هل من الضروري فصل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية أثناء العواصف الرعدية؟

مع التكامل المتزايد للأنظمة الكهروضوئية (PV) في أنظمة الطاقة السكنية والتجارية، هناك المزيد من المخاوف بشأن السلامة في الظواهر الجوية القاسية، وخاصة العواصف الرعدية. يتعلق أحد المخاوف بالحاجة إلى فصل النظام أثناء عاصفة كهربائية لتجنب الضرر. وفقًا لمعايير الصناعة والتوصيات الفنية وممارسات العمل، في معظم الحالات، تكون الإجابة "لا"-نظرًا لأن النظام يتمتع بحماية مناسبة من الصواعق وزيادة التيار.

هناك نوعان من المخاطر الرئيسية التي تشكلها العواصف الرعدية على أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية: ضربات البرق المباشرة والارتفاعات غير المباشرة الناتجة عن الحث الكهرومغناطيسي. يمكن أن تؤدي ضربة البرق المباشرة إلى إتلاف الألواح الشمسية وهيكل الدعم الكهروضوئي. يمكن أن تؤدي تيارات الارتفاع غير المباشرة إلى إتلاف المكونات الإلكترونية مثل العاكسات وأجهزة التحكم من الجهد الزائد العابر. يمكن أن تتسبب ظروف العواصف المختلفة في حدوث عواصف برد، وإذا كان الأمر كذلك، قم بطرح أسئلة حول متانة الوحدة.

تم تصميم الأنظمة الكهروضوئية الحديثة باستراتيجيات حماية متعددة الطبقات للتخفيف من هذه المخاطر:

1. تحتوي الأنظمة عادةً على أجهزة إنهاء جوية- موضوعة لاعتراض الضربات المباشرة. يتم استخدام "طريقة الكرة المتدحرجة"، ولكن يتم حساب حماية المصفوفة الكهروضوئية دون تظليل كل وحدة من الوحدات.

2. أجهزة الحماية من الاندفاع المفاجئ (SPDs): يمكن تركيب أجهزة الحماية من الاندفاع المفاجئ (SPDs) في مجموعة متنوعة من المواقع البارزة - عند خطوط إدخال التيار المستمر على مقربة من صندوق الوصلات، وفي خطوط إخراج التيار المتردد، لتوفير تحويل تيار الاندفاع في حالة حدوث ضربة غير مباشرة. على سبيل المثال، فإن SPD عند خطوط إخراج العاكس (يشار إليها عمومًا باسم "جانب التيار المتردد") سوف يخفف من خطر الجهد الزائد الذي يؤدي إلى إتلاف الأجهزة الحساسة المتصلة بالشبكة.

3. التأريض والربط: يلزم وجود نظام تأريض ذو مقاومة منخفضة-لتبديد تيارات البرق بطريقة آمنة. يتم توصيل الدعامات المعدنية كل 10 أمتار ويتم ربطها بشبكة التأريض الرئيسية لتقليل الاختلافات المحتملة ومنع تأثير الفلاش الجانبي.

بالإضافة إلى المخاطر الكهربائية، تتم مراجعة الوحدات الكهروضوئية بعناية للتأكد من قوتها الميكانيكية. يقوم مصنعو الجودة باختبار ألواحهم لتحديد تأثير البَرَد (كرات ثلج 25 ملم بسرعة 23 م/ث) (أو تأثير البَرَد (30.7 م/ث) في الظروف ذات سرعة الرياح القصوى الأكثر شدة). تتمتع الوحدات المعتمدة بموجب متطلبات المواصفة IEC 61215 بتأثيرات محترمة وتحمل أضرار البَرَد. وبالمثل، تتم معالجة مقاومة حمل الرياح من خلال أنظمة تركيب صارمة وتصميم هيكل يتضمن بيانات حمل الرياح المحلية.

وبالنظر إلى وسائل الحماية المتوفرة، فإن فصل النظام ليس ضروريًا في العادة. يمكن للنظام الكهروضوئي المصمم جيدًا والذي يتبع ممارسات تخفيف الصواعق المناسبة أن يعمل بأمان أثناء ظروف العواصف. على الرغم من أن قطع اتصال النظام ليس ضروريًا عادةً، إلا أن هناك بعض الحالات التي قد يكون فيها قطع الاتصال مناسبًا:

 إذا أثر البرق على جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) ليعمل (على سبيل المثال، تعطل قاطع الدائرة)، فيجب على المستخدم الانتظار حتى مرور العاصفة لإعادة ضبط النظام.

 إذا لم يكن النظام مزودًا بحماية تأريض مناسبة، فيجب فصل أجهزة الحماية من الصدمات (SPD) لإزالة التعرض المحتمل للخطر. يجب على المستخدم صيانة النظام بانتظام ووضع جدول زمني ليقوم متخصص بفحص الأنظمة ورؤية الترقيات المحتملة لتحسين الحماية المستمرة.

تتميز أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية بطبيعتها بالمرونة في مواجهة العواصف الرعدية، على افتراض أنها مصممة ومصممة وصيانتها بشكل صحيح. عادةً ما يكون ذلك غير عملي-وغالبًا ليس ضروريًا-إذا كان قطع الاتصال مطلوبًا من أجل السلامة بواسطة أي مولدات، حيث لا يوجد في كثير من الأحيان مكسب مفيد بما فيه الكفاية لإيقاف التشغيل وفقدان إنتاج الطاقة في غياب الفوائد. وبدلاً من ذلك، كمستثمرين أو أصحاب منازل، يجب أن يكون التركيز على إدارة المخاطر بشكل كلي من خلال التصميم المعتمد، والمعدات المتينة، وعمليات التدقيق الدورية التي تكون ميسورة التكلفة لتقييم التهديدات أو تقييم الأصول. بشكل عام، سوف تتطور التأثيرات المناخية، لكن مسألة الموثوقية في صناعتنا ستظل قائمة بينما نواصل التحول إلى الطاقة المتجددة.