أصبح نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات من الحلول التي تستحق الدراسة لدى المنشآت التي تعمل لساعات طويلة خلال النهار وتستهلك كميات مرتفعة من الكهرباء، وتقدم شركة شاهين حلولًا متكاملة تبدأ بتحليل الاستهلاك والأحمال ومعاينة الموقع، ثم تصميم النظام واختيار الألواح والمحولات والحمايات المناسبة، وصولًا إلى التوريد والتركيب والفحص والتشغيل ومتابعة الأداء.
وتبرز أهمية الطاقة الشمسية في القطاع الصناعي واللوجستي لأن المصانع والمستودعات غالبًا ما تمتلك أحمالًا مستمرة ومساحات أسطح كبيرة يمكن الاستفادة منها لتركيب الألواح. ومع ذلك، لا يعني توفر المساحة أن أي تصميم سيكون مناسبًا؛ إذ يجب دراسة منحنى الأحمال وساعات العمل وطبيعة المعدات والمساحة القابلة للاستخدام فعليًا قبل تحديد قدرة النظام.
ما هو نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات؟
نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات هو نظام يستخدم الألواح الشمسية لإنتاج الكهرباء خلال ساعات النهار وربطها بالنظام الكهربائي للمنشأة بالتوازي مع الشبكة العامة. تستخدم المنشأة الكهرباء الشمسية المنتجة لتغطية جزء من أحمالها، بينما توفر الشبكة الفرق عندما يكون الاستهلاك أكبر من إنتاج النظام.
ويعتمد هذا الحل عادةً على الألواح الشمسية والمحولات وهياكل التثبيت والكابلات والحمايات الكهربائية، ولا يحتاج في صورته التقليدية إلى بطاريات تخزين.
ويمكن معرفة المزيد عن الأنظمة المتصلة بالشبكة من شركة شاهين وطريقة اختيار النظام المناسب وفق استهلاك الموقع.
كيف يعمل النظام داخل المصنع أو المستودع؟
تقوم فكرة نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات على الاستفادة من إنتاج الألواح بالتزامن مع استهلاك المنشأة للكهرباء.
تسير العملية بصورة مبسطة كالتالي:
- تستقبل الألواح أشعة الشمس وتحولها إلى تيار مستمر DC.
- تنتقل الكهرباء إلى المحولات الشمسية.
- تحول المحولات التيار إلى AC متوافق مع النظام الكهربائي للمنشأة.
- تستخدم الكهرباء الشمسية لتغذية الأحمال الموجودة أثناء النهار.
- إذا كانت الأحمال أعلى من إنتاج الألواح، تسحب المنشأة الكمية الإضافية المطلوبة من الشبكة.
- ينخفض إنتاج الألواح تدريجيًا مع انخفاض الإشعاع الشمسي.
- عند غياب الإنتاج الشمسي تستمر الشبكة في تغذية الأحمال.
وهذه الطبيعة تجعل النظام مناسبًا للدراسة في المنشآت التي يتركز جزء كبير من تشغيلها خلال ساعات النهار.
لماذا يناسب نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات القطاع الصناعي؟
تتميز المصانع والمستودعات بعدة خصائص يمكن أن تدعم الاستفادة من أنظمة الطاقة الشمسية، منها وجود استهلاك كهربائي مرتفع خلال ساعات العمل، بالإضافة إلى مساحات كبيرة نسبيًا فوق الأسطح في كثير من المنشآت.
ومن أبرز الفوائد المحتملة:
- تقليل كمية الكهرباء المسحوبة من الشبكة خلال النهار.
- الاستفادة من المساحات غير المستغلة فوق الأسطح.
- عدم الحاجة عادةً إلى بطاريات في النظام التقليدي.
- إمكانية مراقبة إنتاج النظام بصورة مستمرة.
- تخطيط النظام وفق الاستهلاك الحقيقي للمنشأة.
- إمكانية أخذ التوسعات المستقبلية في الاعتبار.
- تقليل جزء من تكاليف التشغيل المرتبطة باستهلاك الكهرباء.
