The Solarest موقع عربي مختص في الطاقة الشمسية من اخبار وفيديوهات تعليمية
مقالات مشابهة
تناولنا في عدة مقالات سابقة أنواع مختلفة من إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح (Module Level Power Electronics: MLPE)، منها العواكس الصغيرة (Micro Inverters) ومحسنات القدرة على مستوى الألواح (Power Optimizers). في هذا المقال سوف نتناول النوع الأخير من إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح وهي أنظمة المراقبة والتحكم على مستوى الألواح (Integrated Module Monitoring: IMM).
مقدمة:
في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركبة والتي يتم تركيبها حالياً، تكون أنظمة المراقبة والمتابعة (Monitoring Systems) على مستوى العواكس الكهروضوئية (Inverters Level) أو على مستوى السلاسل (Strings Level). وأنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى السلاسل تعتبر أفضل بالتأكيد، حيث يتمكّن مراقبي الأنظمة من كشف المشاكل والأعطال وتحديد السلسلة (String Level) التي توجد فيها المشكلة من خلال مقارنة إنتاجية السلاسل مع بعضها البعض.
وبعد تحديد السلسلة التي يوجد بها مشاكل أو إنخفاض في الأداء، يتم ترتيب زيارة للموقع لفحص هذه السلسلة، ومن ثم تحديد سبب ومكان العطل أو انخفاض الأداء. وفي بعض الحالات يتطلب ذلك فحص جميع ألواح السلسلة والتي تتكون عادة من 14-30 لوح شمسي كهروضوئي.
بسبب ما ذكر أعلاه، بدأت شركة صن سنيفر (Sun Sniffer) الناشئة، بتطوير وطرح منتجات إلكترونيات القدرة على مستوى الألواح الخاصة بمراقبة ومتابعة إنتاجية الأنظمة على مستوى الألواح.
مكان تركيب المستشعر المستخدم في أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح (المصدر: aeg-industrialsolar).
المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح (Integrated Module Monitoring: IMM):
من خلال تركيب مستشعرات (Sensors) على مستوى الألواح الشمسية الكهروضوئية إما في مرحلة التصنيع داخل علب التوصيل (Junction Boxes) أو لاحقاً بعد تركيب المشروع حيث يتم تثبيته على الإطار المعدني للألواح، يتم قياس درجة الحرارة والفولتية والتيار الخاصة بكل لوح كهروضوئي كل فترة زمنية قد لا تتعدى 30 ثانية، ومن خلال جمع هذه القيم لجميع ألواح مشروع الطاقة الشمسية، ومقارنتها مع بعضها البعض، يمكن الوصول إلى العديد من الاستنتاجات، مثل:
- انخفاض القدرة الاسمية للألواح.
- الألواح التي تتعرض للظلال بشكل مستمر.
- الألواح المتسخة.
- انخفاض أداء الألواح الكهروضوئية، والحاجة إلى فحصها في الموقع او استبدالها.
صورة للمستشعر المستخدم في أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح (المصدر: شركة صن سنيفر).
فوائد أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح:
من خلال تركيب نظام للمراقبة والمتابعة على مستوى الألواح (IMM) يصبح بإمكاننا وبدون الذهاب إلى الموقع:
- تحديد الألواح التي يوجد بها أعطال.
- تحديد الألواح التي من الممكن أن يكون التناقص التدريجي في إنتاجيتها تجاوز الحد المسموح في الكفالة.
- تحديد الألواح التي تتأثر بخسائر الأتربة (Soiling Loss) وكم تبلغ نسبتها.
- تحديد موعد تنظيف المحطة القادم، بالاعتماد على مقدار الخسائر الناتجة عن عدم التنظيف مقارنة مع كلفة التنظيف.
- تتيح منتجات المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح مثل التي توفرها شركة Sun Sniffer، خاصية الإيقاف الكامل للمشروع، وذلك من أجل تسهيل عمل رجال الإطفاء في حال حدوث حريق.
تحديد مكان الأعطال بدقة في أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح (المصدر: شركة صن سنيفر).
خاصية الإيقاف الكامل باستخدام انظمة المراقبة على مستوى الألواح (المصدر: شركة صن سنيفر).
