الطاقة الشمسية تحت العاصفة الجزء الثاني: تصميم الأنظمة الكهروضوئية المقاومة للأعاصير

لقد شهدت السنوات الثلاث الماضية أعاصير كبيرة تعيث فسادا في الدول الجزرية. تسببت الأعاصير هارفي وإيرما وماريا ودوريان في أضرار كارثية للمنازل والبنية التحتية والاقتصادات في جميع أنحاء حوض البحر الكاريبي. في الوقت نفسه ، يتزايد استخدام الطاقة الكهروضوئية الشمسية في جزر الكاريبي - مما يساعد على تقليل التكاليف وتحسين الشبكات الكهربائية. وبينما دمرت رياح قوة الإعصار بعض المنشآت الشمسية ، ظل العديد منها على حاله. في عام 2017 ، أرسل معهد روكي ماونتن فرقًا متخصصة في الهندسة الإنشائية إلى منطقة البحر الكاريبي للتحقيق في حالات النجاة والفشل بين الأنظمة الكهروضوئية المركبة على الأرض. ناقش تقرير Solar Under Storm الصادر عن RMI والذي نُشر في عام 2018 الأسباب الجذرية لفشل النظام الكهروضوئي من الأعاصير ووصف التوصيات لبناء محطات طاقة شمسية ضوئية أكثر مرونة.

عادت RMI وشركاؤها مؤخرًا إلى منطقة البحر الكاريبي للنظر في نفس التكرار بين الأنظمة الكهروضوئية المركبة على السقف. لماذا نجت بعض الأنظمة الكهروضوئية المركبة على السقف من الأعاصير دون أن تصاب بأذى تقريبًا بينما عانى البعض الآخر من أضرار جسيمة؟ أحدث تقرير صادر عن RMI ، الطاقة الشمسية تحت العاصفة الجزء الثاني: تحديد أفضل الممارسات للأنظمة الكهروضوئية المرنة على الأسطح مع التعرض للأعاصير ، والتي تم تطويرها وكتابتها مع مبادرة كلينتون للمناخ و FCX Solar ، يجيب على هذا السؤال ويثبت أن الألواح الشمسية الكهروضوئية على الأسطح يمكن جعلها مرنة بتكلفة إضافية قليلة.

- RMI (RockyMtnInst) 18 فبراير 2020

الفشل ليس سوى نصف القصة

نظرًا لاختلاف المباني والأسطح على نطاق واسع ، فمن الصعب الحصول على نتيجة شاملة واحدة لشرح تنوع نتائج الأعاصير على الأنظمة الكهروضوئية المركبة على السقف. من أجل المساعدة في توجيه مثبتات الطاقة الشمسية والمرافق ومخططي الشبكات وحتى الأفراد الذين يقومون بتثبيت الأنظمة الكهروضوئية الخاصة بهم ، يحتوي Solar Under Storm Part II على ملاحظات ميدانية وأكثر من 500 صورة وتحليل خبراء للتوصية بطرق لزيادة المرونة بين تركيبات الأسطح الكهروضوئية الشمسية.

من المهم ليس فقط تحديد سبب فشل بعض الأنظمة في رياح قوة الأعاصير. من الضروري أيضًا تطوير طرق فعالة من حيث التكلفة لتجنب هذه الإخفاقات. للقيام بذلك ، نظرت RMI في كل من التكلفة المادية المتوقعة لتنفيذ إجراء التخفيف لتجنب فشل معين والتأثير الذي سيكون لإجراءات التخفيف على التكلفة الإجمالية للملكية. يمكن تخفيض التكلفة الإجمالية للملكية بطريقتين: تقليل الضرر الاقتصادي الإجمالي وتقليل تكرار حالات الفشل الفردية. من خلال تقليل الضرر الاقتصادي الإجمالي ، يتم إنفاق أموال أقل على استبدال الأجزاء. كما أن تقليل تكرار حالات الفشل يزيد من مقدار الوقت الذي يتم فيه تشغيل نظام الطاقة الكهروضوئية عن طريق تقليل الوقت المستغرق في إصلاح المشكلات البسيطة ، لا سيما المشكلات المتتالية التي قد تؤدي إلى إخفاقات كبيرة ومكلفة إذا لم تتم معالجتها على الفور.

يوضح التقرير الطرق المختلفة التي لاحظ بها الفريق فشل أنظمة الطاقة الكهروضوئية ، وإجراءات التخفيف المحتملة ، وما إذا كان هذا الإجراء سيكون منخفض التكلفة أو متوسطًا أو مرتفعًا على أساس كل واط.

