بنية تحتية للطاقة الشمسية على أسطح المنازل بقدرة 100 كيلوواط لعيادة دوربانفيل، كيب تاون

1.1. خلفية المشروع

يقع هذا المرفق الطبي في دوربانفيل، كيب تاون، ويعمل كمركز حيوي للرعاية الصحية المجتمعية، حيث يقدم خدمات متواصلة للمرضى الخارجيين، وخدمات استقرار الحالات الطارئة، وتخزين اللقاحات في سلسلة التبريد. ونظرًا لظروف شبكة الكهرباء البلدية المتقلبة في جنوب إفريقيا، فقد تطلبت العيادة بنية تحتية فائقة الموثوقية للطاقة النظيفة، قادرة على الحد من فترات التوقف التشغيلية الناجمة عن بروتوكولات تخفيف الأحمال الشديدة من المرحلة الرابعة إلى السادسة.

1.2. مشكلة فنية

أدى عدم استقرار شبكة الكهرباء في جميع أنحاء مقاطعة كيب الغربية إلى تعريض البنية التحتية الحيوية للرعاية الصحية لانقطاعات متكررة في التيار الكهربائي، مما تسبب في اعتماد كبير على أنظمة مولدات الديزل الاحتياطية المكلفة. وقد استدعت التكاليف المتزايدة للوقود، بالإضافة إلى تكاليف صيانة محركات الديزل والتلوث الضوضائي بالقرب من مناطق رعاية المرضى، تحولاً فورياً نحو استخدام مصادر الطاقة النظيفة المتصلة بالشبكة. علاوة على ذلك، تطلبت ظروف الإشعاع الشمسي الشديد المصحوبة بارتفاع درجات الحرارة المحيطة في فصل الصيف في كيب تاون استخدام تقنية وحدات عالية الكفاءة ذات معاملات حرارية مُحسَّنة لمنع التدهور الحراري خلال ساعات ذروة الإنتاج.

2.1. مواصفات مصفوفة الخلايا الكهروضوئية

لتلبية ذروة الحمل التشغيلي للعيادة، صممت شركة Sungreat Energy منظومة كهروضوئية تعمل بالتيار المستمر بقدرة 99.0 كيلوواط، تضم 180 وحدة من ألواح Sungreat BSP Series 550W N-Type TOPCon الشمسية ثنائية الوجه ذات الزجاج المزدوج . بفضل تصميمها ذي الزجاج المزدوج، توفر هذه الألواح مقاومة ميكانيكية فائقة ضد أحمال الرياح العاتية الموضعية (بمعدل 5400 باسكال للحمل الأمامي / 2400 باسكال للحمل الخلفي)، مع تحسين امتصاص الإشعاع الشمسي من السطح المحيط لتحقيق زيادة في الطاقة تصل إلى 30% من الجانب الخلفي.

2.2. جدول معلمات النظام

تم تنظيم معايير النظام التفصيلية والمواصفات الهندسية لتركيب عيادة دوربانفيل على النحو التالي:

3.1. سلسلة التوريد اللوجستية

(2023 أبريل - 2023 مايو)

بدأ تنفيذ المشروع في أبريل 2023 مع تطبيق بروتوكولات صارمة لسلسلة التوريد. تولت شركة "سانغريت إنرجي" إدارة اختبارات المصنع الأولية، وفحص الصور بتقنية الإضاءة الكهربائية، والخدمات اللوجستية البحرية لضمان خلوّ الشحنة من أي تشققات دقيقة عند وصولها إلى ميناء كيب تاون. كما أجرى مهندسو الإنشاءات اختبارات تضاريس الموقع واختبارات ثقل السقف لضمان الامتثال لقوانين السلامة الإنشائية في مقاطعة كيب الغربية.

3.2. مرحلة التنفيذ

(2023 يونيو – 2023 أغسطس)

تضمنت أعمال التركيب الميكانيكي إنشاء هياكل تثبيت من الألومنيوم المؤكسد غير قابلة للاختراق، مُحسّنة بزاوية ميل مثالية لزيادة الإشعاع الشمسي الموسمي إلى أقصى حد. وتم تركيب ألواح شمسية مزدوجة الزجاج وفقًا لمعايير عزم الدوران الدقيقة. أما الأسلاك الكهربائية، فقد استخدمت كابلات تيار مستمر 1500 فولت مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، موصولة عبر أنابيب مجلفنة شديدة التحمل، ومتصلة مباشرةً بمحولين هجينين بقدرة 50 كيلوواط، مزودين بحماية مدمجة ضد زيادة التيار (SPD) ووحدات أمان للإغلاق السريع.

3.3. تسليم النظام

 (سبتمبر 2023)

اكتملت عمليات التشغيل النهائي ومزامنة الشبكة في سبتمبر 2023. وقد تحققت اختبارات المطابقة من معايير منع العزل، وعمليات المسح الحراري بالكاميرا تحت الحمل، والتحويل التلقائي السلس. تم تسليم النظام بالكامل إلى فريق هندسة المنشأة مع دمج مراقبة سحابية فورية لإنترنت الأشياء.

بعد ستة أشهر من المراقبة التشغيلية، حقق النظام مؤشرات أداء استثنائية، مما قلل بشكل كبير من الاعتماد على الشبكة الكهربائية وألغى تماماً وقت تشغيل المولد خلال النهار:

• إمكانات التوليد السنوية: يُقدر إنتاج الطاقة النظيفة بـ 168,000 كيلوواط ساعة سنوياً.
• تخفيض تكلفة الشبكة: خفضت الإنفاق البلدي على الكهرباء خلال النهار بأكثر من 72%.
• توفير في استهلاك وقود الديزل: تم تقليل استهلاك الوقود لمولدات الطاقة الاحتياطية للمنشأة بنسبة 85% تقريباً خلال فترات انقطاع التيار الكهربائي أثناء النهار.
• تصاعد غاز الكربون: يخفف من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المكافئة لما يقارب 158 طنًا متريًا سنويًا.