ما هو الإغلاق السريع لنظام الطاقة الشمسية الفوتوفولطائية، ولماذا هو ضروري؟

فهم تقنية الإغلاق السريع في أنظمة الطاقة الشمسية الفوتوفولطائية

ما هو الإغلاق السريع للألواح الشمسية؟

تكنولوجيا الإغلاق السريع خلف اللوحة تُعتبر وسيلة حماية أساسية في نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية، تعمل كإجراء احترازي في حالات الطوارئ. فهي سريعة في فصل الألواح الشمسية عن الشبكة أثناء الحالات الطارئة. تقوم بإيقاف التيار الكهربائي عبر الألواح عند تفعيلها، مما يقلل من احتمالية حدوث صدمات كهربائية أو مخاطر الحريق على العاملين في الطوارئ وأصحاب المنازل. تم تطوير هذه المتطلبات لأول مرة في عام 2014 من قبل كود الكهرباء الوطني (NEC) استجابة للمخاطر المتعلقة بالطاقة الشمسية المنزلية في المجتمع.

في جوهرها، تُنشئ تقنية الإغلاق السريع بيئة أكثر أمانًا عن طريق تقليل المخاطر المرتبطة ببقاء الألواح الشمسية نشطة أثناء العمليات الطارئة. وهي مهمة أيضًا لحماية رجال الإطفاء والعمال الإنقاذ عند الاستجابة لحريق. باستخدام مفتاح إيقاف بسيط، يمكن لهذه التقنية خفض مستويات الخطر بشكل كبير، مما يثبت أهمية تطبيقها على أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية. الآن مع انتشار الطاقة الشمسية على أسطح المنازل، من الضروري التعرف على هذه الأدوات واستخدام تقنيات مثل الإغلاق السريع كمعايير.

المكونات الأساسية لأنظمة الإغلاق السريع

تعد أجزاء نظام الإغلاق السريع جزءًا لا يتجزأ من كيفية عمله، بما في ذلك جهاز الإغلاق السريع، العاكسات، أو بروتوكولات الاتصال. تعمل هذه الأجزاء معًا لتحقيق عزل موثوق للألواح الشمسية عن باقي نظام الطاقة. وفي قلب النظام وحدة الإغلاق، والتي يمكن تشغيلها يدويًا أو تلقائيًا لإيقاف تدفق الطاقة فورًا.

المحولات هي الأدوار غير النشطة في الإغلاق، ويتم تحويل الطاقة عبرها إلى شكل متحكم به بعد وقوع الإغلاق. تتطلب ضبطات الاتصال أن تكون جميع مكونات النظام مُنسَّقة لضمان أداء عالٍ. التطورات الحديثة في تقنية الطاقة الشمسية، وبشكل خاص فيما يتعلق بالإلكترونيات على مستوى الوحدة، توفر استجابة أفضل للمعايير الأمنية مثل كود الكهرباء الوطني (NEC). من خلال تنفيذ عمليات اتصال واستجابة قوية، والتي تسهم في الحفاظ العام على البروتوكول الأمني اللازم، يتم ضمان سلامة المستخدم وطول عمر النظام في الألواح الشمسية الخاصة بك. الرئيسية المساحة مضمونة.

لماذا يحتاج نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى إيقاف سريع

سلامة رجال الإطفاء والاستجابة للطوارئ

من الضروري حماية رجال الإطفاء من المخاطر التي قد تنشأ عند الاستجابة لحالة طوارئ في مبنى يحتوي على نظام طاقة شمسية. يمكن أن تكون الألواح الشمسية شكلاً رائعاً من أشكال الطاقة المتجددة، لكن هناك مخاطر محتملة على المستجيبين الأوليين. حيث لا يمكن إيقاف نظام الخلايا الكهروضوئية (PV) في حالة اندلاع حريق، مما يجعل مكافحة الحرائق أكثر تعقيدًا مع احتمالية حدوث صدمات كهربائية شديدة للغاية. تشير الأرقام إلى زيادة عدد الحوادث المتعلقة بالألواح الشمسية، والآن نحن بحاجة إلى إطار عمل منسجم للتعامل معها بأمان. يعتبر تقنية الإيقاف السريع جزءاً مهماً من نظام الطاقة الشمسية لضمان سلامة العاملين في حالات الطوارئ، وفقاً لخبراء سلامة الطاقة الشمسية. هذه التقنية تمكن من تفريغ الشحن الكهربائي وإيقاف الألواح عن الشبكة بسرعة، مما يقلل من المخاطر المرتبطة بالتيارات الكهربائية النشطة ويسمح بالتدخل الطارئ بشكل أكثر أماناً وفعالية.

