مجموعة توربينات الرياح والألواح الشمسية

للاستفادة من موارد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتكاملة، يتم دمج نظام توربينات الرياح والألواح الشمسية.

ما هو نظام الرياح والطاقة الشمسية الهجين؟

لا تهب الرياح دائمًا ولا يشرق الضوء دائمًا، وبالتالي فإن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح غير كافية. إن تهجين مصادر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح (سرعة الرياح الدنيا 4-6 م/ث) مع بطاريات التخزين لاستبدال الفترات التي لا توجد فيها شمس أو رياح هي طريقة عملية لتوليد الطاقة. وهذا ما يُعرف بنظام هجين طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

يولد نظام الرياح الهجين الشمسي مصدر طاقة مستقل يمكن الاعتماد عليه وثابت. بشكل عام، تتمتع أنظمة الرياح الهجين الشمسية بقدرات محدودة. عادةً ما تتمتع أنظمة الرياح الهجين الشمسية بقدرات توليد طاقة تتراوح من 1 كيلو وات إلى 10 كيلو وات.

كيفية تركيب توربينات الرياح والألواح الشمسية معًا؟

أهم شيء يمكنك القيام به لتحسين فعالية نظام الطاقة المتجددة الخاص بك هو تركيب نظام مزيج من توربينات الرياح والألواح الشمسية.

إن تركيب نظام توربينات الرياح والألواح الشمسية معًا يشبه إلى حد كبير تركيب أي نظام بمفرده، باستثناء واحد رئيسي: لوحة إدارة الشحن. ما لم تشترِ مجموعة هجينة من الرياح والطاقة الشمسية تتضمن وحدة تحكم متوافقة، فيجب عليك فحص وحدة التحكم في الشحن بعناية للتأكد من إمكانية استخدامها مع كل من توربينات الرياح والألواح الشمسية.

أحد الفروق الرئيسية بين توربينات الرياح والألواح الشمسية هو أن توربينات الرياح تتطلب مخرجًا لإخراج الطاقة الزائدة بأمان، لكن الألواح الشمسية لا تتطلب ذلك. عندما يلبي خرج الألواح الشمسية احتياجاتك، سواء لشحن البطاريات أو تشغيل أجهزتك، يحقق النظام التوازن ويتخلص من الطاقة الواردة التي لا يحتاج إليها.

ما لم تكن متصلاً بالشبكة، فإن الألواح الشمسية الخاصة بك ستظل في حالة راحة حتى الحاجة إليها مرة أخرى، وعند هذه النقطة ستستأنف العمل من حيث توقفت، دون أي ضرر. وهذا لا ينطبق على توربينات الرياح الخاصة بك. حيث يحول مولد توربينات الرياح الطاقة الحركية إلى كهرباء، ولا يستجيب للتوازن بنفس الطريقة التي تستجيب بها الألواح الشمسية. وسوف يستمر في توليد الطاقة طالما تهب الرياح ويتم تشغيل التوربين.

إن الطاقة الزائدة التي تولدها توربينات الرياح بدون حمل تحويلي لها القدرة على إتلاف بطارياتك بشكل أساسي. فإذا استنفدت البطارية، فإن التوربين يتطلب حملاً آخر، مثل المقاوم أو البطاريات الإضافية، لإبقائه مشغولاً ومنعه من الدوران بشكل خارج عن السيطرة. تم تصميم العديد من وحدات التحكم في الشحن خصيصًا لتوربينات الرياح أو الألواح الشمسية ولن تعمل إذا تم تركيب البنية التحتية الخاطئة.

باستخدام وحدة تحكم شحن هجينة، يمكنك شحن البطاريات من التوربينات والألواح. كما يمكن تركيب وحدات تحكم منفصلة للتوربينات والألواح؛ حيث تسمح لك وحدة التحكم الهجينة بتشغيل كليهما من خلال وحدة تحكم الشحن نفسها.

كيفية تعزيز إنتاج هذا المزيج؟

إن تركيب النظام الهجين أمر بسيط. ولتعزيز الإنتاج، يجب وضع توربينات الرياح والألواح الشمسية في أماكن استراتيجية. وتسمح الألواح الشمسية المدمجة مع جهاز توقيت بأقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس طوال اليوم.

