בפיתוח ובנייה של תחנות כוח פוטו-וולטאיות קרקעיות, ניתן לכנות את עבודת התכנון עבודת הליבה. העיצוב משפיע על בניית תחנת הכוח הפוטו-וולטאית כולה וקשור ישירות ליתרונות. בשבוע שעבר דיברתי על הציור הכללי ועל כמה סוגיות בבנייה האזרחית שצריך לשים לב אליהן במהלך בניית תחנות כוח פוטו-וולטאיות. ואז בתהליך התכנון, על מה יש לשים לב בחלק החשמלי? להלן ניתוח קצר לכולם.
1. בחירת רכיבים
כפי שכולנו יודעים, צפיפות האנרגיה של אנרגיה סולארית היא נמוכה. תחת הנחת יסוד זו, כיצד להשתמש באנרגיה סולארית ביעילות הוא חשוב מאוד. נכון לעכשיו, יעילות המודול הנדרשת על ידי תוכנית המנהיגים הלאומית היא לא פחות מ -16.5% עבור מודולי סיליקון רב-קריסטליים ולא פחות מ -17% עבור מודולי סיליקון מונוקריסטליניים. במונחים של יעילות המרת מודולים, מודולי סיליקון מונוקריסטליניים טובים יותר ממודולי סיליקון רב-קריסטליים. עם זאת, מכיוון שהמחיר של מודולי תאי סיליקון מונוקריסטליניים גבוה מעט מזה של מודולי סיליקון פוליקריסטליניים, לא מומלץ לבחור באופן עיוור מודולים על סמך מחיר בלבד בעת בחירת מודולים. יש צורך לבצע ניתוח טכני וכלכלי בהיבטים שונים כגון חישוב ייצור חשמל ובחירה והכנסות הפרויקט עבור רכיבים שונים, ולבחור רכיבי סוללה מתאימים.
2. בחירת מהפך
נכון לעכשיו, ממירים מחולקים לשני סוגים: ממירי מיתרים וממירים מרכזיים.
1. מהפך מיתרים
ממירי מיתרים משמשים בעיקר במערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות הרריות, מערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות קטנות על גגות בגודל בינוני ותחנות כוח קרקעיות קטנות. ההספק הוא פחות מ 50kW. בסכמת העיצוב של מהפך המיתרים, כוח ה- DC שנוצר על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים מחובר ישירות למהפך המיתרים, מומר לכוח AC, ולאחר מכן מוגבר על ידי מפגש.
היתרונות העיקריים של ממירי מיתרים הם:
(1)הוא אינו מושפע מהבדלי מודולים בין מיתרים לצללים, ובמקביל מקטין את חוסר ההתאמה בין נקודת ההפעלה הטובה ביותר של מודולי תאים פוטו-וולטאיים לבין הממיר, וממקסם את ייצור החשמל;
(2) טווח המתח של MPPT רחב, ותצורת הרכיבים גמישה יותר;
(3) התקנה קטנה וגמישה.
החסרונות העיקריים של ממירי מיתרים הם:
(1) המרווח החשמלי של מכשיר הכוח קטן, שאינו מתאים לאזורים בגובה רב;
(2)התקנה בחוץ, חשיפה לרוח ולשמש יכולים בקלות להוביל להזדקנות המעטפת וגוף הקירור.
(3) מספר הממירים גדול, שיעור הכשל הכולל יגדל וניטור המערכת יהיה קשה.
[מעבר עמוד]
2. מהפך מרכזי
ממירים מרכזיים משמשים בדרך כלל בתחנות כוח בקנה מידה גדול עם שמש אחידה, תחנות כוח מדבריות ומערכות ייצור חשמל בקנה מידה גדול אחרות. הספק המערכת הכולל גדול, בדרך כלל מעל רמת המגה-וואט. הספק הציוד הוא בין 50kW ל 630kW. בתכנון הממיר המרכזי, כוח ה- DC שנוצר על ידי המודולים הפוטו-וולטאיים, לאחר ששולב על ידי תיבת קומביין DC, מחובר למהפך, מומר להספק AC ולאחר מכן מוגבר.
היתרונות העיקריים של ממירים מרכזיים הם:
(1)מספר הממירים המשמשים לבניית הפרויקט הוא קטן, וקל לניהול;
(2) מבחינת ביצועי הממיר, התוכן ההרמוני נמוך, פונקציות ההגנה השונות שלמות ובטיחות תחנת הכוח גבוהה;
(3)יש לו פונקציית כוונון מקדם הספק ופונקציית נסיעה במתח נמוך, ולרשת החשמל יש ויסות טוב.
החסרונות העיקריים של ממירים מרכזיים הם:
(1) טווח המתח MPPT של הממיר המרכזי הוא צר, ולא ניתן לנטר את פעולתו של כל רכיב, ולכן לא ניתן להפוך כל רכיב לנקודת העבודה הטובה ביותר, ותצורת הרכיב אינה גמישה.
(2)הממיר המרכזי תופס שטח גדול ואינו גמיש בהתקנה.
(3) תחזוקת המערכת מסובכת יחסית בשל צריכת החשמל וצריכת החשמל שלה עצמה לאוורור ופיזור חום בחדר הציוד.
בעת בחירת מהפך, יש צורך לבחור מהפך מתאים על פי גורמים שונים כגון השטח והגובה של הפרויקט. לדוגמה, בתכנון של תחנות כוח קרקעיות בקנה מידה גדול במדבריות בגובה רב בצ'ינגהאי, ממירים מרכזיים נבחרים לעתים קרובות; בתחנות כוח פוטו-וולטאיות הרריות, בשל הגדלים השונים של מערכי הרכיבים המותקנים והסידור המפוזר יחסית של הרכיבים, ניתן לבחור ממירי מיתרים. והשתמש ב- MPPT רב-ערוצי למעקב כדי למקסם את ייצור החשמל.
3. תכנון מעגל אספנים
עבור תכנון מעגל האספן של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית, עבור אזורים עם שכבות קרקע עבות שניתן לחפור, בדרך כלל מאומץ פתרון הקבורה הישירה של הכבל, שהוא גם הפתרון החסכוני ביותר; אם פני השטח סלעיים ולא ניתן לחפור אותם, הכבל לאורך ערכת הנחת הגשר. עבור תנאי קרקע מורכבים, תנודות גדולות, או פריסה מפוזרת של מערכים פוטו-וולטאיים, התקנה תקורה מאומצת בדרך כלל בצורה של מגדלים. בתהליך התכנון של קו האספנות, יש צורך לבחור תוכנית תכנון חסכונית וסבירה על פי המיפוי הטופוגרפי המפורט והטופוגרפיה של אתר הבנייה של פרויקט תחנת הכוח, תוך הימנעות מקשיי בנייה ככל האפשר.
4. עיצוב הארקה
בתכנון ההארקה של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית, בנוסף לחישוב התנגדות ההארקה על פי ההתנגדות שמספקת יחידת הסקר הגיאולוגי, יש לשקול גם תנאים גיאולוגיים כגון קורוזיה קרקעית מקומית. חומר הארקה עם עמידות חזקה בפני קורוזיה. אם התנגדות ההארקה המחושבת אינה עומדת בדרישות המפרט, יש לבחור את אמצעי הפחתת ההתנגדות הכלכלית בהתאם לתנאי הפרויקט.