العواكس الهجينة والدور الذي تلعبه في قطاع الطاقة الشمسية

مقدمة

تعد الطاقة الشمسية واحدة من أكثر من مصادر الطاقة المتجددة وفرة وأكثرها قدرة على التطور، وتلعب دوراً أساسياً في عملية التحول والاستقلال الطاقوي.

ولتحقيق أفضل عائد من الأنظمة ولتسهيل ربطها بالأنظمة الأخرى أصبحت العديد من التقنيات المتقدمة ضرورية، مثل العواكس الهجينة التي لا يقتصر دورها على تحويل تيار الطاقة الناتجة من النظام الشمسي من مستمر إلى تيار متردد فحسب، بل هي أجهزة متعددة الوظائف وتقوم بدور محوري في عملية تخزين الطاقة وإدارة تدفق الطاقة في الشبكة.

نتعرف في هذا المقال أكثر على العواكس الهجينة وآلية عملها وفوائدها والتطبيقات التي تستخدمها والتحديات التي تواجهها، والدور الذي حققته شركة آتيس  – ATESS في هذا المجال.

ما هي العواكس الهجينة وما هي آلية عملها؟

العواكس الهجينة هي أجهزة متقدمة تجمع بين وظائف العاكس الشمسي ووحدة التحكم في الشحن ونظام إدارة البطارية، فهي مسؤولة عن عملية تحويل التيار المستمر إلى متردد بجانب قدرتها على إدارة تخزين الطاقة، والتحكم في تدفق الطاقة بين النظام الشمسي والبطاريات والشبكة الكهربائية، كما أنها تضمن الاستخدام الأمثل والأكفأ للطاقة. بفضل هذه الوظائف المتعددة، أصبحت العواكس الهجينة مكونًا أساسيًا في أنظمة الطاقة الشمسية الحديثة، مما يمكن المستخدمين من تعزيز استقلالهم في استخدام الطاقة.

ولكن كيف تعمل العواكس الهجينة

تقوم العواكس بإدارة تدفق الطاقة من خلال توظيف طاقة النظام الشمسي لتغطية حاجة الأحمال، أو شحن البطاريات، أو تغذية الفائض من الطاقة إلى الشبكة. هذا التنظيم الديناميكي يسمح للمستخدمين بتخزين الطاقة المتجددة لاستخدامها لاحقًا، وتحسين توزيع الطاقة بناءً على الطلب، وضمان استقرار وكفاءة إمدادات الطاقة. باختصار، تعتبر العواكس الهجينة بمثابة العقل المدبر لنظام الطاقة الشمسية، حيث تقوم بتنظيم وتنسيق مكونات النظام المختلفة لتعمل بانسجام.

ما هي مزايا العواكس الهجينة؟

توفر العواكس الهجينة العديد من المزايا، ولكن أبرزها هي تعزيز الاستقلالية في استهلاك الطاقة من خلال تقليل الاعتماد على شبكة الكهرباء وزيادة الاعتماد على مصادر الطاقة الأخرى خاصة في المناطق التي تعاني من انقطاع التيار المتكرر أو المناطق النائية. هذا يمنح العواكس الهجينة مرونة في استخدام الطاقة، حيث تسمح بتخزين الفائض من الطاقة لاستخدامه لاحقًا أو إعادته إلى الشبكة، مما يساعد على تقليل تكاليف الطاقة خلال فترات الذروة. 

كما تساهم العواكس في تحسين الكفاءة وتوفير التكاليف من خلال إزاحة الأحمال وتجنب الحاجة إلى توسيع شبكة الكهرباء. أما في حالات انقطاع التيار الكهربائي والطوارئ فتضمن العواكس الهجينة الانتقال السلس إلى استخدام الطاقة المخزنة في البطاريات، مما يضمن استمرار إمداد الطاقة دون انقطاع. وأخيراً فهي تدعم دمج مصادر الطاقة المتجددة، مما يساهم في تحقيق الأهداف العالمية للاستدامة.

