شرح الفاينال · التخزين والربط بالشبكة

هدف الدرس

فهم الفرق بين تحويل الطاقة وتخزينها، ووظائف الأنظمة المستقلة والمتصلة والهجينة والضخ المائي.

الفهرس

• الإنتاج والطلب والتخزين
• المستقل والمتصل والهجين
• الضخ الشمسي وتبادل الطاقة
• التخزين بالضخ المائي

الإنتاج والطلب والتخزين

يتغير الإنتاج الشمسي مع وصول الإشعاع، وقد يتغير إنتاج الرياح في وقت لا يوافق الطلب. التخزين ينقل إمكان الاستفادة من الطاقة بين وقت الإنتاج ووقت الاستخدام. لا تنتج الخلايا كهرباء من الظلام؛ عندما يخدم النظام المستقل حملًا ليلًا تأتي الطاقة من مخزونه أو مصدر آخر.

البطارية تخزن طاقة تحولها لاحقًا إلى كهرباء، بينما العاكس يغير خصائص الكهرباء من تيار مستمر إلى متناوب. الخلط بينهما يخلط وظيفتين: التخزين، والتحويل الكهربائي. وترتبط سعة التخزين بمدة الخدمة والطلب، لا باسم اللوح وحده.

المستقل والمتصل والهجين

النظام المستقل لا يعتمد على الشبكة العامة لخدمة أحماله؛ يعرض المصدر بطاريات ومتحكم شحن ضمن مكوناته. أما المتصل بالشبكة فيستعمل عاكسًا لتحويل خرج الألواح المستمر إلى متناوب مناسب للربط. وقد يغذي الحمل ويرسل الفائض وفق آلية الربط المتاحة.

غياب البطارية في مثال المتصل بالشبكة يقلل بعض التعقيد والصيانة، لكنه لا يعني أن كل نظام متصل يخلو من التخزين. كذلك لا تكفي عبارة «متصل» لإثبات استمراره عند انقطاع الشبكة؛ نوع المعدات والحماية يحددان ذلك. النظام الهجين يجمع موارد مثل الشمس والرياح مع التحكم والتخزين المناسبين، ويتطلب تنسيقًا أكثر تعقيدًا.

الضخ الشمسي وتبادل الطاقة

يمكن تشغيل مضخة بالمصفوفة الشمسية، ويضبط تتبع نقطة القدرة القصوى MPPT تشغيل المنظومة للاستفادة من الخرج المتاح. وعند ربط المضخة والمصفوفة بالشبكة، تغطي الشبكة نقص الطاقة وفق التصميم، ويتغير اعتماد الحمل على المورد المحلي خلال اليوم.

يعرض المصدر صافي القياس بوصفه موازنة بين الكهرباء المرسلة والمأخوذة. هذا وصف لطريقة محاسبة الطاقة في المصدر التاريخي، ولا يثبت تعرفة أو تنظيمًا أردنيًا حاليًا. وتشمل تطبيقات الألواح إنارة الشوارع وضخ الماء؛ هذه تطبيقات للأحمال ويمكن تنفيذها بأكثر من ترتيب للربط والتخزين.

التخزين بالضخ المائي

عندما تتوفر طاقة للضخ، ينقل الماء من مستوى منخفض إلى خزان أعلى. لاحقًا يعاد الماء عبر التوربين والمولد عند الحاجة إلى الكهرباء. التخزين هنا طاقة وضع للماء؛ لا يحتفظ النظام بالكهرباء داخل السد في صورتها نفسها.

ينبغي التفريق بين محطة تستثمر التدفق الطبيعي للتوليد وبين تشغيل الضخ لإعادة رفع الماء. الضخ يستهلك طاقة، ثم تستعاد طاقة عند العودة عبر سلسلة التحويل. فائدة النظام في توقيت الطاقة وتقديم قدرة عند الحاجة، وليست خلق طاقة إضافية من دورة مغلقة.

الخلاصة

خلاصة الدرس: التخزين يغير وقت الاستفادة من الطاقة، والعاكس يغير صورتها الكهربائية. الربط والمصادر المتعددة والضخ المائي وسائل لها وظائف مختلفة وتحتاج مواءمة مع الطلب.