الحماية من الصواعق في أنظمة الطاقة الشمسية

أنظمة الطاقة الشمسية معرضة للخطر من العواصف الرعدية. تحتوي طبقة السحب الركامية على العديد من الشحنات الإيجابية والسلبية، مما يؤدي إلى وجود العديد من ثنائيات الأقطاب ومتعددات الأقطاب بسبب فصل الشحنات الإيجابية والسلبية.

كيف تسبب البرق الأضرار؟

أضرار للألواح الشمسية

تعتبر الألواح الشمسية PV الجزء الأكثر قيمة وأهمية من معدات توليد الطاقة الكهروضوئية لأنها توفر مصدر الكهرباء المولدة. يتحول ضوء الشمس إلى كهرباء من خلال تحويل طاقته الإشعاعية. نظرًا لأن الألواح الشمسية مثبتة في الحقول المفتوحة، فهي عرضة جدًا للصواعق، مما يؤدي إلى فشل النظام ككل.

ضرر في وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية

يعمل جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية على حماية البطارية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد من خلال التحكم في حالة عمل البطارية. يمكن أن تتعرض أجهزة التحكم في الشحن لأضرار بسبب البرق أو زيادة الجهد، مما يؤدي إلى نظام شحن يستمر في الشحن، ولكن نظام تفريغ يستمر في الشحن كلما تعرض للتلف، أو نظام شحن لا يمكنه الشحن، بينما يكون نظام التفريغ دائمًا في حالة التفريغ. لا يمكن استخدام المعدات في أفضل الحالات، أو تتعطل البطارية، مما يتسبب في تلف النظام بالكامل وحدوث إصابات في أسوأ الحالات.

تلف البطاريات

لتخزين الطاقة الكهربائية باستخدام أجهزة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يتم عادةً استخدام بطاريات الرصاص الحمضية، أو بطاريات النيكل-هيدريد، أو بطاريات النيكل-كادميوم، أو بطاريات الليثيوم. في حالة حدوث ضربات برق، يمكن أن يتسبب الجهد الزائد في تلف البطارية، وتقليل عمرها الافتراضي، أو حتى تسبب انفجار البطارية، مما يشكل تهديدًا أكبر للسلامة.

تلف العاكس

من معدات توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكن للمحول تحويل الطاقة الكهربائية المستمرة إلى طاقة كهربائية متناوبة. لا يمكن للمحول المحول التالف قبول جهد الإدخال من الحمل المستخدم أو لا يمكنه عكس الجهد. ستولد الألواح الشمسية جهدًا مستمرًا سيتم استخدامه مباشرة بواسطة الحمل. ستشتعل الألواح الشمسية بمجرد أن يكون جهدها مرتفعًا جدًا.

 

حماية من الصواعق لنظام الطاقة الشمسية

تعتبر الطرق الحالية لربط المعدات الكهربائية بالأرض الأكثر فعالية وشيوعًا. هناك أربعة جوانب للتأريض: المعدات، الجسم، سلك الإدخال، والأرض. إن تأريض النظام الكهربائي أمر أساسي لحماية من الصواعق.
بعض طرق التأريض الشائعة تشمل:

التأريض المشترك

يجب أولاً وضع الجسم المؤرض في قاع حفرة بقطر 30 سم، ثم يجب نشر الملح في القاع. باستخدام أنابيب PVC لتغطية الأجسام المؤرضة، املأ الفجوات بالتربة واضغط عليها، ثم أضف الحصى بعد ذلك وسقها لتعزيز التأريض. بنفس الطريقة، قم بتأريض أجسام أخرى عن طريق ترتيب مثلث متساوي الساقين وربطها بأسلاك نحاسية بقطر 1.5 سم داخل حقل الطاقة الشمسية.
يمكن توصيل المعدات المعدنية، وأجهزة الحماية من الصواعق، والمحولات الخاصة بجميع معدات محطات الطاقة الكهروضوئية مباشرةً بنظام التأريض. يمكن أن يعمل التأريض ببساطة كحماية للأرض وخط محايد. عند حدوث صاعقة، يعمل كجهاز تأريض للحماية من الصواعق.

التأريض بنقطة واحدة

على الرغم من كونها ثابتة نسبيًا في الموقع، إلا أن الأعمدة في حقل الطاقة الشمسية غالبًا ما تتعرض لضربات البرق بسبب تأثير البيئة الجغرافية. لحماية هذه الأعمدة، يجب تثبيت جهاز حماية من البرق بشكل منفصل.

التأريض المشترك

تقدم أجهزة التأريض التي تجمع بين أجسام التأريض حماية من الصواعق. من حيث حماية الصواعق، يمكن أن يكون هذا النوع من الترتيب على شكل حلقة أو مربع أو شعاعي، إلخ. يجب ألا تقل المسافة الفعلية بين جسمين تأريض عن 3 أمتار لتجنب تأثير التظليل المتبادل لأجسام التأريض عند ترتيبها في حلقة. يجب أن تحتوي أجسام التأريض على فولاذ زاوية مجلفن معزز في نهاياتها العليا، ويجب أن تكون المسافات عن الأرض أقل من متر واحد.