راهاندازی نیروگاه خورشیدی هیبریدی در ایران؛ مدل جدیدی برای تأمین برق پایدار
استفاده از سامانههای خورشیدی هیبریدی در ایران وارد مرحله تازهای شده است. در اردیبهشت ۱۴۰۴ یک نیروگاه خورشیدی ۴۰ کیلوواتی با استفاده از پنلهای تولید داخل روی ساختمان معاونت علمی راهاندازی شد که علاوه بر فعالیت در زمان اتصال به شبکه، قابلیت تأمین بخشی از مصرف ساختمان هنگام قطع برق را نیز دارد.
این ویژگی، تفاوت مهم سیستمهای هیبریدی با بسیاری از نیروگاههای خورشیدی متصل به شبکه است.
در یک سیستم متداول On-Grid، اینورتر برای فعالیت به شبکه برق وابسته است و معمولاً هنگام قطع شبکه، به دلایل حفاظتی تولید قابل استفاده برای مصرفکننده متوقف میشود.
اما یک معماری هیبریدی میتواند برای مدیریت همزمان انرژی خورشیدی، شبکه و در صورت طراحی مناسب، ذخیرهساز انرژی مورد استفاده قرار گیرد.
چرا سیستم هیبریدی اهمیت دارد؟
پایداری برق برای بسیاری از زیرساختهای صنعتی اهمیت زیادی دارد.
تجهیزاتی مانند سرورها، تجهیزات شبکه، سیستمهای کنترل، سامانههای مانیتورینگ و بخشهایی از زیرساخت یک فارم استخراج ممکن است حتی در زمان توقف تجهیزات اصلی نیز نیازمند برق پایدار باشند.
سیستم خورشیدی هیبریدی میتواند بخشی از معماری تأمین برق چنین مجموعههایی باشد.
هدف الزاماً تأمین کل مصرف یک مجموعه بزرگ با پنل خورشیدی نیست؛ بلکه میتوان بارها را بر اساس اهمیت آنها تفکیک کرد.
برای مثال، در یک فارم استخراج ممکن است تجهیزات زیر در گروه بارهای حیاتی قرار بگیرند:
- سرورهای مانیتورینگ
- تجهیزات شبکه و روترها
- سیستمهای کنترل
- PLC و تجهیزات اتوماسیون
- سیستمهای امنیتی
- تجهیزات ارتباطی
- سیستمهای ثبت داده
ادامه فعالیت این تجهیزات هنگام اختلال برق میتواند بازگشت مجموعه به شرایط عادی را سادهتر کند.
تفاوت On-Grid، Off-Grid و Hybrid
در خبر منتشرشده درباره این پروژه نیز به سه ساختار اصلی اینورترها اشاره شده است.
On-Grid برای کار در کنار شبکه طراحی شده و تولید آن با وضعیت شبکه هماهنگ میشود.
Off-Grid مستقل از شبکه فعالیت میکند و معمولاً در کنار باتری یا سایر منابع ذخیره انرژی مورد استفاده قرار میگیرد.
Hybrid امکان ترکیب چند منبع انرژی را فراهم میکند و بسته به طراحی سیستم میتواند بین برق شبکه، انرژی خورشیدی و ذخیرهساز جابهجا شود.
همین انعطافپذیری باعث شده سیستمهای هیبریدی برای مجموعههایی که پایداری برق در آنها اهمیت بالایی دارد، مورد توجه قرار گیرند.
کاربرد این معماری در فارمهای استخراج
مصرف انرژی یک فارم استخراج با یک ساختمان اداری قابل مقایسه نیست. صدها دستگاه ASIC میتوانند چندین مگاوات توان مصرف کنند و بنابراین تأمین کل این ظرفیت با باتری یا یک نیروگاه خورشیدی کوچک معمولاً منطقی نیست.
اما استفاده از معماری هیبریدی در لایه زیرساخت فارم موضوع متفاوتی است.