الممارسات الموصى بها

يتم تنظيم التوصيات الخاصة ببناء ألواح شمسية أكثر مرونة على الأسطح في فئتين: المواصفات والتعاون. تشمل المواصفات أنواع المثبتات التي يجب استخدامها ، وتحديد عملية ضمان الجودة / مراقبة الجودة للمشروع ، وأين وكيف يتم إرفاق الوحدات النمطية بالسقف ، وتحديد الوحدات الكهروضوئية عالية التحميل ، والمزيد. على سبيل المثال ، تستخدم العديد من الأنظمة المقاطع من أعلى إلى أسفل لربط مجموعات الوحدات معًا. لاحظت RMI أن هذه المقاطع تتعطل في 96 بالمائة من الأنظمة ، مما يعني أنه إذا انفصلت وحدة واحدة وخرجت من السقف ، فيمكن بسهولة إزاحة الوحدات المجاورة أيضًا. تتضمن توصياتنا استخدام مشابك من أعلى إلى أسفل تحتفظ بوحدة واحدة فقط أو تحدد أن كل وحدة يتم تثبيتها بمسامير في السقف.

لا يمكن التأكيد على أهمية التعاون بما فيه الكفاية. يجب على جميع الأطراف المعنية التحدث مع بعضها البعض. تتضمن هذه التوصيات اقتراحات مثل المصممين والمثبتين الذين يتعاونون مع موردي الوحدات والأرفف للحصول على حلول أكثر كفاءة لحل تحديات حمل الرياح ، ويتعاون موردو الوحدات والمثبتون لضمان التوافر المحلي للوحدات والأرفف والمثبتات. إن تحديد حل معين على السطح يتحمل رياح قوة الأعاصير أمر واحد ، ولكن يجب أن تكون جميع هذه المعدات متاحة محليًا وبسعر معقول لضمان مرونة النظام.

تكلفة المرونة

على الرغم مما قد يعتقده المرء ، فإن التكلفة الإضافية لتنفيذ التوصيات الواردة في تقريري Solar Under Storm صغيرة نسبيًا. تقدر RMI أنه بشكل عام ، ستتحمل المشاريع التجارية زيادة بنسبة 5 في المائة تقريبًا في تكاليف الهندسة والمشتريات والبناء لتنفيذ أفضل الممارسات الموصى بها. في التركيب النموذجي للسقف المائل بقدرة 20 كيلو وات ، والذي يترجم إلى 200 دولار إضافية. هذا هو المال الذي يتم إنفاقه بشكل جيد مقدمًا لتلك المشاريع التي تم التخطيط لها لتوفير طاقة متجددة نظيفة لمدة 25 عامًا.

طاقة مرنة في مواجهة الأعاصير

يعد توليد الطاقة باستخدام الخلايا الشمسية الكهروضوئية حلاً فعالاً من حيث التكلفة وموثوقًا لتوليد الطاقة في منطقة البحر الكاريبي. يوجد حاليًا أكثر من 570 ميغاواط من الطاقة الشمسية مركّبة عبر أسطح المنازل ومظلات وقوف السيارات ومساحات شاسعة من الأرض في جميع أنحاء جزر الكاريبي. ومع ذلك ، فإن زيادة تواتر وشدة العواصف تشكل تهديدًا لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. ومع ذلك ، فإن دمج التوصيات في تقريري Solar Under Storm ، يمكن أن يزيد من موثوقية هذه الأنظمة واستمراريتها ، وإبقاء الأضواء مضاءة في المنازل والمدارس ، ومضخات المياه وأنظمة الصرف الصحي تعمل ، وتشغيل المعدات الطبية في المستشفيات.

يوفر الجزء الثاني من الطاقة الشمسية تحت العاصفة مجموعة من أفضل الممارسات فيما يتعلق بمواصفات المعدات والإجراءات التي يمكن تنفيذها بجزء بسيط من التكلفة الإضافية جنبًا إلى جنب مع إطار عمل للتعاون المستمر. سيساعد هذا التقرير المتخصصين في مجال الطاقة الشمسية على توفير طاقة نظيفة وموثوقة يمكنها الاستمرار في توفير الطاقة حتى في مواجهة الأعاصير والعواصف الشديدة الأخرى.

اقرأ أكثر: الطاقة الشمسية تحت العاصفة: تصميم الجزأين الأول والثاني للأنظمة الكهروضوئية المقاومة للأعاصير

صورة مميزة لداني باركر وليزا باركر