سقف منزلي - مشروع كهروضوئي بقدرة 8 كيلوواط في ساو باولو، البرازيل

مع النمو السريع لسوق الطاقة الشمسية في البرازيل، يُنصب المزيد والمزيد من الأسر المعيشية أنظمة كهروضوئية على أسطح المنازل لتقليل تكاليف الكهرباء والتمتع بفوائد طاقوية طويلة الأجل. في هذه الحالة، نوجّه انتباهنا إلى مشروع شمسي منزلي على السطح يقع في حي باريلهيروس جنوب ساو باولو، وهو حي حضري نموذجي حيث تكون المنازل متصلة بشكل وثيق، وتشيع فيه العوائق مثل المداخن والجدران المجاورة وخزانات المياه. وقد أدت هذه الظروف إلى عدد من التحديات التي واجهها المستخدم.

1. إنتاج طاقة أقل من المتوقع

بسبب التوصيل التسلسلي لوحدات الألواح الكهروضوئية، فإن التيار الكهربائي للسلسلة بأكملها يتحدد وفقًا الوحدة الأضعف أداءً. وعندما تتعرض وحدة واحدة للظل، تنخفض قدرة الإخراج الكهربائي للسلسلة بأكملها بشكل كبير، مما يجعل من الصعب تحقيق السعة المتوقعة للإنتاج.

2. تكلفة عالية لتركيب نظام البهوّز الكامل

لحل مشكلة التظليل، تتطلب معظم الحلول الموجودة في السوق تركيب وحدات بتحسين على جميع الوحدات النمطية، مما يزيد من تكاليف النظام بشكل كبير.

3. صعوبة التشغيل والصيانة (O&M)

في البرازيل، تكون تكاليف العمالة مرتفعة نسبيًا. وعند حدوث أعطال في النظام، يواجه مالكو المنازل تكاليف باهظة للتشغيل والصيانة. وإذا حاولوا إجراء استكشاف الأخطاء وإصلاحها بأنفسهم، غالبًا ما يكون من الصعب تحديد الوحدة المعطلة، وقد يؤدي ذلك إلى مخاطر أمنية مثل الصدمة الكهربائية أو الحوادث السقوط.

حل مشكلة الظلال، وزيادة توليد الطاقة بنسبة 5–30%

لتخطي هذه التحديات، اعتمد مالك المنزل حل AndSolar لإدارة دقيقة على مستوى الوحدة. تم نشر المحولات على السلاسل الأكثر تعرضًا للظل، مما يتيح لكل وحدة العمل بشكل مستقل. حتى عندما تكون الوحدات الطرفية مظللة جزئيًا، يمكن للوحدات الأخرى أن تحافظ على أدائها الأمثل. مع تحسين وحدة MPPT، فإن النظام يقضي بشكل فعال على "تأثير البرميل" في السلاسل الكهروضوئية التقليدية ويحقق عائد طاقة أعلى بنسبة تصل إلى 5–30٪ في الظروف البيئية نفسها.

تصميم التركيب المختلط يقلل التكاليف بنسبة 50٪

خلال مرحلة تصميم النظام، بدلاً من اقتراح حل كامل بالمحسّنات، اقترح AndSolar تصميمًا مختلطًا يجمع بين RSD ومحسّن الطاقة، استنادًا إلى تخطيط السطح الفعلي.
أخذ هذا النهج بعين الاعتبار التعرض المختلف للشمس عبر مناطق السطح المختلفة. في الأقسام غير المظللة والمستقرة، تم استخدام RSD لضمان السلامة؛ وفي المناطق المظللة، تم تطبيق المحسّنات لتعظيم إنتاج الطاقة.
تتميز كلتا الجهتين بخاصية الإغلاق السريع على مستوى الوحدة، والتي تقلل تلقائيًا جهد النظام إلى أقل من 80 فولت خلال 30 ثانية في حالات الطوارئ — مما يضمن سلامة الأفراد والممتلكات، والامتثال التام للمعيار ABNT NBR:17193 في البرازيل. من خلال تنفيذ هذا الحل، حقق المشروع الأمان والكفاءة معًا، مع تقليل التكلفة الإجمالية للاستثمار بنسبة تقارب 50٪.

النظام الذكي للطاقة الشمسية، كفاءة صيانة وتشغيل أعلى بـ 50٪ فأكثر

باعتباره القلب الذكي للنظام الكهروضوئي، يستخدم مالك المنزل AndSolar Cloudلتوليد نموذج رقمي مطابق بنسبة 1:1 لمحطة الطاقة. مما يتيح المراقبة الفورية للجهد والتيار والقدرة ودرجة الحرارة وبيانات التوليد — ويقلل بشكل كبير من الحاجة إلى عمليات التفتيش اليدوية، ويسمح بالتحديد السريع للأعطال، ويزيد من كفاءة الصيانة والتشغيل بأكثر من 50٪. ويقوم النظام أيضًا بدمج تحليل تشخيصي قائم على الذكاء الاصطناعي، لاكتشاف الأعطال المحتملة تلقائيًا وتقديم توصيات للصيانة والتشغيل لتعزيز كفاءة الإدارة وأداء الأصول.

يُظهر هذا المشروع بوضوح مزايا حل إدارة المستوى الوحدوي من AndSolar في البيئات المعقدة لأسطح المباني. تحل وحدات التحسين بشكل فعال مشكلة الفقدان في الطاقة الناتج عن الظل، في حين تضمن الحلول الهجينة الامتثال للسلامة وتقلل بشكل كبير من تكلفة النظام. معًا، ساهمت هذه العناصر في تحسين إنتاج الطاقة وعوائد الاستثمار بالنسبة للمالك.