The Solarest موقع عربي مختص في الطاقة الشمسية من اخبار وفيديوهات تعليمية
مقالات مشابهة
في النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية يتم ذكر مصطلح الحد الأقصى لجهد النظام (Maximum System Voltage) والذي يكون هذه الأيام بقيمة 1000 فولت أو بقيمة 1500 فولت. فماذا نعني بالحد الأقصى لجهد النظام؟ وما الفرق بين أنظمة ال1000 فولت وأنظمة ال1500 فولت؟ سوف نتحدث عن ذلك بالتفصيل في هذا المقال.
الحد الأقصى لجهد النظام (Maximum System Voltage)
الألواح الشمسية الكهروضوئية مثلها مثل بقية الأجهزة الكهربائية مثل الكوابل والقواطع، لها حد أقصى للجهد تستطيع أن تتحمله. وتجاوز الحد الأعلى لجهد النظام الخاص بهذه الأجهزة يؤدي إلى انهيار العزل الكهربائي وتعطل هذه الأجهزة.
ما الهدف والغاية من رفع الحد الأقصى لجهد النظام من 1000 فولت إلى 1500 فولت؟
الهدف من رفع الحد الأقصى لجهد النظام من 1000 فولت إلى 1500 فولت هو إمكانية توصيل عدد أكبر من الألواح في السلسلة الواحدة (String).
على سبيل المثال في حال استخدام لوح بقدرة 600 واط بجهد دائرة مفتوحة (Voc) يبلغ 41.7 فولت فإن أكبر عدد من الألواح يمكن ربطه على التوالي في سلسلة واحدة في حال كان الحد الأقصى لجهد النظام 1000 فولت يبلغ 22 لوح أما في حال كان الحد الأقصى لجهد النظام 1500 فولت فإن العدد يرتفع من22 إلى 33 لوح.
وأدناه تم توضيح زيادة عدد الألواح التي يمكن ربطها على التوالي في السلسلة الواحدة بعد رفع جهد النظام من خلال المعادلات:
Voc (actual)= Voc(STC) + Voc(STC) x Voltage Temperature Coefficient (%/°C) x ( Minimum Temperature -25)
Voc (-5C) = 41.7 + 41.7 x -0.25/100 x (-5-25)= 44.83V
بالتالي أعلى عدد ألواح يمكن ربطها على التوالي في حال كان الحد الأقصى لجهد النظام 1000 فولت يساوي 22 لوح (1000/44.83 = 22.3)، وفي حال كان الحد الأقصى لجهد النظام 1500 فولت فإن العدد يرتفع إلى 33 لوح (1500/44.83 = 33.46).
ما هي الاستفادة المرجوة من رفع الحد الأقصى لجهد النظام من 1000 فولت إلى 1500 فولت؟
الاستفادة من رفع الحد الأقصى لجهد النظام من 1000 فولت إلى 1500 فولت هي خفض كلف الأنظمة الشمسية الكهروضوئية.
يتم خفض كلف الأنظمة الشمسية الكهروضوئية من خلال خفض كلف اكسسوارات النظام (Balance of System) حيث يمكن ربط عدد أكبر من الألواح الشمسية الكهروضوئية في نفس السلسلة بعد رفع جهد النظام من 1000 إلى 1500 فولت. مما يعني إمكانية نقل طاقة كهربائية أعلى باستخدام نفس المقاطع من النحاس وبذلك يتم خفض كلف كوابل التيار الثابت (DC Cables) في المشاريع.
الجدول أدناه يوضح مثال لتصميم مشروع بقدرة 10 ميجا واط، التصميم الأول في حال اعتماد حد أقصى لجهد النظام 1000 فولت والتصميم الثاني بحد أقصى لجهد النظام 1500 فولت:
نلاحظ انخفاض عدد السلاسل في المشروع من 975 إلى 650 أي بنسبة 33% وفي حال استخدام صناديق تجميع (Combiner Boxes) بنفس العدد من المداخل فإن عدد صناديق التجميع سوف ينخفض بنفس النسبة (33%).
ما أثر رفع الحد الأقصى لجهد النظام على مكونات المشروع؟
- الألواح الكهروضوئية
سعر الألواح الكهروضوئية التي يبلغ الحد الأقصى لجهد النظام لها 1500 فولت أعلى من ألواح ال1000، وذلك لأن ألواح ال1500 فولت تتطلب استخدام مواد تغليف (Encapsulation material) بسمك أكبر لكي تتحمل جهد ال1500 فولت.
يتطلب أيضاً رفع الحد الأقصى لجهد النظام من 1000 فولت إلى 1500 فولت عناية خاصة، كي لا يتسبب ذلك بزيادة خسائرة الPID (Potential Induced Degradation). سوف نقوم قريباً بنشر مقال عن هذا النوع من الخسائر.
- كوابل التيار الثابت
سوف تنخفض الكمية الإجمالية لكوابل التيار الثابت في المشروع بسبب انخفاض عدد السلاسل، وبالنسبة لكلفة كوابل 1500 فولت مقارنة مع ال1000 فولت فإنها تكون أعلى بشكل بسيط أو بنفس السعر في بعض الأحيان.
- صناديق التجميع (Combiner Boxes)
سوف ينخفض العدد الإجمالي لصناديق التجميع بسبب انخفاض عدد السلاسل (وذلك في حال استخدام صناديق تجميع بنفس العدد من المداخل).
ولكن كلفة الصندوق الواحد سوف ترتفع بسبب ارتفاع جهد النظام (System Voltage). وذلك لعدة أسباب منها الحاجة إلى فواصم منصهرة (فيوزات) تتحمل جهد ال1500 فولت، حيث أن طول هذه الفيوزات من بعض المصنعين تصل إلى 85 مليمتر لفيوزات ال1500 فولت في حين أن فيوزات ال1000 فولت طولها يصل إلى 38 ميلي متر فقط (1).
بالإضافة إلى موضوع الفواصم المنصهرة (فيوزات) فإن القواطع (DC Breakers) أو المفاتيح (Switch Disconnectors) المستخدمة في صناديق التجميع سوف يرتفع سعرها كونها يجب أن تتحمل شرر كهربائي أعلى بسبب ارتفاع جهد النظام.
ولكن في المجمل من المتوقع ان تكون الكلفة الإجمالية لصناديق التجميع في مشاريع ال1500 فولت مساوية لكلفتها في مشاريع ال1000 فولت، وذلك لأن ارتفاع الكلفة للصندوق الواحد يقابله انخفاض في عدد الصناديق الذي نحتاجه في المشروع.
- العواكس (Inverters)
غالباً ما تكون العواكس الكهروضوئية ذات الجهد 1500 فولت ذات قدرة أعلى من العواكس ذات الجهد 1000 فولت، وهذا يعني استخدام عدد أقل من العواكس في المشروع، بالإضافة إلى أن عواكس ال1500 فولت تأتي بكفاءة أعلى.
بالنسبة للكلفة الإجمالية لهذه العواكس فإنها تكون أقل من الكلفة الإجمالية لعواكس ال1000 فولت بحكم قدرتها الأعلى (economy of scale).
وأخيراً نرفق لكم مقارنة اقتصادية ما بين أنظمة ال1000 فولت وأنظمة ال1500 فولت من تقرير لموقع (GTM) (2)
المصادر:
