SOLARTODO 2MW مزرعة شمسية: حل الأفلام الرقيقة الثابتة

1. المقدمة: طاقة على نطاق المرافق مع تقنية الأفلام الرقيقة المتقدمة

تمثل مزرعة SOLARTODO الشمسية بقدرة 2MW ذروة توليد الطاقة المتجددة على نطاق المرافق، مصممة للأداء طويل الأمد والجدوى الاقتصادية. تم بناء هذا الحل الجاهز حول وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية من الكادميوم تيلورايد (CdTe) ذات الأفلام الرقيقة عالية الأداء، المثبتة على نظام تركيب ثابت قوي. مع قدرة إنتاج طاقة اسمية تبلغ 2,000 كيلووات (2 MWp)، تم تصميم هذا النظام لتلبية المتطلبات الصعبة للمنتجين المستقلين للطاقة (IPPs) والمرافق والمستهلكين الصناعيين الكبار. يوفر النظام عائدًا سنويًا تقديريًا للطاقة يبلغ حوالي 3,100 ميغاوات ساعة، وهو ما يكفي لتزويد أكثر من 280 منزلًا أمريكيًا متوسطًا بالطاقة لمدة عام، مع تعويض حوالي 2,180 طنًا متريًا من CO₂ سنويًا. يركز تصميم النظام على تكلفة الطاقة المستوية المنخفضة (LCOE)، والتي من المتوقع أن تكون أقل من 0.03 دولار/كيلووات ساعة في المواقع المثلى، من خلال الاستفادة من المزايا الفريدة لأداء تقنية CdTe في الظروف البيئية الصعبة. يضمن الالتزام بالمعايير الدولية الصارمة، بما في ذلك IEC 61215 لتصميم الوحدات وUL 1703 للسلامة، موثوقية وقابلية التمويل لأكثر من 25 عامًا.

2. التكنولوجيا الأساسية: وحدات الأفلام الرقيقة CdTe من First Solar

قلب هذا النظام بقدرة 2MW هو وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتقدمة من CdTe، التي تستفيد بشكل خاص من تقنية مماثلة لسلسلة First Solar 7 الرائدة في الصناعة. تتميز هذه الوحدات بكفاءة اسمية تبلغ 19%، وهي رقم يمثل قفزة كبيرة في تقنية الأفلام الرقيقة. على عكس الألواح التقليدية من السيليكون البلوري (c-Si)، تمتلك وحدات CdTe معامل حرارة متفوق يبلغ حوالي -0.25%/°C. وهذا يعني أنه مع كل درجة مئوية زيادة فوق درجة حرارة اختبار الحالة القياسية البالغة 25°C، تتدهور قدرتها الإنتاجية أقل من الألواح c-Si (عادةً -0.35%/°C إلى -0.45%/°C). تؤدي هذه الخاصية إلى عائد طاقة أعلى بكثير (كيلووات ساعة) لكل واط ذروة (kWp) مثبت، خاصة في المناخات الحارة حيث يمكن أن تتجاوز درجات حرارة تشغيل الوحدات 65°C.

علاوة على ذلك، تظهر تقنية CdTe استجابة طيفية استثنائية، مما يسمح بتحويل الطاقة بشكل أكثر كفاءة تحت ظروف الضوء المنخفض أو المنتشر والسماء الغائمة الشائعة في المناطق الرطبة أو الساحلية. تترجم هذه الأداء الممتاز في الضوء المنخفض إلى عامل قدرة أعلى، غالبًا ما يتجاوز 18-20% في المواقع المناسبة، مقارنةً بـ 15-17% المعتادة لبعض تقنيات c-Si في نفس الجغرافيا. كما أن عملية تصنيع هذه الوحدات لها بصمة كربونية أقل وأسرع وقت لاسترداد الطاقة في الصناعة، حيث يقل عن عام واحد.

3. بنية النظام: التركيب الثابت والتحويل المركزي

تأسس مزرعة الطاقة الشمسية بقدرة 2MW على نظام تركيب ثابت قوي، مصمم من الفولاذ المجلفن عالي الجودة لعمر تصميم يتجاوز 25 عامًا. تقلل هذه التكوينات غير المتعقبة من تكاليف التشغيل والصيانة، مما يلغي تعقيدات الأجزاء المتحركة مع ضمان السلامة الهيكلية ضد أحمال الرياح تصل إلى 150 كم/ساعة، وفقًا لمعايير ASCE 7-10. تم تكوين الصف في زاوية ميل محسنة، عادةً بين 15-25 درجة حسب خط عرض المشروع، لزيادة التقاط الطاقة السنوية.

تتم إدارة تحويل الطاقة بواسطة حل عاكس مركزي عالي الكفاءة، يتكون عادةً من وحدتين بقدرة 1,000 كيلووات. تعمل هذه العواكس بكفاءة قصوى تزيد عن 98.5% وتلتزم تمامًا بمعايير الربط بالشبكة مثل IEEE 1547 وIEC 62116، مما يوفر وظائف دعم الشبكة الأساسية مثل الحفاظ على الجهد والتردد. تشمل بنية نظام التوازن (BOS) كابلات DC كبيرة الحجم لتقليل الفقد المقاوم إلى أقل من 1%، وصناديق تجميع DC مع حماية من زيادة الجهد، ونظام SCADA شامل لمراقبة الأداء في الوقت الحقيقي واكتشاف الأعطال، مما يضمن وقت تشغيل النظام لأكثر من 99%.