- الاستفادة من مصدر طاقة متجدد خلال العمر التشغيلي للمشروع.
لكن حجم الفائدة يختلف وفق طبيعة النشاط ونمط استهلاك الطاقة، ولذلك يجب إجراء دراسة فنية قبل التنفيذ.
أهمية تحليل استهلاك المصنع قبل التصميم
أول خطوة في تصميم نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات هي فهم استهلاك المنشأة بدقة.
لا يكفي الاعتماد على فاتورة شهر واحد، خاصة في المصانع التي تتغير فيها معدلات الإنتاج بين المواسم أو تعمل بعدد ورديات مختلف.
من الأفضل تحليل:
- استهلاك الكهرباء خلال 12 شهرًا إن أمكن.
- ساعات التشغيل اليومية.
- أيام العمل الأسبوعية.
- عدد الورديات.
- الحمل الأساسي المستمر.
- فترات ذروة الاستهلاك.
- أحمال التكييف والتبريد.
- المحركات والمضخات.
- خطوط الإنتاج.
- معدات المستودعات.
- أي توسعات مخطط لها.
كل هذه البيانات تساعد على تحديد الحجم المناسب للنظام وتجنب المبالغة أو النقص في القدرة.
ما أهمية منحنى الأحمال Load Profile؟
قد يستهلك مصنعان الكمية الشهرية نفسها من الكهرباء، لكنهما لا يحتاجان بالضرورة إلى التصميم نفسه.
السبب هو توقيت الاستهلاك.
إذا كان المصنع الأول يعمل أساسًا من الصباح حتى العصر، فقد يتزامن جزء كبير من استهلاكه مع ساعات إنتاج الألواح. أما المصنع الثاني الذي يعمل بأحمال أكبر خلال الليل فقد تكون استفادته المباشرة من النظام المتصل مختلفة.
ولهذا فإن تصميم نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات يستفيد من دراسة منحنى الأحمال وليس إجمالي الاستهلاك وحده.
ويساعد منحنى الأحمال على معرفة:
- متى يبدأ الاستهلاك في الارتفاع؟
- ما الحد الأدنى للحمل؟
- متى تحدث ذروة الأحمال؟
- ما نسبة الاستهلاك النهاري؟
- هل تختلف الأحمال في عطلة نهاية الأسبوع؟
- هل تتغير الأحمال بين الصيف والشتاء؟
المكونات الأساسية للنظام
يتكون النظام من مجموعة عناصر يجب اختيارها باعتبارها منظومة واحدة.
الألواح الشمسية
الألواح هي المصدر الأساسي لإنتاج الطاقة، وتختلف من حيث:
- القدرة الاسمية.
- الكفاءة.
- التقنية المستخدمة.
- الأبعاد.
- الضمان.
- معدل تراجع الأداء.
- ملاءمتها للمساحة المتاحة.
وفي المشروعات الصناعية يصبح استغلال المساحة عنصرًا مهمًا؛ لأن المنشأة قد تحتاج إلى قدرة كبيرة، بينما توجد معدات أو فتحات تهوية أو مناطق لا يمكن استغلالها فوق السطح.
ويمكن الاطلاع على مقال أسعار ألواح الطاقة الشمسية في السعودية للتعرف على العوامل التي تدخل في تكلفة الألواح والنظام.
المحولات الشمسية
المحول عنصر محوري في نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات، حيث يقوم بتحويل الطاقة القادمة من الألواح إلى تيار يمكن استخدامه داخل النظام الكهربائي للمنشأة.
ويتم اختيار المحولات بناءً على:
- القدرة الإجمالية للنظام.
- توزيع سلاسل الألواح.
- الجهد.
- خصائص الشبكة الداخلية.
- عدد نقاط MPPT المطلوبة.
- كفاءة المحول.
- أنظمة المراقبة.
- ظروف موقع التركيب.
- متطلبات المشروع الهندسية.
هياكل وقواعد الألواح
يجب أن تتناسب هياكل التثبيت مع طبيعة سطح المصنع أو المستودع، سواء كان السطح معدنيًا أو خرسانيًا أو غير ذلك.
