خاصية الإيقاف الكامل (Rapid Shutdown) في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ما هي؟ وما هي أهميتها؟

مقدمة:

 

في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التقليدية يتم توصيل الألواح الكهروضوئية مع بعضها البعض على التوالي لتكوين السلاسل (PV Strings)، وهذا يؤدي إلى رفع الفولتية في كوابل نظام الطاقة الكهروضوئي إلى 600 فولت، 1000 فولت أو 1500 فولت (حسب فولتية النظام المستخدم في المشروع) بمجرد تعرض الألواح إلى الإشعاع الشمسي.

قيم الفولتية العالية من الممكن أن تسبب مخاطر سلامة عامة، سواء أثناء تركيب النظام أو في مرحلة الصيانة، أو أثناء عمليات إطفاء الحرائق في حال حدوثها. حيث أن إيقاف العواكس الكهروضوئية (PV Inverters) عن العمل في الأنظمة الشمسية الكهروضوئية لا يوقف ضخ الفولتية من الألواح في كوابل التيار الثابت (DC Cables). وفي بعض الحالات تكون العواكس الكهروضوئية بعيدة عن ألواح المشروع مما يؤدي إلى تمديد كوابل تيار ثابت طويلة في أرض المشروع أو في المباني في حال تم تركيب النظام على الأسطح.

كيف يمكن معالجة هذه المشكلة؟

بإستخدام إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح (Module Level Power Electronic: MLPE) يمكن حل هذه المشكلة، وذلك بوقف ضخ الفولتية من الألواح نفسها.

يمكن من خلال إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح سواء كانت محسنات القدرة (Power Optimizers) أو عواكس صغيرة (Micro Inverters) أو أنظمة المراقبة على مستوى الألواح (Integrated Module Monitoring: IMM) المزودة بخاصية الإيقاف الكامل (Rapid Shutdown) إيقاف الألواح عن العمل بشكل اوتوماتيكي او بشكل يدوي حسب نوع الجهاز المستخدم.

حيث أنه في حال حدوث حريق في مبنى، يقوم رجال الإطفاء بقطع الكهرباء عن المبنى قبل بدء عمليات إطفاء الحريق، وفي الأنظمة الكهروضوئية التي تستخدم إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح (Module Level Power Electronics) المزودة بخاصية الإيقاف الكامل، يتم إستشعار انقطاع الشبكة وإرسال أمر إلى الكترونيات القدرة الموجودة على الألواح لإيقافها عن العمل، وذلك عوضاً البحث عن القواطع/ أو العوازل المثبتة بالقرب من الألواح وفصلها بشكل يدوي لكل مجموعة على حدى. وبمجرد عودة الشبكة الكهربائية يتم إرسال امر إلى الكترونيات القدرة لتفعيل النظام مرة أخرى.

صورة توضيحية لخاصية الإيقاف الكامل وفائدتها لرجال الإطفاء (مصدر الصورة: شركة BENY Electric)

هل خاصية الإيقاف الكامل إجبارية؟

   خاصية الإيقاف الكامل هي متطلب سلامة عامة بشكل أساسي وهذا يعني أنها تختلف من دولة إلى أخرى، على سبيل المثال الكود الوطني للكهرباء في الولايات المتحدة الأمريكية لعام 2017 أجبر مركبي الأنظمة الكهروضوئية وحتى مالكي الأنظمة (الأنظمة التي تم تركيبها سابقاً) على خفض فولتية الموصلات (الكوابل) التي تقع في نطاق مسافة قدم واحدة (30 سنتيمتر) من حدود مجموعة الألواح الكهروضوئية إلى 80 فولت خلال مدة تقل عن 30 ثانية.

وهذا يعني خفض الفولتية على مستوى الألواح، والذي لا يمكن تحقيقه إلى من خلال إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح (Module Level Power Electronics: MLPE)*.

 

 

* يمكن تطبيق الكود الوطني للكهرباء الأمريكي لعام 2017، من خلال العواكس السلسلية (String Inverters) كما في الصورة أدناه، ولكن هذه العواكس لم تخصص لهذا الغرض، وطريقة التركيب غير مناسبة بتاتاً!

عن نضال نصار

Avatar photo

مهندس طاقة كهربائية مختص في مجال الطاقة الشمسية والطاقة المتجددة.
* حاصل على جائزة أفضل مهندس طاقة شاب عن منطقة الشرق الأوسط لعام 2020 من منظمة مهندسي الطاقة العالمية.
* حاصل على شهادة مدير طاقة معتمد (Certified Energy Manager).
* حاصل على شهادة مطور معتمد لمشاريع الطاقة الشمسية من أكاديمية RENAC الألمانية.

شاهد أيضاً

منحنى البطة وتأثير مشاريع الطاقة المتجددة على الشبكة الكهربائية

تعتبر الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح من مصادر الطاقة المتجددة الأكثر نمواً والتي يتم استخدامها …

error: Content is protected !!