شرح مظلّة السيارات الشمسية مع تخزين البطاريات

لماذا لا تُعتبر المظلّة الشمسية مجرّد مظلّة لوقاية السيارات من الشمس

تبدو المظلّة الشمسية بسيطةً عند النظر إليها من بعيد. فالسيارات تقف تحت هيكلٍ علوي، وتوضع الألواح الشمسية فوقه. أما القيمة الحقيقية فهي أن هذا الهيكل يحوّل مساحة وقوف السيارات الفارغة إلى محطة توليد طاقة دون الحاجة إلى أرض إضافية. وهذا يشكّل ميزةً كبيرةً للممتلكات التجارية التي تفتقر إلى مساحات كافية على الأسطح.

غالبًا ما تكون مواقف السيارات أدنى الأصول استغلالًا في الموقع. فهي تغطي مساحات واسعة، وتتعرَّض لأشعة الشمس الكاملة، ووجودها مُسبَق كمساحات مُرصَّفة وسهلة الوصول. وبإضافة هيكل علوي مزوَّد بوحدات شمسية، تتحوَّل تلك المساحة إلى بنية تحتية منتجة. وبذلك تبقى السيارات الموجودة أسفله أبرد، ويتمكَّن الموظفون من المشي إلى المبنى في الظل، بينما تولِّد المؤسسة الكهرباء عند نقطة الاستخدام مباشرةً.

وعند إضافة نظام تخزين البطاريات، يصبح النظام أكثر من مجرد مصدر طاقة نهاري. فهو يحوِّل إنتاج الطاقة الشمسية إلى ساعات المساء، ويغطّي أحمال الشحن بعد غروب الشمس، ويوفِّر طاقة احتياطية للدوائر الحرجة. وهذه المجموعة من الوظائف تغيِّر طريقة إدارة المنشأة لكلٍّ من تكلفة الطاقة والمرونة التشغيلية معًا.

كيف يعمل تدفق الطاقة فعليًّا

يولِّد مظلّة السيارة الشمسية طاقة تيار مستمر على مستوى الوحدة. وتقوم المحولات بتحويل هذا الناتج من التيار المستمر إلى تيار متناوب لتغذية المبنى. وفي غياب نظام تخزين، تتدفّق أي طاقة زائدة إلى الشبكة الكهربائية أو تُقطَع. أما عند توصيل بطارية، فيمكن لنظام إدارة الطاقة توجيه الإنتاج الزائد إليها بدلًا من ذلك.

تفرّغ البطارية عندما يكون الطلب على الطاقة في المبنى في أشده. وقد يحدث ذلك أثناء وردية التنظيف المسائية، أو ازدحام شحن المركبات صباحًا، أو خلال نافذة الذروة التي تحدّدها شركة الكهرباء المحلية. ويقرّر وحدة التحكم، في الوقت الفعلي، ما إذا كانت ستشحّن البطارية أم تفرّغها أم تدمج بين طاقة الشبكة والطاقة المخزَّنة.

تحتفظ الترتيبات المتصلة بالتيار المستمر (DC-coupled) بالطاقة الشمسية ونظام التخزين على نفس الحافلة قبل التحويل. وهذا يقلّل من خسائر التحويل عندما يتم تخزين معظم الطاقة الشمسية أولًا. أما الترتيبات المتصلة بالتيار المتناوب (AC-coupled) فهي أسهل في إضافتها إلى أنظمة الطاقة الشمسية القائمة، لكنها تتضمّن خطوات تحويل إضافية. ويقارن الجدول أدناه هذين النهجين.

ما يعلّمه مشروع مظلّة السيارات عن القرارات الإنشائية

يُحدِّد التصميم الإنشائي ما إذا كانت مظلّة الطاقة الشمسية ستستمر عشرين عاماً أم ستصبح عبئاً صيانياً بعد خمس سنوات. ويعتبر حمل الرياح العامل الأكبر. فالمظلّة تؤدي دور الشراع الكبير، وقد تفوق قوى الرفع وزن الهيكل نفسه. ويجب أن يراعي تصميم الأساس الظروف المحلية للتربة، وعمق التجمّد، والتعرّض للرياح.

سلّط مشروع تجاري في تكساس الضوء على هذه النقطة. فقد نص التصميم الأولي على هيكل فولاذي خفيف الوزن مع أساسات سطحية. لكن تقرير التربة أظهر وجود طين متسع، أي يتضخّم ويتقلّص بتغير الرطوبة. ولذلك أُعيد تصميم الأساسات باستخدام دعامات أعمق، وزيادة أبعاد أعمدة الفولاذ. ورغم أن هذا التعديل زاد التكلفة، فإنه منع نوع الحركة البطيئة التي تسبب تشقّق الأسطح الإسفلتية وانحراف سكك الألواح.