ويؤخذ في الاعتبار:
- مساحة السطح.
- اتجاه الألواح.
- زاوية التركيب.
- الأحمال الإنشائية.
- توزيع المعدات.
- سهولة الوصول للصيانة.
- المسافات بين الصفوف.
- مسارات الحركة.
الكابلات والحمايات
لا يقتصر المشروع على ألواح ومحولات فقط، بل يحتاج إلى منظومة كهربائية تشمل:
- كابلات DC وAC المناسبة.
- القواطع.
- وسائل الحماية من زيادة الجهد.
- التأريض.
- صناديق التجميع عند الحاجة.
- لوحات التوزيع.
- الموصلات والملحقات.
ويمكن الاطلاع على خدمة توريد مكونات أنظمة الطاقة الشمسية لمعرفة المزيد عن مكونات الأنظمة.
كما يمكن تصفح متجر شاهين للطاقة الشمسية للتعرف على فئات المنتجات والمستلزمات المتاحة.
معاينة أسطح المصانع والمستودعات
تعتبر المعاينة مرحلة ضرورية قبل تنفيذ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات.
فالمساحة الإجمالية للسطح ليست هي نفسها المساحة القابلة لتركيب الألواح.
قد يحتوي السطح على:
- وحدات تكييف.
- فتحات تهوية.
- خزانات.
- معدات ميكانيكية.
- ممرات صيانة.
- مناطق ظل.
- عناصر إنشائية.
- غرف خدمات.
ويجب ترك مسافات مناسبة للحركة والوصول إلى المعدات وإجراء أعمال الصيانة.
كما تساعد المعاينة على تحديد مسار الكابلات ومكان المحولات ونقاط الربط بالنظام الكهربائي.
تركيب الطاقة الشمسية فوق المستودعات
تمتلك كثير من المستودعات مساحات أسطح كبيرة، ولذلك يمكن أن تكون مناسبة لدراسة تركيب الألواح الشمسية.
لكن قبل تصميم نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات فوق المستودع، يجب فحص نوع السقف وقدرته الإنشائية وطريقة تثبيت الألواح والمساحات المشغولة بالمعدات.
ومن الأحمال التي قد توجد في المستودعات:
- أنظمة التكييف.
- التهوية.
- الإضاءة.
- غرف التبريد.
- معدات المناولة.
- المكاتب الإدارية.
- أنظمة الأمن والمراقبة.
- أجهزة الشحن والمعدات الكهربائية.
ويحدد نمط هذه الأحمال قدرة النظام المناسبة.
النظام المتصل بالشبكة للمصانع
قد تحتوي المصانع على أحمال أكبر وأكثر تعقيدًا من المستودعات، خصوصًا عند وجود محركات وخطوط إنتاج وضواغط ومضخات وأنظمة تبريد.
لذلك لا ينبغي تحديد نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات في القطاع الصناعي من خلال مساحة السطح فقط.
يجب دراسة الأحمال الكهربائية الفعلية، ومواعيد تشغيل المعدات، وطبيعة الورديات، وأي زيادات متوقعة في الطاقة نتيجة توسع خطوط الإنتاج.
وقد يكون من الأفضل تقسيم المشروع إلى مراحل في بعض المنشآت، وفق الدراسة الهندسية والميزانية وأهداف الاستثمار.
هل يحتاج النظام إلى بطاريات؟
في النظام المتصل بالشبكة التقليدي، لا تكون البطاريات ضرورية عادةً.
تستخدم المنشأة الطاقة المنتجة أثناء وجود الشمس، بينما تعوض الشبكة أي عجز في الإنتاج.
ولهذا فإن نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات يختلف عن الأنظمة المعزولة التي تحتاج إلى تخزين الطاقة لتشغيل الأحمال عند غياب الشمس.
إذا كانت المنشأة تحتاج أيضًا إلى طاقة احتياطية أو تخزين الطاقة لأوقات أخرى، فيجب دراسة نظام هجين أو حل تخزين منفصل وفق الأحمال والهدف.
ويمكن الاطلاع على الأنظمة المعزولة عن الشبكة لفهم الفرق بين النوعين.
