كيف يمكن للتتبع أحادي المحور تحسين كفاءة توليد الطاقة لمحطات الطاقة الشمسية
يعد الحصول على حصاد أفضل للطاقة وتعظيم العائد على الاستثمار من الأهداف الأساسية لمالكي ومطوري محطات الطاقة الشمسية على نطاق المرافق.
اليوم ، يتحول التركيز إلى أجهزة تعقب الطاقة الشمسية - الهياكل الآلية التي توجه الألواح الكهروضوئية نحو الشمس من أجل جمع المزيد من ضوء الشمس المباشر طوال اليوم - كوسيلة موثوقة لتحقيق هذه الأهداف. وفقًا لتقرير بحثي حديث صادر عن شركة المحلل IHS ، ستكون أجهزة التتبع أحادية المحور هي النوع المفضل لتوازن هيكل النظام المثبت على الأرض للوحدات الكهروضوئية في الولايات المتحدة هذا العام. في الواقع ، تعمل أجهزة التتبع أحادية المحور على زيادة إنتاج المصنع بنسبة تصل إلى 25٪ مقارنة بالمنشآت ذات الإمالة الثابتة.
يمكن تحسين إنتاج الطاقة لمحطة الطاقة الشمسية المجهزة بأجهزة تتبع أحادية المحور من خلال تنفيذ عملية تتبع فعالة. تعتبر حسابات العائد الأساسية تضاريس مسطحة تمامًا. ومع ذلك ، لا يوجد حقل مسطح تمامًا. تولد مخالفات المنحدرات والتضاريس خسائر في الإنتاج يجب توقعها بشكل صحيح. أخذ خبير تتبع الطاقة الشمسية في الاعتبار تلك الاختلافات في التضاريس وطور SMARTracking ، وهي عملية تتبع ذكية من خطوتين حاصلة على براءة اختراع لمعالجة تأثير الحقول غير المسطحة وتوليد ما يصل إلى 5 ٪ من العائد الإضافي سنويًا ، مقارنة بالحلول الأساسية الأخرى. دعونا نلقي نظرة على كيفية عملها.
الخطوة 1: تعويض مخالفات الأرض أثناء مرحلة دراسة التصميم
تتكون الخطوة الأولى من هذه العملية من تحسين ثلاثي الأبعاد لتخطيط المصنع في مرحلة دراسة التصميم للمشروع. قبل إجراء دراسة ثلاثية الأبعاد للمصنع ، يتم إنشاء مخطط مصنع ثنائي الأبعاد وتحسينه وفقًا لشكل حدود موقع المصنع.
يبدأ التحسين ثلاثي الأبعاد بتحليل طبوغرافي مفصل للتضاريس. يسمح بتحديد الارتفاع المثالي لكل كومة تعقب من أجل تنعيم سطح الوحدات الشمسية في النبات قدر الإمكان وتقليل الحاجة إلى التصنيف. وبالتالي ، يتم تقليل التظليل المتبادل بين الجداول ، وبالتالي تقليل فترات التراجع وتحسين إنتاجية الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتجنب أيضًا قطع الركائز في الموقع.
الصورة 1: تحسين الخوازيق وتنعيم السطح
نتج عن هذه الدراسة إنشاء كتيب أكوام ، وهو مستند يتم فيه تسجيل الموضع ثلاثي الأبعاد لكل كومة تعقب على النبات.
الصورة 2: مثال على تخطيط ثلاثي الأبعاد مع العديد من أجهزة تعقب الطاقة الشمسية
الخطوة 2: تنفيذ التتبع الفردي أثناء مرحلة البناء
بمجرد دفع الركائز في بداية مرحلة البناء ، يتم جمع موضعها الحقيقي في الموقع وتسجيله في مستند ، يسمى المسح المبني. ثم يتم تطوير برنامج التتبع الفردي وتنفيذه على أساس القيم المسجلة. يتوافق هذا البرنامج مع روتين مخصص داخل كل وحدة تحكم في المحرك يتضمن إستراتيجية التراجع (تجنب الظل على اللوحة).
تحسب خوارزمية التتبع ، المطبقة في PLC المركزي ، الزاوية المُحسَّنة في الوقت الفعلي ولكل محرك على حدة. يتم تحديد هذه الزاوية وفقًا للموقع الدقيق لجداول جهاز تعقب معين وجيرانه.
صورة 3. مثال على الحركية الفردية لاثنين من المتتبعين.
