في الفلبين - نظام طاقة شمسية متصل بالشبكة بقدرة 2 ميجاوات

يُعدّ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة بقدرة 2 ميغاواط في الفلبين حلاً متكاملاً للطاقة يتميز بالكفاءة العالية والاستقرار والفعالية من حيث التكلفة، وقد صُمم خصيصاً ليتناسب مع مناخ الفلبين الاستوائي، وحالة شبكة الكهرباء، واحتياجاتها المتزايدة من الطاقة. ويعتمد النظام، الذي يستخدم الطاقة الشمسية كمصدر أساسي للطاقة، تصميمًا متصلاً بالشبكة للتغلب على معضلة ارتفاع تكاليف الكهرباء التقليدية ونقص إمدادات الطاقة المتكرر في المنطقة، محققًا بذلك التشغيل المتكامل لـ "توليد الطاقة الشمسية + الربط بالشبكة + التوزيع الذكي". ويمكن لهذا النظام تلبية احتياجات الطاقة المستمرة واسعة النطاق للمنشآت الصناعية والتجارية الكبيرة، والمجمعات الصناعية، والمزارع، والبنية التحتية العامة في الفلبين، مع المساهمة في الوقت نفسه في تقليل اعتماد الفلبين على الوقود الأحفوري، وتعزيز تطوير الطاقة المتجددة، وتحقيق أهداف خفض انبعاثات الكربون الوطنية.

أولاً: قابلية النظام الأساسي للتكيف: التوافق مع الوضع الراهن الإقليمي والطاقي في الفلبين

تقع الفلبين في منطقة مناخية استوائية بحرية، تتمتع بوفرة في أشعة الشمس على مدار العام (بمعدل 2200-3000 ساعة سطوع شمسي سنويًا، ومتوسط شدة إشعاع شمسي يومي يتراوح بين 4.5 و6.5 كيلوواط/م²)، لا سيما في المناطق الشمالية والوسطى حيث الإمكانات الشمسية عالية. مع ذلك، تواجه البلاد تحديات كبيرة، منها ضعف البنية التحتية لشبكة الكهرباء، وانقطاع التيار الكهربائي المتكرر، وارتفاع أسعار الكهرباء (نتيجة الاعتماد الكبير على الوقود الأحفوري المستورد)، وفجوة كبيرة في إمدادات الطاقة. يُعالج نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة بقدرة 2 ميغاواط هذه التحديات بدقة: فهو يستغل موارد الطاقة الشمسية الوفيرة في الفلبين لتوليد طاقة نظيفة، ويتصل مباشرة بشبكة الكهرباء المحلية لتحقيق "الاستخدام الذاتي التلقائي وربط فائض الطاقة بالشبكة"، مما لا يقلل الطلب على طاقة الشبكة ويخفض تكاليف الكهرباء فحسب، بل يعتمد أيضًا على الشبكة لموازنة انقطاع توليد الطاقة الشمسية. يُعد هذا النظام مثاليًا لبيئة الطاقة في الفلبين، وخصائص مناخها، واحتياجاتها من الكهرباء.

ثانيًا: تكوين النظام الأساسي والمعايير التقنية

يعتمد النظام بنية متكاملة تتألف من "وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية + محولات متصلة بالشبكة + صناديق تجميع + خزائن توزيع + نظام مراقبة ذكي". جميع المكونات الأساسية مختارة من منتجات عالية الموثوقية ومناسبة لمناخ الفلبين الاستوائي، ودرجات الحرارة المرتفعة، والرطوبة العالية، وكثرة الأعاصير، وتتوافق مع معايير الكهرباء المحلية. وفيما يلي التكوين المحدد:

وحدات الطاقة الكهروضوئية (وحدة توليد الطاقة الأساسية)

