عمل هذا النظام. ولا يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة أن تعمل بدون اتصال بالشبكة.

2. تكلفة تركيب أولية عاليةيتطلب النظام ألواحًا شمسية عالية الكفاءة، بالإضافة إلى مكونات أخرى مثل العاكس، والرفوف، وغيرها من الأجهزة الكهربائية. كل هذا يزيد من التكلفة الأولية لتركيب النظام.

انظر أيضا: 5 عيوب رئيسية للمحول الهجين

ما هي تكلفة نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة؟

عادةً ما تتكلف أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة ما بين $ 12,600 و $ 14,000 بعد خصم الإعفاء الضريبي الفيدرالي للطاقة الشمسية. تتراوح تكلفة الواط الواحد في معظم الأنظمة بين 2.75 و3.35 دولار، بمتوسط ​​سعر وطني يبلغ حوالي 3.00 دولارات.

تختلف تكاليف النظام اعتمادًا على عوامل مختلفة مثل حجم النظامالموقع، وميل السقف، ونوع وماركة الألواح الشمسية. فيما يلي جدول يُظهر متوسط ​​تكلفة نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة بناءً على حجم النظام.

حجم النظام (كيلوواط)	متوسط ​​تكلفة النظام
4 كيلو واط	$9,100
6 كيلو واط	$12,390
8 كيلو واط	$15,960
10 كيلو واط	$19,180
12 كيلو واط	$23,100
14 كيلو واط	$26,936
16 كيلو واط	$29,860

ملحوظة: يتم حساب متوسط ​​التكلفة المذكورة في الجدول بعد خصم حافز الائتمان الضريبي الفيدرالي للطاقة الشمسية.

لقد تعرفتم اليوم على مكونات أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، وهي: الألواح الكهروضوئية، والعاكسات، ووحدات التحكم في الشحن، وشبكات المرافق، ومفاتيح الأمان، والرفوف والتركيبات، وعداد الطاقة، وصندوق التجميع. لكل مكون وظيفته الخاصة التي تساعد على تحسين إنتاج أنظمة الطاقة الشمسية. بالإضافة إلى ذلك، أصبحت الآن على دراية بالتكلفة التقريبية لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة، وذلك حسب حجم إنتاج الطاقة.

أوصى: ما هو وحدة التحكم في الشحن PWM؟