برای مثال، حتی اگر تجهیزات استخراج هنگام قطعی شبکه متوقف شوند، میتوان سیستم مانیتورینگ، ارتباطات و کنترل فارم را فعال نگه داشت.
در نتیجه اپراتور همچنان میتواند وضعیت مجموعه را مشاهده کند و اطلاعات مربوط به خاموشی، تجهیزات و بازگشت برق را در اختیار داشته باشد.
مانیتورینگ انرژی در کنار مانیتورینگ ماینر
با پیچیدهتر شدن معماری انرژی فارمها، اطلاعات مربوط به برق نیز به بخشی از مانیتورینگ مجموعه تبدیل میشود.
در یک سیستم پیشرفته میتوان همزمان شاخصهایی مانند موارد زیر را بررسی کرد:
- توان تولیدی نیروگاه خورشیدی
- مصرف لحظهای مجموعه
- وضعیت شبکه برق
- میزان بار هر بخش
- وضعیت UPS یا باتری
- هشریت تجهیزات
- تعداد ماینرهای آنلاین
- دمای تجهیزات و محیط
کنار هم قرار گرفتن این اطلاعات، دید بسیار دقیقتری نسبت به وضعیت واقعی فارم ایجاد میکند.
برای مثال، افت ناگهانی هشریت همزمان با تغییر شرایط برق میتواند به اپراتور کمک کند سریعتر منشأ مشکل را پیدا کند.
پنلهای خورشیدی ساخت داخل
در پروژه اردیبهشت ۱۴۰۴ از پنلهای تولیدشده توسط یک شرکت دانشبنیان ایرانی استفاده شده است. ظرفیت نصبشده حدود ۴۰ کیلووات اعلام شد و مجموعه اعلام کرد نیاز برق ساختمان حدود ۱۰۰ کیلووات است؛ بنابراین بخش باقیمانده همچنان از شبکه تأمین میشود.
این نمونه نشان میدهد سیستم خورشیدی الزاماً نباید تمام مصرف مجموعه را پوشش دهد.
در بسیاری از پروژهها میتوان بخشی از مصرف را از تولید محلی تأمین کرد و شبکه را همچنان بهعنوان منبع اصلی یا مکمل در اختیار داشت.
ترکیب خورشیدی، ذخیره انرژی و مدیریت هوشمند
مرحله بعدی در چنین زیرساختهایی، مدیریت هوشمند منابع انرژی است.
یک سیستم کنترل میتواند بر اساس شرایط شبکه، میزان تولید خورشیدی، وضعیت باتری و اولویت بارها تصمیم بگیرد انرژی در هر لحظه چگونه توزیع شود.
در یک فارم استخراج، این ساختار میتواند بسیار گستردهتر باشد.
برای مثال، بارهای حیاتی میتوانند همیشه فعال باقی بمانند، در حالی که تجهیزات استخراج بر اساس ظرفیت برق موجود بهصورت مرحلهای وارد مدار شوند.
چنین رویکردی میتواند از وارد شدن یکباره بار بسیار بالا پس از بازگشت برق نیز جلوگیری کند.
زیرساخت انرژی در حال هوشمندتر شدن است
توسعه سیستمهای هیبریدی نشان میدهد مدیریت انرژی بهتدریج از یک ساختار ساده «برق ورودی و مصرفکننده» فاصله میگیرد.
تولید محلی، ذخیره انرژی، شبکه سراسری و سیستمهای هوشمند مدیریت بار میتوانند در کنار یکدیگر فعالیت کنند.
برای فارمهای استخراج نیز این تحول اهمیت زیادی دارد؛ زیرا در مقیاس بالا، انرژی، شبکه، کنترل و مانیتورینگ عملاً بخشی از یک سیستم واحد هستند.
هرچه اطلاعات دقیقتری از این بخشها در اختیار مدیر فارم قرار گیرد، امکان مدیریت بهتر تجهیزات و واکنش سریعتر به اختلالات نیز افزایش پیدا میکند.