
تجميعي

حل الطاقة المتجددة الهجين التجميعي المقترح من مجموعة تطوير بايثياس
خلال الخمس سنوات الأخيرة، ركزت مجموعة تطوير بايثياس نهجها في مجال الطاقة المتجددة وتقليل انبعاثات الكربون على التطوير المسبق واقتراح حلول طاقة متجددة بحجم متوسط دون طلب مسبق، لتدمج فيما بعد في أنظمة توزيع الكهرباء المحلية، وتتحول بذلك إلى مرفق محلي لتوليد الطاقة بحجم الشبكة.
في المتوسط، تتراوح قدرة توليد الطاقة متوسطة النطاق المشمولة بالنظر بين 10 إلى 50 ميجاواط لكل من المشاريع الفرعية، سواء الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو توربينات الرياح، وتصل إلى 100 إلى 120 ميجاواط من الطاقة الإنتاجية في المشاريع الهجينة (الشمسية / الرياح).
ومع ذلك، نظرًا للقيود المحلية على توافر الأراضي وإمكانيات الضخ في شبكة التوزيع المحلية، قد تكون قدرات توليد الطاقة الهجينة مقيدة وقد تتطلب مواقع مختلفة ومحطات فرعية مخصصة للضخ.
ولذلك اختارت مجموعة تطوير بايثياس تطبيق نهج “تجميعي” يتم بموجبه تقسيم إجمالي قدرة التوليد المطلوبة إلى عدد من مشاريع الطاقة المتجددة النمطية المماثلة.
وفي هذا الصدد، واستنادًا إلى عدد من الفرص التجارية المحتملة المتاحة في بعض جزر المحيط الهندي، قررت مجموعة تطوير بايثياس النظر في نهج مزدوج للطاقة المتجددة يتضمن حلاً لمحطة طاقة شمسية كهروضوئية وتوربينات الرياح، على التوالي، يعتمد على:
- مشروع فرعي للطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 2 ميجاوات.
- مشروع فرعي لتوربينات الرياح بقدرة 4 ميجاوات.
- بطارية BESS بقدرة 4 ميجاوات في الساعة (اختيارية ولكن يُنصح بها بشدة).
بالرغم من أن مشروعي الطاقة المتجددة يعتبران مستقلين بذاتيهما وقابلين للتطبيق بالنسبة للمستثمرين وأصحاب المشاريع المحتملين، فإنه من الواضح أن دمج كلتا التقنيتين سيعزز التآزر مع أي محطة طاقة حرارية قائمة ضمن “منطقة العقد” (المنطقة التي تم تحليلها والتي كانت موضوع الدراسة التي أجرتها مجموعة تطوير بايثياس)، وسيضمن تقليل تكاليف إنتاج الطاقة وانبعاثات الكربون المتعلقة بالطاقة المولدة من محطات الطاقة الحرارية.
سيكون المشروع الذي يجمع بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مناسبا جدا لتعويض جزئي لاستخدام زيت الديزل باهظ الثمن في توليد الطاقة في المحطات الحرارية المتوفرة محليا.
لتنفيذ مشروع الطاقة المتجددة الذي يجمع طاقتي الشمس والرياح في “منطقة العقد” وجب توفر عنصرين إثنين هما: أولهما القرب من بنية تحتية لنقل الطاقة، بأن تكون محطة الكهرباء على مسافة معقولة من موقع المشروع، وثانيهما سعة الشبكة المحلية المرتبطة بكمية الكهرباء الإضافية التي يمكن للبنية التحتية المحلية استيعابها.


تتمثل إحدى المزايا المهمة للحل الهجين التجميعي المقترح بقدرة 6 ميجاوات في الحجم المحدود للأرض اللازمة لتطبيقه.
فهو يتطلب فقط حوالي ثلاثة هكتارات من الأرض (نحو 1.5 هكتار لكل ميجاوات من الطاقة الشمسية الكهروضوئية) بالإضافة إلى برجين لتوربينات الرياح يسهل تركيبهما داخل منطقة المشروع الفرعي للطاقة الشمسية الكهروضوئية دون التأثير على كفاءته.

يمكن تحسين إنتاج الطاقة من الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة في موقع محدد من خلال:
- نظام تتبع شمسي تدور فيه اللوحة أو مجموعة الألواح بحيث تواجه الشمس مباشرةً في كل الأوقات.
- التكنولوجيا/المواد المستخدمة في تصنيع الألواح الشمسية، مثل السيليكون البلوري أو مواد أخرى.
- استخدام الألواح الشمسية ثنائية الوجه، حيث يتم إنتاج الطاقة الكهربائية عند إنعكاس الضوء على أي من سطحيها (الأمامي أو الخلفي)، نظرا لكفاءتها الأعلى ومتانتها ومقاومتها للطقس مقارنةً بالألواح التقليدية.
- إحاطة الألواح الشمسية بمواد عاكسة، مثل التربة الموجودة أسفلها، وخاصة عند استخدام الألواح ثنائية الوجه.
يعتمد إنتاج الطاقة من توربينات الرياح على كفاءة شفراتها، وعلبة التروس، والمولد/الدينامو، بالإضافة إلى سرعة الرياح واتساقها. ويكون الإنتاج أعلى كلما كانت التوربينات أطول نظرًا لأن سرعات الرياح تتزايد بزيادة الارتفاع. يمكن زيادة إنتاج الطاقة من التوربينات عن طريق ضبط اتجاه الكنة (الرأس) بحيث تواجه الشفرات اتجاه الريح، ويمكن تحقيق ذلك باستخدام مستشعر اتجاه الرياح مدمجًا مع آلية تحريك الرأس بشكل تلقائي.
على الأرجح، سيؤدي التقلب في الخلايا الكهروضوئية وتقلبات الرياح المحتملة إلى تفاوتات كبيرة بين حصة الطلب من تحميل مستمر للطاقة (مثل مخطط الإنتاج الصناعي المستمر) وحصة العرض من المصادر الهجينة للطاقة المتجددة، خاصة إذا كانت تعتمد فقط على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
يظهر الرسم البياني أدناه، المأخوذ من Wind Europe، أن المكون الشمسي متاح فقط لفترة قصيرة من الزمن، بينما يتميز مكون الرياح بكونه متقطعًا وذو كثافة متفاوتة رغم أنه من المفترض أن يكون متاحًا بشكل مستمر.
قد يكون استخدام نظام تخزين طاقة البطارية (BESS) حلاً لاستيعاب التقلبات المذكورة أعلاه والجمع بينهما بهدف تخفيف الفجوة بين العرض والطلب.



الجدول الزمني المتوقع لأول مشروع هجين لإنتاج الطاقة الهجينة بشكل مستقل بقدرة 6 ميجاوات.
