هندسة تركيب ألواح الطاقة الشمسية الزراعية على نطاق المرافق في مارونديرا للقضاء على انقطاع التيار الكهربائي، وخفض تكاليف ضخ الري المحوري، وإنشاء أصل طاقة نظيفة مستمرة لمزرعة سفاري.
1. ملخص تنفيذي
1.1 نظرة عامة على المنشأة
تُعدّ مزرعة مافورو للألبان، الواقعة في مارونديرا، زيمبابوي، واحدة من أبرز مراكز إنتاج الألبان والزراعة التجارية في المنطقة. وتعتمد المزرعة، التي تعمل عبر دوائر ري محورية واسعة في مزرعة سفاري، على طاقة كهربائية مستمرة دون انقطاع لتشغيل محطات ضخ المياه عالية السعة، ووحدات التبريد، وحظائر الحلب الآلية اللازمة للحفاظ على الإنتاج الزراعي اليومي.
1.2 المشكلة التقنية
تواجه العمليات الزراعية في ماشونالاند الشرقية تقلبات حادة في شبكة الكهرباء البلدية، تتسم بانقطاعات متكررة للتيار الكهربائي تمتد لساعات طويلة وارتفاعات مفاجئة وغير متوقعة في الجهد. وقد شكلت انقطاعات التيار الكهربائي المفاجئة خلال مواسم الري الحرجة مخاطر جسيمة على غلة المحاصيل وإدارة حرارة الماشية، مما أجبر المزارعين على الاعتماد بشكل كبير على مولدات الديزل الصناعية. كما أدى ارتفاع أسعار وقود الديزل وتكاليف صيانة المحركات المستمرة إلى زيادة كبيرة في النفقات التشغيلية. ولضمان استمرار الإنتاج وتحقيق استقرار التكاليف، احتاجت مزرعة مافورو للألبان إلى منظومة طاقة نظيفة قوية وعالية الكفاءة، مصممة لتحمل الظروف الزراعية القاسية والحرارة الموسمية الشديدة.
2. التصميم الهندسي
2.1 مواصفات المصفوفة
صممت شركة Sungreat Energy نظامًا كهروضوئيًا أرضيًا عالي الكثافة بقدرة 330 كيلوواط تيار مستمر، باستخدام 600 وحدة من ألواح Sungreat BSP Series 550W N-Type TOPCon الشمسية ثنائية الوجه ذات الزجاج المزدوج . تتميز هذه الألواح بتغليف زجاجي مزدوج، مما يوفر لها متانة مثالية ضد العواصف الترابية الزراعية، والتلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، والإجهاد الميكانيكي (بمعدل تحمل 5400 باسكال من الأمام و2400 باسكال من الخلف)، مع الاستفادة من ضوء البياض المنعكس من الأرض لزيادة إنتاجية النظام بنسبة تصل إلى 30%.
كفاءة TOPCon من النوع N
يوفر كفاءة تحويل تصل إلى 23.69٪ مع انعدام التدهور الناتج عن الضوء (LID)، مما يزيد من إنتاج الطاقة في الصباح وأواخر فترة ما بعد الظهر لمضخات الري.
استقرار درجة حرارة عالية
يتميز بمعامل درجة حرارة منخفض للغاية يبلغ -0.29%/°م لتقليل فقدان الطاقة الحرارية خلال فترات ما بعد الظهيرة الحارة في مارونديرا.
مجموعة محولات متصلة بالشبكة
يدمج ثلاثة محولات طاقة تجارية متصلة بالشبكة من شركة Sungreat Energy بقدرة 110 كيلوواط تعمل بنظام تتبع متعدد MPPT لضمان أقصى قدر من الحصاد من محاذاة السلسلة المتغيرة.
بنية 1500 فولت تيار مستمر
يؤدي تصميم نظام التيار المستمر 1500 فولت على نطاق المرافق إلى خفض تكاليف كابلات BOS (موازنة النظام)، وتقليل انخفاض جهد الخط على مسافات زراعية طويلة، وتحسين كفاءة النظام.