الامتثال للكود الكهربائي الوطني (NEC)

التورط التنظيمي لكود الكهرباء الوطني في مجال الطاقة الشمسية المنتجات الكود الكهربائي الوطني (NEC) هو معيار لضمان سلامة التركيبات الكهربائية. ليس من الجيد فحسب الامتثال للكود الكهربائي الوطني للمنشآت الشمسية وملاك العقارات في العديد من المناطق، ولكنه أيضًا مطلوب قانونيًا. الفشل في الامتثال يمكن أن يعرضك لعقوبات قانونية شديدة - مثل الغرامات وإجبار تركيب أنظمة جديدة. التغييرات الأخيرة على NEC تتطلب تنفيذ تقنية الإيقاف السريع في أنظمة PV، مما يحسن السلامة في إدارة الدائرة DC أثناء الصيانة والطوارئ. الحاجة إلى الامتثال للمعايير الأمنية ليست مفاجئة حيث تسلط الضوء على إرشادات السلامة الحكومية التي قد تحتاج إليها الأنظمة الشمسية الحالية للتوافق معها. حلول الإيقاف السريع لا تلتزم فقط بالمتطلبات الخاصة بالتركيبات الشمسية، بل تعزز السلامة أيضًا عن طريق منع المخاطر الكهربائية، مما يساعد في بناء الثقة بأنظمة الطاقة الشمسية بين أصحاب المنازل.

الكود الكهربائي الوطني 690.12 ومتطلبات الإيقاف السريع

التحديثات الرئيسية في الكود الكهربائي الوطني 2017 مقارنة بالكود الكهربائي الوطني 2014

للمقارنة، أدخلت اللوائح الكهربائية الوطنية لعام 2017 (NEC 2017) بعض التغييرات الجوهرية على القسم 690.12 (إيقاف سريع) مقارنةً مع النسخة السابقة لعام 2014. كان تعديل نظام الإيقاف الزلزالي على تشانتلر هو التغيير الأكثر أهمية. يعني هذا التحديث أن كل وحدة يجب أن تكون قادرة على إيقاف نفسها، مما يتطلب إما وحدات ذكية أو ميكروإنفرتر، وهو ما لم يكن شرطًا في كود عام 2014. تؤثر هذه التغييرات على تصميم وبناء التثبيتات الشمسية. الآن يجب على المثبتين التعامل مع إضافة الإلكترونيات عالية التقنية للتنظيم، مما يعقد ويزيد من تكلفة التثبيتات الشمسية. اعتراض شائع، كما يشير أصدقاؤنا في الصناعة، هو العبء التشغيلي الأكبر للكترونيات على مستوى الوحدة، حيث سيكون ذلك تكلفة إضافية لأصحاب أنظمة الطاقة الشمسية.

خفض الجهد وحدود النطاق

يتطلب نظام شمسي معين تخفيضًا للجهد من أجل السلامة، والذي تم ذكره في NEC 690.12. يتطلب الكود أن ينخفض الجهد في النظام إلى أقل من 30 فولت خلال 10 ثوانٍ بعد تفعيل الإغلاق السريع. الهدف من هذه القاعدة هو إنقاذ الأرواح بسبب الأسلاك الحية أثناء الطوارئ. عند وجود ظروف حدودية، كما هو الحال غالبًا في سياق السكن، سيتأثر تصميم الأنظمة. يجب الآن أن تنخفض جهودها بسرعة ضمن مسافة 1.5 متر و3.0 أمتار خارج مجموعة ألواح الطاقة الشمسية. تشير أبحاث جديدة إلى أن هذه المبادرات توفر مستوى عالٍ من السلامة عن طريق تقليل مخاطر أنظمة HVDC. الامتثال لهذه المتطلبات المتعلقة بالحدود وتخفيض الجهد يسمح للمثبتين بتطوير أنظمة طاقة شمسية ليست فقط أكثر أمانًا، ولكن أيضًا تتوافق مع المعايير الوطنية.

UL 3741: تبسيط الامتثال لإيقاف سريع

شهادة النظام مقابل النهج القائم على المكونات

تمييز شهادة مستوى النظام UL 3741 عن المعايير التقليدية القائمة على المكونات مهم لتبسيط الامتثال في تثبيت الألواح الشمسية. يقيّم التصنيف على مستوى النظام الأداء الآمن للشبكة الشمسية بأكملها بدلاً من اختبار المكونات بشكل فردي، وهو ما يمثل تقييماً كاملاً للأمان. لهذه الطريقة عدة مزايا مثل تبسيط التركيب، تقليل عدد نقاط الاتصال، وفرصة أقل لتلف المكونات في البيئات الوعرة. يعتبر خبراء الصناعة أن شهادة UL 3741 هي طريق أسرع وأسهل بفضل نهج شامل يسمح بالتركيب الأسرع والأكثر موثوقية ممكنًا. هذا النهج يتجنب مهمة تصديق كل جزء على حدة لتحقيق أهداف السلامة.