تكلفة تركيب الطاقة الشمسية للمصانع والمستودعات
لا توجد تكلفة واحدة يمكن تعميمها على جميع المشروعات؛ إذ تعتمد تكلفة نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات على حجم المشروع ومكوناته وظروف الموقع.
ومن أهم عناصر التكلفة:
- قدرة النظام بالكيلوواط.
- عدد الألواح وقدرتها.
- نوع الألواح.
- عدد المحولات وقدراتها.
- أنظمة التثبيت.
- طول مسارات الكابلات.
- الحمايات الكهربائية.
- طبيعة سطح المبنى.
- أعمال التصميم الهندسي.
- أعمال التركيب.
- الاختبارات والتشغيل.
- أنظمة المراقبة.
- متطلبات الربط بالموقع.
- أعمال الصيانة والمتابعة.
ولهذا فإن سعر الألواح وحده لا يمثل السعر النهائي للنظام.
كيف تقارن بين عروض الشركات؟
عند طلب عرض لتنفيذ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات، يجب مقارنة الجوانب الفنية قبل مقارنة السعر الإجمالي.
اطلب أن يتضمن العرض:
- القدرة الإجمالية للنظام.
- عدد الألواح.
- الشركة والموديل.
- قدرة اللوح.
- نوع المحولات.
- عدد المحولات.
- إنتاج الطاقة المتوقع.
- تفاصيل هياكل التثبيت.
- الكابلات والحمايات.
- نطاق أعمال التنفيذ.
- نظام المراقبة.
- مدة الضمان.
- خدمات الصيانة.
- الأعمال المستثناة من العرض.
قد يكون عرض أقل سعرًا لأنه لا يشمل بعض الأعمال أو لأن القدرة أو المواصفات مختلفة، ولذلك يجب مقارنة عروض متكافئة قدر الإمكان.
حساب الجدوى والعائد على الاستثمار
عند دراسة نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات، من الأفضل ألا يقتصر القرار على تكلفة المشروع الأولية.
ينبغي النظر إلى:
- الاستهلاك السنوي للمنشأة.
- الإنتاج السنوي المتوقع للنظام.
- مقدار الطاقة التي ستستخدمها المنشأة مباشرة.
- ساعات التشغيل.
- تكلفة المشروع.
- تكاليف الصيانة.
- جودة المكونات.
- الضمانات.
- العمر التشغيلي المتوقع.
- احتمالات نمو الاستهلاك مستقبلًا.
ومن ثم يمكن بناء دراسة اقتصادية للمشروع بناءً على بيانات حقيقية بدل وعود عامة حول التوفير.
المراقبة بعد تشغيل النظام
توفر مراقبة إنتاج نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات بيانات مهمة لإدارة المنشأة.
يمكن متابعة:
- إنتاج اليوم.
- الإنتاج الشهري.
- أداء المحولات.
- التنبيهات.
- التغير في أداء النظام.
- مقارنة الإنتاج بين الفترات.
- اكتشاف الانخفاض غير المعتاد.
وتساعد هذه البيانات فريق الصيانة على اكتشاف المشكلات في وقت مبكر.
تنظيف وصيانة الألواح في المواقع الصناعية
قد تتعرض الألواح في بعض المناطق الصناعية للأتربة والغبار بصورة أكبر من المباني الأخرى، ولذلك يجب وضع خطة تنظيف وصيانة وفق ظروف الموقع.
وتشمل الصيانة الدورية:
- فحص الألواح.
- تنظيفها عند الحاجة.
- فحص الكابلات.
- مراجعة التوصيلات.
- التأكد من سلامة الهياكل.
- فحص المحولات.
- مراجعة أنظمة الحماية.
- متابعة بيانات الإنتاج.
وتقدم شاهين الصيانة والدعم الفني لأنظمة الطاقة الشمسية ضمن خدماتها.
لماذا شركة شاهين للمصانع والمستودعات؟
عند تنفيذ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات، يحتاج المشروع إلى ربط مراحل الدراسة والتصميم والتوريد والتنفيذ ببعضها.