تطبيقات العواكس الهجينة في مجال الطاقة الشمسية

تلعب العواكس الهجينة دورًا حيويًا في مجال الطاقة الشمسية، حيث تشمل تطبيقاتها الأنظمة السكنية والتجارية والصناعية. فهي تساعد في إدارة الطاقة بكفاءة من خلال توفير طاقة احتياطية والدمج السلس مع الأنظمة الشمسية في المنازل. أما بالنسبة للشركات، فهي تساعد في تحسين استهلاك الطاقة، وتقليل تكاليف التشغيل، وإدارة احتياجات الطاقة على نطاق واسع. كما أنها تمثل عنصراً أساسية في توفير الطاقة للمناطق النائية من خلال حلول الشبكات المصغرة والأنظمة المنفصلة عن الشبكة مما يضمن توفير الطاقة في المناطق التي تفتقر إلى البنية التحتية الكهربائية المناسبة.

العواكس الهجينة من ATESS 

تعد شركة ATESS رائدةً في تقنية العواكس الهجينة ويتضح ذلك من خلال سلسلتها لعواكس HPS30-150 التي تمثل حلاً متكاملاً وشاملاً لتخزين الطاقة المخصص للتطبيقات الصناعية والتجارية. حيث تجمع هذه السلسلة بين وظائف العاكس، ووحدة التحكم بالشحن، وخزانة لوحة التحكم، ويمكن ربطها بالطاقة الشمسية والبطاريات ومولدات الديزل والشبكة الكهربائية، وهذا ما يجعلها حلاً متنوعًا ومتكاملاً لتخزين الطاقة. تتراوح استطاعة هذه العواكس من 30 كيلوواط إلى 600 كيلوواط، مما يوفر تكاملاً سلسًا مع مصادر الطاقة المتعددة مثل الطاقة الشمسية والرياح والمولدات التقليدية، لضمان استمرارية الطاقة ومرونة التشغيل.

تتميز سلسلة HPS30-150 بقابليتها للتوسع بجانب خصائصها المتقدمة إذ يمكن ربط ما يصل إلى أربع عواكس بالتوازي، مما يزيد الاستطاعة إلى 600 كيلوواط، ويوفر مرونة وإمكانية للزيادة المستقبلية. 

كما يمكن لهذه العواكس العمل في الوضع المنفصل عن الشبكة أو المتصل بها، مما يجعلها مثالية للمناطق النائية أو تلك التي تعاني من ضعف استقرار الشبكة. يسمح وضع تصدير الطاقة للشبكة للمستخدمين تعديل كمية الطاقة المصدرة وفقًا للوائح المحلية، مما يضمن الامتثال والكفاءة المثلى. يمكن أيضاً ضبط قدرة شحن البطارية، مما يساعد على إطالة عمر البطارية مع الحفاظ على استمرارية إمدادات الطاقة.

تطبيقات سلسلة عواكس HPS30-150 

تستخدم هذه العواكس بشكل رئيسي في التطبيقات الصناعية والتجارية التي تتراوح استطاعتها بين 30 كيلوواط و600 كيلوواط لتحقيق الأغراض التالية:

• إزاحة الأحمال في أوقات الذروة: يتم شحن البطاريات خلال الأوقات التي تكون فيها أسعار الكهرباء منخفضة، وتفريغها خلال ساعات الذروة، مما يقلل من تكاليف الكهرباء مما يلغي الحاجة إلى توسيع المحولات المكلفة.

• توفير احتياطي للطاقة: يوفر النظام إمدادًا مستمرًا للطاقة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، خلال 10 مللي ثانية فقط، مما يجعله مثاليًا للشركات التي لا يمكنها تحمل فترات التوقف.

تعد سهولة الاستخدام والسلامة من المزايا الرئيسية لسلسلة HPS، إذ تتيح الشاشة التي تعمل باللمس وسهلة الاستخدام والقدرات المتقدمة للتحكم عن بُعد سهولة إدارة النظام، بينما تضمن الحمايات المدمجة مثل منع التجزر والتحكم بالعزل التشغيل الموثوق حتى في البيئات الصعبة.