الاقتصاد في التكلفة ومرونة التركيب

معتمد وفقًا لشهادة UL 3741، يمكّن 'PowerRouter' من توفير تكاليف كبيرة في تركيب الأنظمة الشمسية عن طريق إلغاء الحاجة لاستخدام الإلكترونيات الطاقة على مستوى الوحدة (MLPE) على مستوى اللوحة. هذا التقليل في مكونات الإلكترونية يؤدي إلى تكاليف مواد أرخص وأساليب تركيب أقل تعقيدًا. هذه الشهادة تعزز حرية التركيب، مع مرونة أعلى ستكون مفيدة للأسطح السكنية ذات البناء المختلف. دراسات الحالة الخاصة بـ UL 3741. نجحت هذه المشاريع في تنفيذ أنظمة متوافقة مع UL 3741، مما يثبت أنه يمكن خفض التكلفة مع ضمان عدم المساس بالسلامة. ليس فقط أن هذه الحلول تقلل من تكلفة التركيب (سواء الأولية أو المستمرة)، بل إنها تقدم للمثبتين تجربة تركيب أكثر بساطة وكفاءة، مما يعزز انتشار الطاقة الشمسية. الرئيسية .

التحديات والحلول لتنفيذ الإيقاف السريع

إعتبارات تصميم وضع العاكس والمصفوفة

وفقًا لأحدث معايير السلامة، يمثل موقع العاكس تحديًا كبيرًا لنظام الطاقة الشمسية. سيتعين وضع العواكس بعناية لتحقيق تنفيذ فعال لإيقاف التشغيل الطاقة السريع ضمن تصميم النظام، وفقًا لهذه المعايير. لتشغيل النظام بكفاءة قصوى، يجب أن يكون هناك توازن بين متطلبات السلامة وكفاءة النظام، وبالتالي فإن التصميم يحتاج إلى ابتكار طرق جديدة. ومن الأمثلة على ذلك استخدام تقنيات مثل العاكس المركزي، والعاكس المدمج لتقليل تعقيد الهيكل الكهربائي وزيادة موثوقية النظام.

إدارة انخفاض الجهد والمخالفات القانونية

انخفاض الجهد في التوصيلات السلكية الطويلة في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو أحد الجوانب المهمة للنظام ويمكن أن يؤثر على أداء النظام بطريقة كبيرة. لخفض انخفاض الجهد والامتثال في نفس الوقت لمتطلبات الإغلاق السريع وفقًا لكود NEC، يمكن للمثبتين استخدام سلك أكبر أو تغيير التكوين لتقليل طول التوصيلات. كما هو الحال مع جميع الخبراء، يشير الخبراء الاستشاريون إلى انتهاكات شائعة للوائح؛ على سبيل المثال، استخدام موصل بحجم صغير جدًا أو مواقع إنهاء غير صحيحة، والتي يمكن منعها من خلال التدريب الصحيح والالتزام بالمعايير الصناعية. أحد الطرق التي يمكن بها تقليل المخاطر والامتثال المرتبط بها هو التأكد من أن جميع الاتصالات مصنفة بشكل صحيح حسب المسافة والحمل.

أسئلة شائعة

ماذا تفعل تقنية الإغلاق السريع في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟

تقوم تقنية الإغلاق السريع بفصل ألواح الطاقة الشمسية عن شبكة الكهرباء بسرعة أثناء الطوارئ، مما يقلل من مخاطر الصدمات الكهربائية أو الحرائق.

كيف يكون كود الكهرباء الوطني (NEC) معنيًا بمتطلبات الإغلاق السريع؟

تضع NEC معايير السلامة لتركيبات الطاقة الشمسية، وتفرض تقنية الإيقاف السريع في أنظمة PV لضمان السلامة أثناء الطوارئ.

ما هي الفروقات الرئيسية بين NEC 2017 وNEC 2014 فيما يتعلق بالإيقاف السريع؟

تتطلب NEC 2017 قدرة الإيقاف على مستوى الوحدة، على عكس إصدار 2014 الذي فرض الإيقاف على مستوى المصفوفة.

كيف تبسط شهادة UL 3741 الامتثال في التركيبات الشمسية؟

توفر UL 3741 تقييمًا للسلامة على مستوى النظام، مما يقلل من التعقيد بتقييم المصفوفة الشمسية بأكملها بدلاً من المكونات الفردية.

ما هي التحديات في دمج تقنية الإيقاف السريع في أنظمة PV الشمسية؟

تشمل التحديات التخطيط الدقيق لوضع العاكس وإدارة انخفاض الجهد في الأسلاك الطويلة للامتثال للمعايير الخاصة بـ NEC.