تخزين الطاقة مع بدء التشغيل من الصفر: هل تتمتع العواكس الهجينة وأنظمة تخزين الطاقة بقدرة بدء التشغيل من الصفر؟ الحماية من انقطاعات التيار الكهربائي المؤقتة وانقطاعات التيار الكهربائي

معظم محولات التيار لا تدعم التشغيل من الصفر. مع بعض المحولات، يُمكن إجراء هذه العملية بشحن بطارية منفصلة قبل تشغيل المحول. مع ذلك، لا يكون هذا ممكنًا دائمًا ويعتمد على نوع المحول.

يتميز الجيل الجديد من محولات الطاقة الهجينة القادرة على بدء التشغيل من الصفر بمفتاح تحويل طاقة احتياطي، مما يسمح للأحمال المختارة بمواصلة تلقي الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. تُمكّن هذه الطاقة الاحتياطية محول الطاقة الهجين من بدء التشغيل من الصفر. كما يدعم هذا الجيل إعادة الشحن بالطاقة الشمسية، مما يسمح للبطارية بمواصلة الشحن أثناء انقطاع التيار الكهربائي لتزويد الأحمال بالطاقة.

سلسلة العاكس الهجين Fronius Prim GEN24 Plus

سلسلة محولات الطاقة الهجينة Fronius Prim GEN24 Plus قادرة على بدء التشغيل من الصفر – الصورة: Xpert.Digital / Sergey Nivens | Shutterstock.com

سلسلة محولات الطاقة الهجينة Fronius Prim GEN24 Plus قادرة على بدء التشغيل من الصفر.

محول هجين GoodWe من سلسلة ET Plus بقدرة 5-10 كيلو واط

محول هجين للمنزل وتخزين الطاقة - من GoodWe - الصورة: Xpert.Digital / Sergey Nivens | Shutterstock.com

تتميز سلسلة محولات الطاقة الهجينة GoodWe 5-10kW ET Plus بوظيفة طاقة احتياطية عالية الجهد (UPS). في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يضمن التحويل التلقائي خلال 10 مللي ثانية استمرار إمداد الطاقة للأجهزة المتصلة دون انقطاع.

صُممت سلسلة محولات الطاقة الهجينة ثلاثية الطور GoodWe ET-Plus لضمان إمداد طاقة مستقر للأحمال المتصلة. تتميز هذه الأجهزة بمخرج طاقة طوارئ ثلاثي الطور بتيار ثلاثي الطور ونطاق طاقة يتراوح بين 5 كيلوواط و6.5 كيلوواط و8 كيلوواط و10 كيلوواط.

يسمح نطاق جهد البطارية الواسع من 180 فولت إلى 550 فولت بتوافق مرن مع العديد من أنظمة بطاريات الليثيوم الموجودة في السوق.

يمكن أن يتجاوز خرج مولد الطاقة الشمسية الكهروضوئية الناتج الاسمي بنسبة تصل إلى 30%. ينتج عن ذلك إنتاجية طاقة أفضل في الأيام الحارة والباردة على حد سواء. تتيح وظيفة نظام الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) التحويل الفوري خلال 10 مللي ثانية في حالة انقطاع التيار الكهربائي. كما يتميز العاكس بواجهة إدارة بطارية مفتوحة، تلبي متطلبات بعض مزودي الطاقة.

يُجهز محول الطاقة الهجين من GoodWe بوصلة بطارية عالية الجهد وجهازَي تتبع مستقلين لنقطة الطاقة القصوى (MPP)، مما يوفر حلاً متكاملاً. ويمكن تحديث بيانات هذا الجهاز عبر تطبيق GoodWe PV Master، كما تُرسل البيانات إلى بوابة GoodWe SEMS المجانية عبر واجهة Wi-Fi المدمجة.

هل محولات هواوي قادرة على توفير الطاقة في حالات الطوارئ؟

لا، ليس لدينا في الوقت الحالي أي معلومات حول ما إذا كان سيتم إصدار أي شيء في هذا الصدد ومتى سيتم ذلك.

هل تقنية نظام الطاقة الشمسية من شركة Enphase المزودة بمحولات دقيقة قادرة على توفير الطاقة في حالات الطوارئ؟

بخلاف العاكس المتسلسل، الذي يراقب مركزياً جميع الوحدات الشمسية المتصلة، في نظام الطاقة الشمسية اللامركزي يتم دمج كل وحدة شمسية مع عاكس دقيق من نوع Enphase.