يعد عاكس HPS100/150HV أحدث إضافة إلى سلسلة العواكس الهجينة من ATESS، وهو حل متقدم مصمم لتعزيز أداء أنظمة الطاقة الشمسية. بفضل ميزاته المتطورة مثل وجود نقطتي تتبع الاستطاعة العظمى (MPPT). كما أن نطاق جهد البطارية الذي يتراوح بين 600 و 900 فولط يوفر مرونة أكبر في تكوين البطارية، مما يحسن من كفاءة النظام بشكل أكبر. يقلل مستوى جهد المنظومة الشمسية الذي يبلغ 1500 فولط من الحاجة إلى كابلات الطاقة الشمسية مما يساعد على خفض التكاليف الإجمالية للنظام.

التحديات التي تواجه العواكس الهجينة وكيف حلتها ATESS؟

أوضحنا فيما سبق مزايا العواكس الهجينة، ولكنها أيضاً تواجه مجموعة من التحديات، فمثلاً يمكن أن تردع التكاليف الأولية العالية وتعقيدات التركيب الاعتماد عليها خاصة في المشاريع الكبيرة. يتطلب ضمان الأداء والموثوقية على المدى الطويل صيانة ومراقبة مستمرة، مما يزيد من العبء التشغيلي. وغالبًا ما تفرض عملية الربط مع الأنظمة الشمسية والبطارية القائمة بعض الصعوبات، بسبب الحاجة إلى التخطيط الدقيق. تزيد اللوائح التنظيمية وقبول السوق من تعقيد الأمور، حيث تختلف المعايير والحوافز عبر الدول، مما يؤثر على تبني تقنيات الطاقة المتجددة.

صمتت ATESS عواكسها الهجينة للتغلب على هذه التحديات الحاسمة في أنظمة الطاقة الهجينة، حيث يتم معالجة أحد التحديات الرئيسية، وهي التكلفة الأولية وتعقيد التركيب، وذلك من خلال سلسلة ATESS HPS30-150. يعمل تصميم العواكس المتكامل الذي يجمع بين عاكس البطارية، ووحدة التحكم بشحن الطاقة الشمسية، والمحول، وخزانة لوحة التحكم في وحدة واحدة مدمجة، على تبسيط عملية التركيب. وهذا ليس فقط يقلل من وقت التركيب بل يقلل أيضًا بشكل كبير تكاليف العمالة، مما يوفر حلاً اقتصاديًا.

يضمن تصميم عاكس ATESS حل مشاكل التوافق بعناية ليتناسب بسلاسة مع مجموعة متنوعة من مصادر الطاقة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والمولدات التقليدية. يضمن هذا التنوع الموثوقية والمرونة، حتى في أكثر تكوينات الطاقة تعقيدًا.

يسهل عاكس ATESS أيضاً من عبء التنقل بين التحديات التنظيمية والسوقية. فقد تم اعتماد سلسلة HPS لتلبية المعايير الدولية الصارمة، بما في ذلك CE و AS4777.2، وهي مصممة للتكيف مع مجموعة متنوعة من ظروف الأسواق، مما يجعلها خيارًا مناسبًا للأسواق العالمية ذات البيئات التنظيمية المختلفة.

التوجهات المستقبلية والابتكارات

يعد مستقبل العواكس الهجينة واعداً فمن المتوقع أن تعزز التطورات التقنية مثل الذكاء الاصطناعي والشبكات الذكية وتطبيقات إنترنت الأشياء وظائفها. ومع زيادة التوجه نحو أنظمة التوليد الموزعة ستلعب العواكس الهجينة دورًا حاسمًا في تمكين التحول نحو الإنتاج والاستهلاك المحلي للطاقة. تمثل الأسواق الناشئة – خاصة في المناطق النامية – فرصًا كبيرة لحلول العواكس الهجينة، فعلى الغالب تضم هذه المناطق بنية تحتية محدودة للشبكة ولكن إمكانات كبيرة للطاقة المتجددة.

خلاصة

تحدث العواكس الهجينة ثورة في مجال الطاقة الشمسية من خلال توفير أنظمة طاقة أكثر كفاءة ومرونة وموثوقية. تقود شركة ATESS من خلال سلسلة عواكس HPS30-150 المبتكرة، الطريق في توفير حلول قابلة للتوسع وعالية الأداء للتطبيقات التجارية والصناعية. مع استمرار العالم في الانتقال نحو الطاقة المتجددة، ستكون العواكس الهجينة ضرورية لتحقيق الاستقلال في الطاقة، وتقليل التكاليف، ودعم التنمية المستدامة.