2.2 جدول معلمات النظام
فيما يلي ملخص للمعايير الفنية وخصائص تصميم النظام المصممة خصيصًا لتركيب مزرعة السفاري:
| معامل | تفاصيل المواصفات | النطاق والتطبيق |
|---|---|---|
| موقع المشروع | مارونديرا، ماشونالاند إيست، زيمبابوي | مزرعة زراعية صناعية / مزرعة سفاري |
| إجمالي سعة النظام | 330 كيلوواط ذروة تيار مستمر / 330 كيلوواط تيار متردد | مصفوفة ربط الشبكة التجارية |
| تكوين وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية | 600 × سلسلة Sungreat BSP بقدرة 550 واط من النوع N TOPCon | الألواح الشمسية ثنائية الوجه |
| بناء الزجاج والهيكل | تصميم أنظمة زجاج مزدوج 1500 فولت تيار مستمر | فئة المرافق EPC |
| بنية العاكس | 3 × محولات طاقة تجارية متصلة بالشبكة من شركة Sungreat Energy بقدرة 110 كيلوواط | تحويل الطاقة بكفاءة عالية |
| تحمل الأحمال الهيكلية | 5400 باسكال تحميل أمامي / 2400 باسكال تحميل خلفي | رفوف أرضية معززة |
| زيادة طاقة البياض | زيادة في حجم الوجه من الخلف بنسبة 10-30% | حصاد معزز بانعكاس التربة |
| رصد النظام | عدادات إنترنت الأشياء الذكية وتحليلات السحابة | التحكم عن بعد على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع |
3. سير عمل التنفيذ
3.1 التصميم الهندسي
(يناير 2022 - مارس 2022)
انطلق المشروع في يناير 2022 بإجراء مسوحات طبوغرافية دقيقة للموقع، واختبارات مقاومة التربة، وتحليل ثلاثي الأبعاد للظلال في جميع أنحاء مزرعة سفاري. وقامت شركة سنجريت إنرجي بتنسيق سلسلة التوريد الدولية، وإدارة اختبارات المصنع الأولية، وخطوط الشحن من البحر إلى البر لنقل 600 لوحة شمسية مزدوجة الزجاج ووحدات تحويل الطاقة بأمان إلى مارونديرا.
3.2 الإنشاءات والأسلاك
(أبريل 2022 - يونيو 2022)
نفّذت فرق الهندسة المدنية أعمال تثبيت الركائز الأرضية، وأقامت هياكل تثبيت من الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن، مصممة لمقاومة ضغط الرياح العالي وتغيرات التربة الموسمية. وتم تركيب الألواح الشمسية بإعدادات عزم دوران معايرة لحمايتها من التشققات الدقيقة. كما تم مدّ كابلات تيار مستمر مدرعة تحت الأرض بجهد 1500 فولت في خنادق شديدة التحمل، وصولاً إلى غرفة العاكس المركزية، التي بُنيت بنظام تهوية خاص لتحمل درجات الحرارة المحيطة في المزرعة.
3.3 تسليم المشروع
(2022 يوليو - 2022 أغسطس)
بحلول يوليو 2022، بدأ المهندسون اختبارات النظام، بما في ذلك اختبار عزل السلاسل، والتصوير الحراري تحت أقصى الأحمال، ومزامنة حماية الشبكة. تم تشغيل منظومة الطاقة الشمسية بقدرة 330 كيلوواط ذروة رسميًا في أغسطس 2022، حيث تم دمجها مع لوحات التوزيع الرئيسية للمزرعة ووحدات التحكم الآلية في المضخات لتشغيل فوري وسلس.
4. مقاييس الأداء
4.1 نتائج التشغيل الموثقة
منذ بدء تشغيلها، حققت محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 330 كيلوواط ذروة فوائد تشغيلية ومالية كبيرة لشركة مافورو للألبان:
- الناتج السنوي من الطاقة: تولد أكثر من 560,000 ألف كيلوواط ساعة من الكهرباء النظيفة سنوياً.
- خفض تكاليف الري: خفضت نفقات الطاقة الكهربائية خلال النهار لضخ المياه باستخدام نظام الري المحوري بأكثر من 75%.
- إزاحة محركات الديزل: تم استبدال آلاف اللترات من وقود مولد الطاقة الاحتياطي الذي كان يُستخدم شهرياً.
- التخفيف من انبعاثات الكربون: يساهم هذا المشروع في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 480 طنًا متريًا سنويًا، مما يعزز معايير الزراعة المستدامة في زيمبابوي.
ساهم تطبيق نظام الطاقة الشمسية ثنائي الوجه TOPCon من شركة Sungreat Energy بقدرة 330 كيلوواط في استقرار دورات الري في مزرعة سفاري. ويحمي إنتاج الطاقة المستمر محاصيلنا خلال فترات ذروة الحرارة، مع خفض فواتير الكهرباء الشهرية واستهلاك الديزل بشكل كبير.
— مدير العمليات، مزرعة مافورو للألبان والسفاري
5. النشر الدولي
6. لنكن شركاءنا
تعاون مع فرقنا التقنية لتصميم وهندسة ونشر مصفوفات الطاقة الشمسية التجارية والتجارية عالية الأداء والمصممة خصيصًا للمنشآت الزراعية والصناعية.
الموقع الإلكتروني: www.sungreatenergy.com | البريد الإلكتروني: [email protected]