وتقدم شركة شاهين الأولى للطاقة المتجددة خدمات تشمل:
- دراسة استهلاك الكهرباء والأحمال.
- معاينة الموقع.
- التصميم الهندسي.
- الأنظمة المتصلة بالشبكة.
- توريد مكونات أنظمة الطاقة الشمسية.
- التركيب والتنفيذ.
- الفحص والتشغيل.
- الصيانة والدعم الفني.
- متابعة أداء النظام.
ويمكن زيارة شركة شاهين أو صفحة خدمات شاهين للتعرف على الحلول المتاحة، كما يمكن تصفح متجر شاهين على سلة للاطلاع على منتجات ومكونات الطاقة الشمسية.
أخطاء يجب تجنبها قبل تركيب النظام
من الأخطاء الشائعة التي قد تؤثر في نجاح نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات:
- الاعتماد على متوسط استهلاك تقريبي.
- عدم دراسة منحنى الأحمال.
- اختيار النظام حسب مساحة السطح فقط.
- شراء الألواح قبل إعداد التصميم.
- تجاهل الظلال فوق المبنى.
- عدم مراجعة حالة السطح الإنشائية.
- اختيار المحولات وفق السعر فقط.
- استخدام مكونات غير متوافقة.
- تجاهل الحمايات الكهربائية.
- عدم تحديد مسارات الكابلات مسبقًا.
- إهمال التوسعات المستقبلية.
- عدم وضع خطة للصيانة والمتابعة.
خطوات عملية قبل طلب عرض السعر
قبل التواصل لتنفيذ المشروع، جهز البيانات التالية:
1. فواتير الكهرباء
يفضل توفير بيانات 12 شهرًا إذا كانت متاحة لفهم التغير الموسمي.
2. أوقات التشغيل
حدد عدد الورديات وساعات العمل في كل وردية.
3. قائمة بالأحمال الرئيسية
مثل المحركات والمضخات والتبريد والتكييف وخطوط الإنتاج.
4. خطط التوسع
أخبر الشركة إذا كنت تخطط لإضافة خط إنتاج أو معدات جديدة.
5. بيانات السطح
حدد مساحة تقريبية للسطح والمعدات الموجودة عليه، ثم اطلب معاينة فعلية قبل التصميم النهائي.
هذه الخطوات تساعد على إعداد نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات بناءً على بيانات المشروع الحقيقية.
يمثل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات خيارًا مهمًا للدراسة في المنشآت الصناعية واللوجستية التي تستهلك قدرًا كبيرًا من الكهرباء أثناء النهار، خاصة عندما تتوفر مساحات مناسبة لتركيب الألواح. لكن نجاح المشروع يعتمد على تحليل الاستهلاك ومنحنى الأحمال، ومعاينة الموقع، والتصميم الهندسي، واختيار المكونات المتوافقة، وجودة التنفيذ ومتابعة الأداء.
وتقدم شركة شاهين حلولًا تبدأ من دراسة احتياجات المنشأة والتصميم وحتى توريد المكونات والتركيب والفحص والتشغيل والصيانة.
إذا كنت تخطط لتنفيذ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة المصانع والمستودعات، فابدأ بتجهيز بيانات فواتير الكهرباء وساعات التشغيل والأحمال الرئيسية، ثم اطلب معاينة ودراسة فنية من شركة شاهين للحصول على نظام يتناسب مع طبيعة منشأتك بدل الاعتماد على تقديرات عامة.
أسئلة شائعة
هل يصلح النظام المتصل بالشبكة للمصانع؟
نعم، يمكن دراسة النظام للمصانع التي تمتلك استهلاكًا مناسبًا خلال ساعات النهار، لكن تحديد القدرة يحتاج إلى تحليل الأحمال وساعات التشغيل والمساحة المتاحة.
هل المستودعات مناسبة لتركيب الألواح الشمسية؟
قد تكون مناسبة بسبب المساحات الكبيرة المتاحة في كثير من المستودعات، لكن يجب معاينة السطح والتأكد من المساحة القابلة للاستخدام وطبيعة الهيكل والعوائق الموجودة.