4. الأداء والاقتصاد والأثر البيئي

تم تصميم هذا النظام بقدرة 2MW لتحقيق عائد طاقة متفوق وعوائد مالية. المؤشرات الرئيسية للأداء موضحة أدناه:

تجعل تكلفة الطاقة المستوية المتوقعة التي تقل عن 0.03 دولار/كيلووات ساعة في المناطق ذات الإشعاع العالي هذا الحل واحدًا من أكثر مصادر توليد الكهرباء الجديدة تنافسية من حيث التكلفة. إن عامل السعة العالي للنظام هو نتيجة مباشرة للأداء الممتاز لوحدات CdTe في درجات الحرارة العالية وظروف الضوء المنتشر. تعكس متطلبات الأرض الإجمالية التي تبلغ حوالي 2 هكتار (5 أفدنة) كثافة طاقة تبلغ 100 واط/م²، وهي رقم تنافسي لمشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق ذات التركيب الثابت.

5. الامتثال والشهادات

تضمن SOLARTODO أن جميع المكونات تلبي أو تتجاوز المعايير الدولية الأكثر صرامة للسلامة والجودة والأداء. يضمن هذا الالتزام موثوقية وقابلية التمويل على المدى الطويل.

• الوحدات: معتمدة وفقًا لمعايير IEC 61215 (تأهيل التصميم والموافقة على النوع)، IEC 61730 (تأهيل سلامة الوحدات الكهروضوئية)، وUL 1703 (الوحدات والألواح الكهروضوئية المسطحة). تضمن هذه المعايير أن تتحمل الوحدات الضغوط البيئية مثل البرد والرياح ودورات درجات الحرارة.
• العواكس: متوافقة مع IEC 62116 (إجراءات اختبار تدابير منع الانعزال) ومعتمدة وفقًا لمعايير UL 1741 (العواكس والمحولات ووحدات التحكم ومعدات نظام الربط للاستخدام مع موارد الطاقة الموزعة)، مما يضمن تفاعلًا آمنًا ومستقرًا مع الشبكة.
• تصميم النظام: يتبع التصميم العام للمشروع إرشادات من الكود الكهربائي الوطني (NEC) وأفضل الممارسات من اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC).

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. لماذا تختار تقنية CdTe الأفلام الرقيقة بدلاً من السيليكون البلوري لمزرعة شمسية؟ تقدم تقنية الأفلام الرقيقة CdTe، كما هو مستخدم في مزرعتنا بقدرة 2MW، معامل حرارة متفوق وأداء أفضل في الضوء المنخفض أو المنتشر. يؤدي ذلك إلى عائد سنوي أعلى للطاقة (كيلووات ساعة لكل كيلووات ذروة مثبت) مقارنةً بالعديد من منتجات السيليكون البلوري، خاصةً في المناخات الحارة والرطبة. تترجم هذه الميزة في الأداء مباشرة إلى تكلفة طاقة مستوية أقل (LCOE)، مما يزيد من العائد المالي للمشروع على مدى عمره الذي يتجاوز 25 عامًا.

2. ما هو العمر التشغيلي المتوقع ومعدل التدهور؟ تم تصميم النظام لعمر تشغيلي يتجاوز 25 عامًا. تأتي وحدات CdTe مع ضمان أداء خطي لمدة 25 عامًا، يضمن أن القدرة الإنتاجية لن تقل عن 98% من القدرة المعلنة في السنة الأولى وأنها ستنخفض بنسبة لا تزيد عن 0.4% سنويًا. يضمن ذلك أن النظام سيحقق على الأقل 88.4% من قدرته الاسمية في نهاية السنة 25، مما يؤمن تدفقات الإيرادات على المدى الطويل.

3. كيف يقارن النظام الثابت بنظام التتبع؟ يقدم النظام الثابت، بينما ينتج حوالي 15-25% طاقة أقل من نظام تتبع أحادي المحور، تكاليف رأس مال أولية أقل بكثير ونفقات تشغيل وصيانة (O&M) مخفضة. لمشروع بقدرة 2MW يركز على تحقيق أقل تكلفة ممكنة للطاقة المستوية مع أقصى موثوقية، يلغي التصميم الثابت المخاطر والتكاليف المرتبطة بالأجزاء المتحركة، مما يجعله حلاً موثوقًا وفعالًا من حيث التكلفة لتوليد الطاقة على المدى الطويل.

4. ما هي المكونات الرئيسية لنظام التوازن (BOS)؟ يشمل نظام التوازن لمزرعة 2MW هذه جميع المكونات خارج الوحدات نفسها. ويتضمن ذلك عاكسين مركزيين بقدرة 1,000 كيلووات، هيكل تركيب ثابت من الفولاذ المجلفن، صناديق تجميع DC، عدة كيلومترات من كابلات DC وAC، معدات التبديل، المحولات للربط بالشبكة، ونظام مراقبة SCADA. يتم اختيار كل مكون من موردين من المستوى الأول لضمان التوافق الكامل والامتثال للمعايير الدولية مثل IEC وUL، مما يضمن سلامة النظام وأدائه.

5. ما هي مساحة الأرض المقدرة المطلوبة لتركيب 2MW؟ تتطلب مزرعة شمسية ثابتة بقدرة 2MW باستخدام وحداتنا عالية الكفاءة من الأفلام الرقيقة حوالي 20,000 متر مربع (أو 2 هكتار / 5 أفدنة) من الأرض المستوية والمهيأة. تشمل هذه المساحة صفوف الألواح، والمسافات بين الصفوف لمنع تظليل الصفوف المتداخلة، وطرق الوصول للصيانة، وموقع محطة العاكس ونقطة الربط بالشبكة. يمكن تحسين التخطيط المحدد بناءً على التضاريس الدقيقة وأبعاد موقع المشروع.