دراسة حالة: تحقيق كفاءة عالية وموثوقية عالية في أنظمة الطاقة الشمسية على أسطح مدينة ميديلين باستخدام العاكسات الدقيقة

مقدمة

مع استمرار ارتفاع الطلب العالمي على الطاقة، برز توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة كحلٍّ رئيسي لتحقيق طاقة مستدامة ولامركزية. في أمريكا اللاتينية، تعمل كولومبيا على توسيع قدرتها على إنتاج الطاقة المتجددة بشكل مطرد، حيث تمتلك مدينة... ميديلين —مركز حضري نابض بالحياة تحيط به جبال الأنديز — رائد في تبني الطاقة الشمسية. تستكشف دراسة الحالة هذه كيف يُسهم دمج تقنية الميكروإنفرتر عززت كفاءة الطاقة وموثوقية النظام والرؤية التشغيلية في مشاريع الطاقة الشمسية على أسطح مدينة ميديلين.

نظرة عامة على المشروع

تقع في منطقة إل بوبلادو في ميديلين، يتكون المشروع التجريبي من تركيب نظام الطاقة الشمسية على السطح بقدرة 250 كيلو وات عبر العديد من المباني التجارية. تم نشر النظام بواسطة حلول الطاقة الشمسية الكهربائية YT ، شريك هندسي محلي متخصص في تقنيات العاكس المتقدمة.

يهدف المشروع إلى:

• تعظيم إنتاج الطاقة على السطح في ظل ظروف التظليل المعقدة

• تحسين موثوقية النظام وتقليل وقت التوقف

• تبسيط التشغيل والصيانة من خلال المراقبة على مستوى الوحدة

• ضمان الامتثال للسلامة مع معايير RETIE الكهربائية في كولومبيا

تصميم النظام وتكوينه

لمعالجة تحديات تخطيطات الأسطح غير المنتظمة والتظليل الجزئي من الهياكل القريبة، تم إقران كل وحدة من وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بـ محول ميكرو . وقد وفرت هذه الهندسة المعمارية تتبع نقطة الطاقة القصوى على مستوى الوحدة (MPPT) وتم القضاء على نقطة الفشل التقليدية المرتبطة بمحولات الطاقة السلسلة.

معلمات التصميم الرئيسية:

• وحدات الطاقة الشمسية: ألواح أحادية البلورة بقدرة 550 واط

• المحولات الدقيقة: وحدات عالية الكفاءة 2 في 1 بقدرة 800 فولت أمبير لكل منها

• منصة المراقبة: لوحة معلومات الأداء في الوقت الفعلي المستندة إلى السحابة

• تواصل: حامل خط الطاقة (PLC) لنقل البيانات بشكل مستقر

• نظام التركيب: هيكل سكة حديدية مائلة من الألومنيوم مُحسَّن لخط عرض ميديلين (6.2 درجة شمالاً)

نتائج الأداء

بعد ستة أشهر من التشغيل، كشف تحليل البيانات عن النتائج التالية:

تم إثبات نظام الميكروإنفرتر زيادة بنسبة 10-11% في إجمالي إنتاج الطاقة ، في المقام الأول بسبب الأداء المتفوق لـ MPPT في التظليل الجزئي ودرجات الحرارة المحيطة المرتفعة النموذجية لمناخ ميديلين.

رؤى تشغيلية

ال مراقبة على مستوى الوحدة أثبت أنه عامل تمييز رئيسي. تمكن الفنيون من تحديد الوحدات ذات الأداء الضعيف ومعالجتها عن بُعد في غضون ساعات، مما قلل بشكل كبير من وقت الصيانة. بالإضافة إلى ذلك، التثبيت بمجرد التوصيل والتشغيل تم تقصير وقت النشر بنسبة 20%، دون الحاجة إلى تكوين سلسلة معقدة أو صناديق مجمعة للتيار المستمر.

وكانت هناك فائدة حاسمة أخرى تعزيز السلامة نظرًا لأن المحولات الدقيقة تحول التيار المستمر إلى تيار متردد على مستوى الوحدة، فإن جهد التيار المستمر على السطح لم يتجاوز 60 فولتًا أبدًا، مما يتوافق مع متطلبات السلامة للجهد المنخفض من RETIE وتقليل مخاطر المخاطر الكهربائية أثناء عمليات الصيانة أو مكافحة الحرائق.

الأثر الاقتصادي والبيئي

يقع تركيب ميديلين على بعد حوالي 310 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا ، ما يعادل زراعة أكثر من 5000 شجرة . النظام التكلفة المتساوية للطاقة (LCOE) تم حسابها في 0.064 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة مما يجعلها قادرة على المنافسة مع تعريفات الشبكة المحلية مع توفير مستوى أعلى من الموثوقية.

لقد شجع نجاح المشروع البلديات المجاورة مثل إنفيغادو وبيلو لاستكشاف أنظمة الطاقة الشمسية المماثلة القائمة على العاكس الدقيق للتطبيقات التجارية والسكنية.

خاتمة

يُظهر مشروع الطاقة الشمسية على أسطح مدينة ميديلين أن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية القائمة على العاكس الدقيق يمكن أن توفر مزايا ملموسة من حيث الأداء والكفاءة التشغيلية، وخاصة في البيئات الحضرية ذات التظليل، وأسطح المنازل المعقدة، ومعايير السلامة الصارمة.

مع استمرار كولومبيا في تعزيز انتقالها إلى الطاقة المتجددة، ستلعب المحولات الدقيقة دورًا متزايد الأهمية في تعظيم إمكانات توليد الطاقة الموزعة ، مما يضمن الموثوقية على المدى الطويل، وتمكين استقلال الطاقة على كل سطح.