docמאמר
download 
Report Transcription
מאמר
הפעלה ותחזוקה מערכות PV הפעלה ותחזוקה מערכות PV מאת דניאל וינלדר יועץ עצמאי סומכים בישראל על אופן ניקוי הפנלים בעזרת הגשם. מבוא החל משנת ,1111אם בנייתו של השדה הסולארי הראשון ,המשיכו יזמים פרטיים לבנות מתקנים סולאריים במדינת ישראל .רוב פעולות הבניה התמקדה באזור דרום הארץ ,בצפון הנגב ובערבה בעקבות קרינת השמש הגבוה ורצופה לאורך שנה ובעקבות יכולת הכנסת אותה האנרגיה המופקת לרשת החלוקה הארצית של חברת החשמל. אופן ידני השיטה הידנית היא הנפוצה ביותר .כאשר השיטה מורכבת בניגוב של הפנלים לאחר הרטבתם במים מטופלים והסרת לכלוכים נדבקים .רמת הניקיון בשיטה זו גבוה מאוד החסרונות הם: לאחר הכנסתם לניצול של אותם התחנות ,היזמים היו דואגים שאותם ציפיות של ייצור חשמל שחזינו בעת תכנון של אותם התחנות יממשו את עצמם ומעבר לכך. .1 .1 .3 .4 תהליכי הפעלה ותחזוקה של מערכות נועדו כדי להבטיח שאותה מערכת שנבנתה תמשיך למלא את יעודה בתוך הפרמטרים שנקבעו ותפוקתה כפי שנצפה מראש. כמות מים גדולה יחסית. כוח אדם רב יחסית. איטית. הפעולה מבוצע ביום בדרך כלל. אופן אוטומטי קיימים כמה שיטות אוטומטי ,לאחרונה חברת ערבה פאוור יחד עם חברת אקופיה הוציאו פטנט של ניקיון שדות סולאריים בעזרות רובוט הנוסע לאורך מסילתם של השולחנות של השדה. היתרונות של השיטה: במאמר זה אציין את הפעולות העיקריות לצורך תחזוקה של מערכות סולאריות. מתקן פוטו-וולטאית להפקת אנרגיה סולארית מהשמש הוא מזקק חשמל ,כלומר נדרשים כמות גדולות של פנלים סולאריים ושטח גדול כדי להפיק כמות מסחרית של חשמל נקי ו"חינם" .בוא נראה כמה זה חינם: .1 .1 .3 .4 .5 ניקיון פנלים הניקוי הוא יבש ולא דורש מים. שומרת על רמת ניקיון של שדה אחיד לאורך זמן. אין צורך בכוח אדם. מתבצע בלילה רמת תחזוקה של מערכות הניקיון נמוכה. החיסרון היחידי שיש לה רובוט ,שמתקשה להסיר לכלוך אשר נדבק אל הפנלים .לכן יעודה העיקרית של מערכת היא באזורים מדבריים. א ופנים לביצוע ניקיון קיימים 3אופנים של ביצוע ניקיון בשדה סולארי מתי לנקות? .1האופן הטבעי .1האופן הידני .3אופן אוטומטי לפני קבלת המערכת אוטומטית ,היינו עוקבים אחרי הביצוע של מערכת ומסתכלים על הtrend- של ירידת היצור ,הפעולה הזו היא מסובכת ואקראית מאוד כי תמיד המערכת נמצאת בנקודה עבודה אחרת ויותר פרמטרים מאשר הלכלוך של עם הפנלים קובעים את הביצועים שלה. אופן טבעי אין הרבה מה להרחיב בסעיף הזה .האופן הטבעי לניקוי פנלים הוא גשם .אירועי גשם בערבה אינם תדירים ובנגב רק בחורף בלבד .לא תמיד הגשם מבצע את עבדותו נאמנה כי הגשם הראשון ביקר באזור הנגב הוא בוצי ולא מנקה .