لذلك، توسع استخدام أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح، سوف يغير وجه أعمال الصيانة والتشغيل (O&M) لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل جذري، وذلك بسبب:
- باستخدام نظام للمراقبة والمتابعة على مستوى الألواح، لن يعُد هناك حاجة للزيارات الطويلة للمشاريع لتحديد أماكن الأعطال فيها، حيث أنها مقارنة مع الأنظمة الاعتيادية التي يتم فيها تحديد مستوى العطل على مستوى العاكس أو على مستوى السلاسل، أي انه في أحسن الحالات يجب زيارة الموقع لفحص 14-30 لوح على الأقل لتحديد اللوح المسبب للمشكلة. ولكن في حال تم استخدام نظام للمراقبة والمتابعة على مستوى الألواح، سوف تصبح الزيارات محصورة باستبدال الألواح المُعطلة.
- تقليل عدد مرات التنظيف إلى أقل عدد ممكن، حيث أن التنظيف سوف يعتمد على مقدار الخسائر النتاجة من عدم التنظيف مقارنة مع كلفة عملية التنظيف، وليس بناءاً على جداول تنظيف معدّة مسبقاً.
- تقسيم ألواح المشروع إلى مجموعات، ألواح تعمل بشكل جيد وبشكل مطابق للكفالة، ألواح تحتاج إلى تنظيف، ألواح تتعرض للظلال، الألواح ذات الأداء المنخفض، الألواح ذات الأداء المنخفض غير المطابق لكفالة الألواح وتتطلب استبدال.
صورة من نظام المراقبة والمتابعة الخاص بشركة صن سنيفر (المصدر: شركة صن سنيفر).
لذلك يمكننا القول بأن عمليات الصيانة والتشغيل في موقع المشروع سوف تنخفض إلى الحد الأدنى وبنسبة لا تقل عن 50%، لأننا لن نصبح بحاجة إلى إجراء القياسات اليدوية في الموقع، أو الزيارات دورية بنفس الوتيرة مقارنة مع الأنظمة الإعتيادية وحتى الزيارات السنوية.
أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح وكفالات الألواح:
من إحدى الإيجابيات التي تشير لها دوماً شركة صن سنيفر (Sun Sniffer) في تسويق منتجاتها للمراقبة والمتابعة على مستوى الألواح، هي إمكانية كشف وتحديد إنخفاض أداء الألواح في فترة مبكرة من عمر المشروع.
حيث أن إنخفاض أداء الألواح لا يمكن كشفه بسهولة من خلال أنظمة المراقبة والمتابعة الحالية على مستوى العواكس والسلاسل الكهروضوئية، إلا في حال وجود إنخفاض حاد في أداء الألواح (انخفاض الأداء بنسبة 10% لجميع ألواح المشروع على سبيل المثال). ويعود ذلك إلى أن درجة حرارة الألواح الكهروضوئية في المشروع تختلف من مكان إلى آخر في موقع المشروع، ومن الممكن أن يصل هذا الإختلاف في درجة الحرارة إلى 10-15 درجة والذي يشكل ما نسبته 4-5% كفرق بالإنتاجية ما بين الألواح والسلاسل.
أنظمة المراقبة والمتابعة على مستوى الألواح في الأسواق العالمية:
لا يوجد حتى الآن إنتشار واسع لهذا النوع من الأنظمة في الأسواق، وبرأيي يعود ذلك بالسبب الأول لعدم رغبة الشركات المصنعة للألواح بإضافة خاصية من هذا النوع، لما قد يسببه من مشاكل كثيرة لهم لاحقاً في متابعة شكاوي الكفالات.
صورة من نظام مراقبة ومتابعة على مستوى الألواح يوضح نسبة عدد الألواح التي تنتج قدرة أقل من الحد الأدنى الذي تضمنه كفالة الألواح (المصدر: شركة صن سنيفر).
بالإضافة إلى ذلك لا يوجد سجل حافل (Track Record) أو حتى مشاريع تجارية باستخدام ألواح تحتوي على هذه الخاصية، تبين مدى جدوى إستخدامها على أرض الواقع، وما قد تسببه من أمور سلبية على الألواح. مثل حدوث أعطال في إلكترونيات القدرة نفسها! وما قد يسببه من اعمال صيانة ومتابعة لها.
من خلال بحثي وجدت شركتين تقومان بتزويد اجهزة مراقبة ومتابعة على مستوى الألواح، الشركة الأولى وهي شركة صن سنيفر (Sun Sniffer) الألمانية، وأما الشركة الثانية شركة صينية (nxsensor).