تُستخدم 3226 مجموعة من وحدات الخلايا الكهروضوئية أحادية البلورة عالية الكفاءة بقدرة 620 واط (إجمالي الطاقة حوالي 2 ميغاواط). تتميز هذه الوحدات بتقنية مقاومة التدهور الناتج عن الجهد المستحث (PID) وتصميم مقاوم لدرجات الحرارة العالية، مما يجعلها مناسبة لبيئة الفلبين ذات درجات الحرارة المرتفعة (30-40 درجة مئوية) والرطوبة العالية، كما تتمتع بأداء ممتاز في توليد الطاقة في ظروف الإضاءة الخافتة لمواجهة الأيام الغائمة والممطرة خلال موسم الأمطار. يُغطى سطحها بزجاج مقسّى عالي النفاذية، مقاوم للصدمات، ومضاد للانعكاس، بينما يُصنع إطارها من سبائك الألومنيوم عالية القوة والمقاومة للتآكل، مما يمنحها مقاومة جيدة للماء والغبار والأعاصير. يبلغ عمرها الافتراضي أكثر من 25 عامًا، ومعدل انخفاض توليد الطاقة فيها أقل من 12% خلال 25 عامًا، مما يقلل من تكاليف الصيانة اللاحقة.

محولات الطاقة المتصلة بالشبكة (وحدة تحويل الطاقة الأساسية)

مُجهّز بأربع مجموعات من محولات التيار المتردد المركزية المتصلة بالشبكة بقدرة 500 كيلوواط (أو ثماني مجموعات من محولات التيار المتردد المتسلسلة بقدرة 250 كيلوواط) والمتوافقة مع معايير ربط الشبكة في الفلبين. تُستخدم هذه المحولات بشكل أساسي لتحويل طاقة التيار المستمر المُولّدة من الألواح الكهروضوئية إلى طاقة تيار متردد متزامنة مع تردد الشبكة وجهدها، بكفاءة تحويل تصل إلى 98% أو أكثر. وهي مزودة بتقنية MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) المتقدمة، والتي تُمكّن من تتبع أقصى طاقة خرج للألواح الكهروضوئية في الوقت الفعلي، مما يُحسّن كفاءة توليد الطاقة الإجمالية. تتميز هذه المحولات بنطاق جهد دخل واسع، ما يسمح لها بالتكيف مع خصائص تقلبات الجهد الكبيرة في شبكة الكهرباء الفلبينية، كما أنها مُدمجة بوظائف حماية متعددة، مثل الحماية من الصواعق، والجهد الزائد، والتيار الزائد، وقصر الدائرة، وحماية النظام في حالة التشغيل المنفصل، لضمان تشغيل مستقر وآمن للنظام وشبكة الكهرباء.

صناديق التجميع وخزائن التوزيع (وحدة تجميع وتوزيع الطاقة)

مُجهزة بـ 16-20 مجموعة من صناديق تجميع الطاقة الكهروضوئية، التي تجمع طاقة التيار المستمر المُولدة من مجموعات متعددة من وحدات الطاقة الكهروضوئية وتنقلها إلى العواكس. تتميز صناديق التجميع بوظائف الحماية من عكس القطبية، والحماية من الصواعق، والحماية من التيار الزائد، مما يُسهل إدارة المجموعات وتشخيص أعطال وحدات الطاقة الكهروضوئية. تتميز خزائن التوزيع بتصميم بمستوى حماية IP54، مما يجعلها مناسبة للتركيب الخارجي في المناخ الاستوائي للفلبين. وهي تتضمن مفاتيح رئيسية، وعدادات طاقة، ومرحلات حماية، ومعدات أخرى، مسؤولة عن توزيع طاقة التيار المتردد الناتجة من العواكس لتلبية الطلب المحلي، وتوصيل الطاقة الفائضة بالشبكة بشكل مستقر. تتوافق عدادات الطاقة مع معايير قياس الكهرباء الفلبينية، حيث يمكنها حساب توليد الطاقة واستهلاكها والطاقة المتصلة بالشبكة بدقة، مما يوفر بيانات موثوقة لدعم تسوية رسوم الكهرباء وحساب الفوائد.