المزيد عنها هنا:

• جديد ومبتكر: نظام طاقة شمسية لا مركزي ووحدات قابلة للتوصيل والتشغيل - على عكس الأنظمة الأخرى

جهاز التحكم بنظام Enphase IQ غير متوفر حاليًا في ألمانيا، ولكن من المتوقع إطلاقه هذا العام (2023). يكتشف الجهاز انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة ويقوم بتحويل المنزل بسلاسة من الطاقة الرئيسية إلى الطاقة الاحتياطية.

علاوة على ذلك، بفضل المحول الصغير الجديد Enphase IQ8، أصبح النظام الشمسي قادراً على توفير الطاقة في حالات الطوارئ في حالة انقطاع التيار الكهربائي دون الحاجة إلى نظام تخزين البطاريات.

يتوفر المحول الصغير بأربعة إصدارات: إصدار يعمل بالطاقة الشمسية فقط بدون طاقة احتياطية، وإصدار Sunlight Backup قادر على العمل خارج الشبكة بدون تخزين بطاريات، وإصدار Home Essentials Backup مزود بوحدة تخزين بطاريات صغيرة، وإصدار Full Energy Independence مزود بوحدة تخزين بطاريات كبيرة. تتطلب جميع هذه الحلول الثلاثة للتشغيل خارج الشبكة وحدة تحكم Enphase System Controller لتزويد المنزل بالطاقة الشمسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

بدء التشغيل من الصفر هو استعادة تشغيل محطة توليد الطاقة أو جزء من شبكة الطاقة بعد إيقاف تشغيل كامل أو جزئي، دون الحاجة إلى اللجوء إلى شبكة نقل الطاقة الخارجية.

يمكن توفير الطاقة اللازمة لإعادة تشغيل محطة توليد الطاقة من مولد احتياطي موجود في الموقع. وبدلاً من ذلك، في حال الحاجة إلى كمية كبيرة من الكهرباء، يمكن استخدام خط ربط بمحطة توليد طاقة أخرى لتشغيل المحطة. وبمجرد تشغيل وحدات التوليد الرئيسية، يمكن إعادة توصيل شبكة نقل الطاقة واستعادة الأحمال الكهربائية.

يمكن ضمان توفير الطاقة اللازمة لبدء التشغيل من الصفر من خلال اتفاقية يتم بموجبها دفع مبلغ مالي لمورد طاقة محدد مقابل توفير هذه الطاقة عند الحاجة. ولا تُعدّ جميع محطات توليد الطاقة مناسبة لتوفير هذه الطاقة للشبكة.

تُعدّ خاصية بدء التشغيل من الصفر بالغة الأهمية أثناء انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع لاستعادة شبكة الطاقة. عادةً، تُستمد الطاقة اللازمة لتشغيل وحدة التوليد من الشبكة. ويمكن استخدام الطاقة من وحدات التوليد القادرة على بدء التشغيل من الصفر لتشغيل وحدات التوليد غير القادرة على ذلك.

على عكس محطات الطاقة الكهرومائية، تتطلب محطات الطاقة الحرارية كمية كبيرة من الطاقة (الكهربائية) لتشغيلها قبل أن تتمكن من توليد الطاقة الكهربائية أو الحرارية. بإضافة وحدة قادرة على بدء التشغيل من الصفر بسعة كافية إلى وحدة في محطة طاقة تعمل بالفحم أو الطاقة النووية، يمكن تحقيق إمكانية بدء التشغيل من الصفر للنظام بأكمله. يتضمن ذلك عادةً توربينات غازية تُشغَّل باستخدام الطاقة من البطاريات أو مولدات الديزل أثناء بدء التشغيل من الصفر. غالبًا ما توجد مولدات الديزل في محطات الطاقة النووية لأسباب تتعلق بالتكرار، حيث تتولد حرارة التحلل المتبقية حتى بعد إيقاف تشغيل المفاعل في حالة الطوارئ (أو حتى أثناء الإيقاف العادي)، والتي يجب تبديدها بواسطة سائل التبريد. كان فشل هذا النظام أحد العوامل التي أدت إلى حادثة مفاعل فوكوشيما. يجب أن تكون كل شبكة كهربائية مجهزة بعدد كافٍ من محطات الطاقة القادرة على بدء التشغيل من الصفر لضمان إعادة تشغيل الشبكة بسرعة بعد انقطاع التيار الكهربائي.