(الدوائر البرتقالية تشير إلى الجدول الحرج الذي يحدد زاوية التتبع للمتتبع)
يتمتع كل جهاز تعقب شمسي بأفضل وضع مناسب في أي لحظة من اليوم ويتم التحكم فيه بشكل فردي ، مما يزيد من التشعيع المستلم ويحسن إنتاج الطاقة مقارنة بنهج التراجع العالمي.
ما هو أكثر من ذلك ، المسح المبني على أساس البناء هو الأساس لتحليل الفجوة بين كتيب الركائز الأولية والموضع الحقيقي في الموقع للأكوام. تهدف هذه الدراسة إلى الكشف عن أي تقصير يمكن أن يؤدي إلى استحالة متزايدة ، وبالتالي تجنب ضياع الوقت المحتمل.
SMARTracking هو نتيجة لهذه العملية المكونة من خطوتين ، كل واحدة تؤدي إلى مكاسب محددة في الطاقة. الخطوتان مستقلتان عن بعضهما البعض.
دراسة حالة: SMARTracking في مشروع محطة للطاقة الكهروضوئية بقوة 6.7 ميجاوات في فرنسا: زيادة إنتاجية إضافية بنسبة 5٪
دعنا الآن نضع أرقامًا حقيقية من حيث مكاسب الإنتاج والإيرادات في عملية التتبع المكونة من خطوتين الحاصلة على براءة اختراع من خلال النظر في مشروع محطة للطاقة الكهروضوئية بقوة 6.7 ميجاوات يقع في جنوب غرب فرنسا.
يلخص الجدول أدناه بيانات المشروع.
| مكان الموقع | جنوب غرب فرنسا |
| قدرة المصنع | 6.7 ميجاوات |
| عدد أجهزة التعقب الشمسية أحادية المحور Exotrack HZ | 48 |
| عائد الطاقة السنوي | 8750 ميجاوات ساعة / سنة |
| نوع الوحدات الكهروضوئية | 72c أحادى البلورية 315 Wp |
يوضح الجدول أدناه البيانات المتعلقة بتضاريس الموقع.
| المنحدرات المحلية | المنحدر الجنوبي | المنحدر الشرقي | المنحدر الشمالي / الشرقي | المنحدر الجنوبي / الشرقي |
| الحد الأدنى | -4.02٪ | -6.45٪ | -4.39٪ | -4.75٪ |
| أقصى | 4.58٪ | 7.51٪ | 5.78٪ | 6.46٪ |
| متوسط | 1.21٪ | 1.34٪ | 1.15٪ | 1.28٪ |
من خلال تنفيذ عملية SMARTracking على هذا المصنع الكهروضوئي المجهز بأجهزة التتبع أحادية المحور Exotrack HZ ، تم تحقيق زيادة إضافية في الإنتاجية بنسبة 5٪ سنويًا. ينتج عن هذا زيادة في الإيرادات قدرها 880،000 دولار أمريكي على مدى 20 عامًا ، بناءً على اتفاقية شراء الطاقة بقيمة 100 دولار أمريكي / ميجاوات ساعة. تم التحقق من صحة النتائج أدناه من قبل شركة استشارية فنية مستقلة ، kiloWattsol.
| مكاسب الإنتاج مع SMARTracking | مكاسب التشعيع | مكاسب الإنتاج |
| الخطوة 1. تحسين تخطيط النبات ثلاثي الأبعاد | 1.8٪ | 2.1٪ (185 ميجاوات ساعة / سنة) |
| الخطوة 2. تتبع الأفراد | 2.5٪ | 2.9٪ (255 ميجاوات ساعة / سنة) |
| SMARTracking (الخطوة 1 والخطوة 2) | 4.3٪ | 5٪ (440 ميجاوات ساعة / سنة) |
| مكاسب الإيرادات مع SMARTracking | مثال PPA 1 | مثال PPA 2 | ||
| PPA | 100 دولار / ميغاواط ساعة | 80 يورو / ميغاواط ساعة | 62 دولار / ميغاواط ساعة | 50 يورو / ميغاواط ساعة |
| زيادة الإيرادات السنوية بفضل SMARTracking | 44000 دولار | 35000 يورو | 27125 دولارًا | 21875 يورو |
| زيادة الإيرادات الناتجة عن SMARTracking على مدى 20 عامًا | 880 ألف دولار | 700000 يورو | 542000 دولار | 437000 يورو |