نظام مراقبة ذكي (التشغيل والصيانة الأساسية)

مزود بنظام مراقبة ذكي صناعي متطور، يدعم المراقبة المحلية عبر شاشة اللمس والمراقبة عن بُعد عبر تطبيق الهاتف المحمول وبرنامج الكمبيوتر. يجمع النظام بيانات أساسية في الوقت الفعلي، مثل طاقة توليد الألواح الكهروضوئية، وحالة تشغيل العاكس، ومعايير الشبكة، ودرجة حرارة المعدات، ويُنشئ تقارير ورسوم بيانية مرئية. يتميز النظام بوظائف التشخيص التلقائي للأعطال والإنذار الهرمي، حيث يُرسل معلومات أعطال المعدات (مثل تظليل الألواح، وخلل العاكس، وانقطاع التيار الكهربائي، إلخ) فورًا لتسهيل استجابة فريق الصيانة. كما يدعم النظام وظائف أخرى، مثل إحصائيات بيانات توليد الطاقة، وحساب الفوائد، وإدارة سجلات الصيانة، مما يُحقق إدارة ذكية شاملة لدورة حياة النظام.

المعدات المساعدة

يشمل النظام أنظمة تركيب الألواح الكهروضوئية، وأنظمة الحماية من الصواعق والتأريض، وكابلات كهروضوئية خاصة، وقنوات الكابلات. تعتمد أنظمة تركيب الألواح الكهروضوئية على هياكل فولاذية مجلفنة بالغمس الساخن، وتدعم التركيب الموزع على أسطح المباني والتركيب المركزي على الأرض. لا يتطلب التركيب على الأسطح مساحات إضافية، مما يجعله مناسبًا لورش المصانع وأسطح المباني التجارية. أما التركيب الأرضي، فيعتمد تصميمًا بزاوية ثابتة تتناسب مع خط عرض الفلبين لزيادة استقبال الطاقة الشمسية إلى أقصى حد، كما أن هيكل الدعامة مصمم لمقاومة الأعاصير (مستوى مقاومة الرياح ≥ 13)، مما يجعله قادرًا على تحمل تأثير الأعاصير المتكررة محليًا. يتوافق نظام الحماية من الصواعق والتأريض تمامًا مع معايير الحماية من الصواعق لشبكة الكهرباء الفلبينية لتجنب تلف المعدات الناتج عن العواصف الرعدية. الكابلات المستخدمة هي كابلات كهروضوئية خاصة تتميز بمقاومة عالية ومنخفضة لدرجات الحرارة ومقاومة للتقادم لضمان نقل طاقة آمن ومستقر.

ثالثًا: سيناريوهات التطبيق النموذجية

المنشآت الصناعية والتجارية الكبيرة: مثل المصانع، ومراكز التسوق الضخمة، والفنادق الفاخرة، والمجمعات اللوجستية. تتميز هذه المنشآت بأحمال طاقة كبيرة ومستقرة، مع نسبة عالية من "الاستخدام الذاتي التلقائي"، مما يساهم بشكل كبير في خفض تكاليف الكهرباء، وتجنب انقطاعات الإنتاج والخسائر التجارية الناجمة عن انقطاع التيار الكهربائي، وتحسين الربحية التشغيلية.

المناطق الصناعية ومناطق التنمية الاقتصادية: كمشروع طاقة موزعة في الحديقة، يمكن لنظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة بقدرة 2 ميجاوات أن يزود الطاقة مركزياً للعديد من الشركات في الحديقة، ويحقق إمداداً مركزياً للطاقة وإدارة موحدة، ويحسن كفاءة استخدام الطاقة في الحديقة، ويقلل من التكلفة الإجمالية للكهرباء في الحديقة، ويساعد في بناء حديقة صناعية خضراء ومنخفضة الكربون.

المزارع الزراعية واسعة النطاق: تتمتع الفلبين بموارد زراعية وفيرة. وتتطلب المزارع واسعة النطاق، وقواعد تربية الأحياء المائية، ومجمعات معالجة المنتجات الزراعية كميات كبيرة من الطاقة لتشغيل معدات الري، ومعدات التربية، وآلات المعالجة. ويمكن لهذا النظام تلبية احتياجاتها من الطاقة في الأماكن المفتوحة والمغلقة، والاستغناء عن الطاقة التقليدية عالية التكلفة من الشبكة الكهربائية أو محطات توليد الطاقة التي تعمل بالديزل، مما يساهم في خفض تكاليف الطاقة اللازمة للإنتاج الزراعي.