كذلك يُهمَل توجيه الكابلات. فلكي تصل الطاقة من محولات مواقف السيارات إلى لوحة التوزيع في المبنى، يجب أن تمر عبر مسارٍ قد يتقاطع مع ممرات القيادة أو قنوات الصرف، ما يجعل التركيب معقّدًا بسرعة. ولذلك، فإن تخطيط مسارات الأنابيب أثناء مرحلة التصميم الإنشائي يوفّر الوقت لاحقًا.

الحجة التجارية وراء فترة الاسترداد البسيطة

يرغب معظم المشترين في رقم بسيط يعبّر عن فترة الاسترداد، لكن هذه المعلّمة تتجاهل عدة مصادر للقيمة. فموقف السيارات الشمسي المزوّد بالتخزين يمكنه خفض تكاليف الطاقة، وتقليل الرسوم المرتبطة بالطلب الأقصى، بل وقد يحقّق أحيانًا ائتماناتٍ للطاقة المتجددة. كما يمكنه تحسين تجربة الموظفين، وهي قيمة يصعب قياسها، لكنها تنعكس في معدلات الاحتفاظ بالموظفين وجذب الكفاءات.

خفض رسوم الطلب الأقصى غالبًا ما يكون أسرع مكسبٍ. ففواتير المرافق التجارية في كثير من المناطق تتضمّن رسومًا تستند إلى أعلى استهلاك للطاقة خلال فترة خمسة عشر دقيقة في كل شهر. ويمكن لوحدات التخزين البطارية أن تخفّض هذا الذروة عبر التفريغ خلال الفترات الحرجة جدًّا. وبالتالي تظهر التوفيرات فورًا في الفاتورة التالية.

وفقاً للمختبر الوطني للطاقة المتجددة، فإن المظلات الشمسية تحافظ أيضاً على الأراضي لاستخدامات أخرى، وهو أمرٌ بالغ الأهمية في المناطق الحضرية أو الصناعية الكثيفة. فقد تُنتج مجموعة الألواح الأرضية نفس كمية الطاقة، لكنها تستهلك مساحةً يمكن أن تدعم التوسع أو التخزين أو إضافات لمواقف السيارات. أما مظلات السيارات فتتفادى هذه المفاضلة.

قيود صريحة تستحق المعرفة قبل البدء في البناء

ليست كل ساحات انتظار السيارات مناسبة لهذا الغرض. فالظلال الناتجة عن المباني أو الأشجار القريبة قد تقلل الإنتاج بشكل كبير. وقد لا تتحمل أسطح الطرق القديمة المعدات الثقيلة أثناء مرحلة الإنشاء. كما أن أنظمة التخطيط المحلية تحدّ أحياناً من ارتفاع المظلات أو تشترط هوامش انحسار تقلل المساحة القابلة للاستخدام.

ومن الأخطاء الشائعة الأخرى حساب سعة البطارية. فالبطارية الصغيرة جداً لن تتحكم بفعالية في رسوم الطلب الذروي، بينما تضيف البطارية الكبيرة جداً تكاليف أولية دون تحقيق وفورات متناسبة. أما السعة المناسبة فتُستخلص من البيانات الزمنية الدقيقة، وليس من القواعد العامة.

كذلك يجب أن تكون التوقعات المتعلقة بالصيانة واقعية. فالألواح تحتاج إلى تنظيف، والمبدلات تحتاج إلى مراقبة، والبطاريات تحتاج إلى تحديثات برمجية وصيانة دورية. أما النظام الذي لا يشمل خطة صيانة فإنه سيبتعد تدريجيًّا عن أدائه الأصلي. وهذا الابتعاد عادةً ما يكون بطيئًا، لكنه يتراكم سنة بعد أخرى.

كيف يقلل الشريك المصنِّع المناسب من مخاطر المشروع

تشمل مشاريع مظلات السيارات الشمسية العديد من المكوِّنات القادمة من مورِّدين مختلفين. فالألواح، والمبدلات، والبطاريات، والأعمدة الفولاذية، والأساسات كلُّها يجب أن تتناسق مع بعضها على أرض الموقع. وعندما تتأخر وصول المكوِّنات الإنشائية أو لا تتطابق مع الرسومات المعتمدة، فإن الجدول الزمني الكامل للتثبيت يتأخر.

توفر شركة كين باور هياكل فولاذية وأنظمة دعم لتثبيت الألواح الشمسية والبنية التحتية ذات الصلة. وتشغّل الشركة قاعدة تصنيع في مقاطعة خبى، وتقدّم خدماتها لعملاء قطاعي الطاقة والبناء، مستفيدةً من خبرتها في متطلبات التركيب الميداني. وللمطوّرين وفرق المقاولين العامين (EPC) الذين يبنون مواقف سيارات شمسية مزوّدة بأنظمة تخزين طاقة بالبطاريات، فإن التعامل مع مورد هياكل يفهم كيفية توصيل المكوّنات في الموقع يقلّل من مشكلات التنسيق ويساعد في استمرار سير المشروع.