تعمل توربينات الرياح بشكل أفضل كلما تم تركيبها على ارتفاع أعلى عن سطح الأرض. قبل تركيب التوربين، تأكد من التحقق من أي متطلبات تقسيم المناطق والتصاريح المعمول بها، حيث قد تحدد ارتفاعًا أقصى للتوربينات.

إلى جانب هذه التوصيات العامة، ضع في اعتبارك أن التضاريس الطبيعية الخاصة بممتلكاتك قد تؤدي إلى إنشاء مناطق مظللة أو مصدات رياح غير متوقعة. عند تكوين نظامك، ضع في اعتبارك تفاصيل ممتلكاتك.

ما هي مكونات نظام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الهجين؟

يمكن تخزين الطاقة الكهربائية (طاقة التيار المستمر) التي تولدها الألواح الشمسية في بطاريات، واستخدامها لتشغيل أحمال التيار المستمر، أو إرسالها إلى عاكس لتشغيل أحمال التيار المتردد. تتوفر الطاقة الشمسية فقط خلال النهار، ومع ذلك، تتوفر طاقة الرياح طوال اليوم اعتمادًا على الظروف الجوية.

ولأن طاقة الرياح والطاقة الشمسية تتكاملان، فإن النظام قادر على توفير الكهرباء طوال العام تقريبًا. وتتضمن المكونات الرئيسية للنظام الهجين للطاقة الشمسية وطاقة الرياح توربينات الرياح والبرج، والألواح الكهروضوئية الشمسية، والبطاريات، والأسلاك، ووحدة التحكم في الشحن، والعاكس. 

ينتج النظام الهجين بين الرياح والطاقة الشمسية الكهرباء التي يمكن استخدامها لشحن البطاريات وتشغيل الأجهزة الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد عبر عاكس. يتم تثبيت توربينات الرياح على أبراج يبلغ ارتفاعها الأدنى 18 مترًا فوق سطح الأرض. وبسبب ارتفاعها، تتلقى مولدات الرياح تدفقات هواء أسرع وبالتالي تولد المزيد من الطاقة.

ما هو مبدأ عمل مزيج توربينات الرياح والألواح الشمسية؟

يتم وصف مبدأ عمل نظام الرياح الشمسية الهجين من خلال الخطوات التالية:

الخطوة الثالثة:يجمع مولد توربينات الرياح الشمسية الهجين بين الألواح الشمسية، التي تجمع الضوء وتحوله إلى طاقة، مع توربينات الرياح، التي تجمع طاقة الرياح باستخدام المبدأ الأساسي لتحويل طاقة الرياح.

الخطوة الثالثة:بدلاً من استخدام عاكسين، يحتوي عاكس طاقة الرياح الشمسية المركب على مدخلات لكلا المصدرين ويتضمن محول التيار المتردد إلى المستمر اللازم لشحن البطاريات من مولدات التيار المتردد.

الخطوة الثالثة:ونتيجة لذلك، يتم تصفية الطاقة المولدة من الألواح الشمسية وطواحين الهواء وتخزينها في مجموعة من البطاريات.

الخطوة الثالثة:عندما لا تنتج الرياح أو النظام الشمسي الطاقة، فإن معظم الأنظمة الهجينة تولد الطاقة عن طريق البطاريات و/أو مولد محرك يعمل بالوقود التقليدي مثل الديزل. وإذا نفدت الكهرباء من البطاريات، يمكن لمولد المحرك أن يوفر الطاقة ويعيد ملئها.

الخطوة الثالثة:إن إضافة مولد محرك يزيد من تعقيد النظام؛ إلا أن وحدات التحكم الإلكترونية الحالية قادرة على تشغيل هذه الأنظمة تلقائيًا. كما يمكن أن يساعد محرك المولد في تقليل حجم المكونات الأخرى للنظام.

الخطوة الثالثة:ضع في اعتبارك أن سعة التخزين يجب أن تكون كافية لتلبية المتطلبات الكهربائية خلال فترات عدم الشحن. عادةً ما يتم تصميم مجموعات البطاريات لتوفير الطاقة لمدة تتراوح من يوم إلى ثلاثة أيام.