البنية التحتية العامة: مثل المستشفيات الكبيرة والجامعات ومباني المكاتب الحكومية والمرافق البلدية. فهي تضمن استمرار إمداد الطاقة للمعدات الطبية والتعليمية والمكتبية ومعدات التشغيل البلدية، مما يقلل من استهلاك الطاقة للخدمات العامة، ويطبق مفهوم الخدمات العامة الخضراء.

رابعاً: تركيب النظام وصيانته

للتركيب، يمكن اختيار التركيب على السطح أو على الأرض وفقًا لظروف الموقع ولوائح استخدام الأراضي المحلية: يعتمد التركيب على السطح على تصميم موزع، لا يشغل مساحة إضافية من الأرض، وهو مناسب للمباني الصناعية والتجارية في المناطق الحضرية؛ بينما يعتمد التركيب على الأرض على تصميم مركزي، وهو مناسب للمناطق ذات المساحات الكافية مثل المزارع والمجمعات الصناعية. تلتزم عملية التركيب التزامًا تامًا بمعايير البناء والسلامة الكهربائية في الفلبين، وتستغرق دورة التركيب حوالي 45-60 يومًا. يقدم فريق متخصص خدمات متكاملة تشمل المسح الميداني، والتصميم المخصص، والتقييم البيئي، والإنشاء، والتشغيل، والربط بالشبكة (بما في ذلك إجراءات الموافقة على الربط بالشبكة المحلية).

يتميز النظام بمستوى عالٍ من الذكاء وسهولة الصيانة. يُوصى بتنظيف الألواح الكهروضوئية بانتظام من الغبار والأوساخ وفضلات الطيور (خاصةً خلال موسم الأمطار والأعاصير)؛ وفحص حالة تشغيل العواكس وصناديق التجميع وغيرها من المعدات شهريًا؛ وإجراء فحص شامل وصيانة دورية كل ستة أشهر، تشمل إحكام ربط الدعامات، وحالة الأسلاك، ونظام الحماية من الصواعق، وأداء التأريض. تتمتع المكونات الأساسية بفترات ضمان جودة طويلة، ويمكن لفرق الصيانة المحلية المتخصصة تقديم خدمات ما بعد البيع في الوقت المناسب لضمان التشغيل المستقر للنظام على المدى الطويل.

خامساً: ملخص

يُعدّ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة في الفلبين بقدرة 2 ميغاواط حلاً عالي الكفاءة للطاقة النظيفة، مُصمّماً خصيصاً ليتناسب مع الظروف الطبيعية المحلية، وحالة شبكة الكهرباء، واحتياجات المستخدمين. ومن خلال التصميم المتكامل الذي يجمع بين "توليد الطاقة الشمسية + الربط بالشبكة + الإدارة الذكية"، يُحقق هذا النظام أهدافاً متعددة تتمثل في توليد طاقة نظيفة، وخفض التكاليف، والاستخدام الأمثل للطاقة. ولا يقتصر دور هذا النظام على حل مشكلات ارتفاع تكاليف الكهرباء، وعدم استقرار إمدادات الطاقة، ونقصها في الفلبين فحسب، بل يُسهم أيضاً في استغلال إمكانات الطاقة الشمسية المحلية الوفيرة استغلالاً كاملاً، ويُساعد في تعزيز تحوّل هيكل الطاقة الوطني، ويدعم تطوير الطاقة المتجددة. وسواءً كان ذلك في الإنتاج الصناعي والتجاري، أو إنشاء الحدائق، أو التنمية الزراعية، أو الخدمات العامة، يُمكن لهذا النظام أن يُصبح خياراً مثالياً للطاقة، يتميز بأداء عالٍ من حيث التكلفة والموثوقية، فضلاً عن قيمته الاقتصادية والاجتماعية والبيئية العالية للغاية.