يجب أن تتمتع محطة توليد الطاقة القادرة على بدء التشغيل من الصفر بخصائص خاصة:

• ينبغي أن يكون قادراً على البدء بسرعة: إذا استغرق بدء التشغيل من الصفر وقتاً طويلاً، فلن تتمكن محطة الطاقة من المساعدة في إعادة تشغيل الشبكة المنهارة؛ يمكن لمحطات الطاقة الأخرى مساعدتها بالفعل أثناء بدء التشغيل - وبالتالي تصبح قدرتها على بدء التشغيل من الصفر عديمة الفائدة.
• يجب أن يكون النظام قادراً على العمل بشكل مستقل عن مصادر الطاقة الخارجية: لا يقتصر الأمر على عملية توليد الطاقة فحسب، بل يجب أن تعمل المتطلبات المساعدة الأخرى بشكل مستقل عن الشبكة (مركز التحكم، وأنظمة الهاتف والاتصالات مع مشغل الشبكة وإدارتها، والمحطة الفرعية، إلخ). عند الضرورة، يمكن تشغيل النظام بشكل مستقل عن الشبكة باستخدام شبكة فرعية (لتزويد المستهلكين الأساسيين مثل الشرطة والمستشفى وإدارة الإطفاء والوكالة الاتحادية للإغاثة الفنية).
• علاوة على ذلك، يجب أن تكون محطة الطاقة القادرة على بدء التشغيل من الصفر قادرة على تحمل تيار بدء تشغيل عالٍ إذا لم يكن من الممكن فصلها عن الشبكة مسبقًا.
• ينبغي أن يتمتع بسلوك بدء تشغيل مرن.

من أمثلة محطات توليد الطاقة المستخدمة في ألمانيا والقادرة على بدء التشغيل المباشر من الصفر:

• تشمل محطات الطاقة الكهرومائية محطات جريان الأنهار، ومحطات التخزين، ومحطات التخزين بالضخ، ومحطات
  توليد الطاقة بالتوربينات الغازية، بالإضافة إلى أنواع أخرى من محطات الطاقة مثل المحطات النووية أو محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم.
  ووفقًا للمراقبة بموجب المادة 35 من قانون صناعة الطاقة الألماني (EnWG)، يوجد في ألمانيا (حتى عام 2020) 174 محطة قادرة على بدء التشغيل من الصفر (وحدات توليد الطاقة أو التوربينات)، تبلغ قدرة كل منها الصافية 10 ميغاواط على الأقل.
• يوجد في النمسا 32 محطة توليد طاقة مؤكدة قادرة على بدء التشغيل من الصفر، بالإضافة إلى عدد غير معروف من المحطات غير المؤكدة القادرة على ذلك. إلا أن طرازات العديد من المحطات المؤكدة غير معروفة للعامة. وأشهر هذه المحطات وأكبرها محطتا مالطا وكابرون لتخزين الطاقة بالضخ، بقدرة 850 ميغاواط و813 ميغاواط على التوالي.

ليست جميع محطات توليد الطاقة مناسبة للتشغيل من الصفر. فتوربينات الرياح ليست مناسبة دائمًا لهذا النوع من التشغيل، إذ قد لا تتوفر الرياح عند الحاجة. غالبًا ما تكون توربينات الرياح، ومحطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة، أو محطات الطاقة الكهرومائية متناهية الصغر متصلة بمولدات حثية غير قادرة على توفير الطاقة اللازمة لإعادة تشغيل الشبكة. كما يجب أن يكون نظام التشغيل من الصفر مستقرًا عند تشغيله مع الحمل التفاعلي الكبير لخط نقل طويل. كذلك، لا تستطيع العديد من محطات تحويل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) تغذية الشبكة "الميتة" لأنها تتطلب طاقة تبديل من الشبكة على جانب الحمل. أما نظام HVDC القائم على تعديل عرض النبضة (PWM) والمزود بمحول مصدر جهد، فلا يعاني من هذا القيد.

أحد الأسباب الرئيسية لندرة قدرة محطات الطاقة الحرارية على بدء التشغيل من الصفر هو انكماش وتقصير عمود التوربين عند تبريده من درجة حرارة التشغيل إلى درجة حرارة المحيط. عندها يعلق العمود داخل الغلاف ولا يمكن تدويره أو إزالته؛ ولإعادة تشغيل المحطة، يجب تسخينه مسبقًا ليتمكن من الدوران بحرية مرة أخرى قبل أن يتدفق البخار الساخن من خلاله.

عند إيقاف تشغيل محطة توليد الطاقة الحرارية، يتم تسخين عمود التوربين في الوقت المناسب حتى يمكن إعادة تشغيل محطة توليد الطاقة في الوقت المخطط له.