מסקנה ,לא .1 .1 .3 .4 1 רמת הקרינה טמפרטורה. עונתיות. פיזור הפרמטרים של אמצעי מדידה הפעלה ותחזוקה מערכות PV המערכת בתוספת השארית שהיא מוסיפה על ידי הפעולה שלה בניקיון. התהליך של הצטברות שכבת לכלוך הפנלים קורה מיד לאחר שניקו אותו והוא תהליך אקראי איטי ובלתי פוסק ירידה של התפוקה מקבלת צורה עקומה הבא: איור 1ירידה של יצור לאחר ניקיון לאחר מספר ימים נוספים רצוי שוב לנקות. איור 2רובוט מנקה בקטורה מנהל התפעול נמצא לפני שתי שאלות: .1מתי לנקות שוב פעם .1האם הניקיון תחזיק בקרת מדדים מספר פרמטרים מבקרים אותם במשך חיי המערכת לפי הרשימה: התשובה לשאלה הראשונה הינה תשובה טכנ- כלכלית ,לניקיון יש לה עלויות ויש לה תועלות. נדרש למצוא את נקודת האופטימום מתי לבצע את הניקיון מבלי לנקות יותר מדי כדי לא לגרום להוצאות תפעוליות מיותרות ולא מעת מדי כי יש הפסד הכנסות. .1 .1 .3 .4 לגבי השאלה השני קשה יותר ,קיימים הסבירות שלאחר ניקיון של שבוע ,מיד לאחר תומה ,סופת חול או הובך תגיע לאזור ,ביקר בעונות מעבר ,לכן מנהל התפעול אמור לעקוב לאחר מזג האוויר ולהעריך האם יש סיכוי סביר שלא תהיה סופת חול לאחר ביצוע הניקיון. יצור מדדים טכניים. תקלות איכות החשמל ו PF-והגבלת יצור. יצור ביצור נבדקים שני פרמטרים: א .היכולת ליצור ב .התפוקה. יכולת היצור נבדקת ומנוטרת כל הזמן כאשר המערכת בהפעלה .היצור בימים נקיים של עננים ישלו צורה של פונקציה קוסינוס מוזזת כלפי מעלה. כל דבר הפרעה תוביל לקלקול אותה צורת גל נבדקת .הסיבות של הפרעות יכולים להיות רבות כמו עננות ,הפרעות ברשת ,תקלות וכו .במידה שיש תסמינים של ירידה ביצור פועלים מיד כדי לתקן אותה. יעילות של הניקיון תימדד לאחר בדיקת ביצועים של המערכת ובדיקות Performance Ratioשלה. שיטה א וטומטי ת השיטה האוטומטית שנבחרה על ידי ערבה פאוור הינה של רובוט המטייל הלוך בשוב על מסילות השולחנות של הפנלים. המצב שונה בנושא של תפוקה .כיוון שתהליך הפקת אנרגיה הינו תהליך של זיקוק חשמל .נדרש ציפיות ארוכות על מנת להבין שמשהו לא הולך ככשרה .למשל עם stringאחד מתנתק ומזג האוויר בעייתי ,ייקח כמה ימים לעלות על התקלה, אומנם ההפסד יחסית זניח אבל המערכת לא נמצאת במיטבה. בעזרת מנועי הנעה סרוו ומנועי ,מערכת הפקת אנרגיה עצמאית אגירתה ומערכת בקרה .עגלה בעזרת זוג ציר מלופף בדים מיוחדים המסירים ביעילות את האבק אשר מסתובבים בעזרת מנוע ועלים ויורדים בעזרת מנועי סרוו ,מנקה את משטח הפנל .יעילות הניקיון הוא כ .69%-היתרון של השיטה היא שמשאיר את רמת הניקיון של פנלים כמעת תמיד באותה מידה כל יום .השיקול הטכנו כלכלי חייב לכסות את הוצאות התקנה של מדדים טכניי ם 1 הפעלה ותחזוקה מערכות PV מספר המדדים הטכניים שנבדקים הינם: .1 .1 .3 .4 .5 .9 .7 .8 PRויעילות התחנה קרינת השמש. צריכה עצמית זמינות וטיב הרשת טמפרטורה .aסביבה .bרכיבים רמת המתחים עוצמת הזרמים מהירות הרוח וכיוונו המדדים נצברים לצורך ביצוע סטודיו סטטיסטיות של התחנה ולנסות לנבא את התחזיות השנתיות של תפוקות בעתיד של התחנה איור 3צורה של הזרם והמתח הצורה שהתקבלה היא צורה של סינוס מעוות קלות .בניתוח הרמוני נמצאו הרמוניות של פחות מ .5%-ההתקנים שמלכלכים את הרשת הם הממירים אשר פעולתם המיתוגית לא לינארי מוסיף הרמוניות לרשת .בנוסף הרשת בערבה של 33קילו וולט המחוברת לאתרים צורכי חשמל בעת התנעתם נצפו ברשת מפלי מתח והפרעות בתדר. הממירים יכולים להמשיך לעבוד על עוד שאין בריכה של הפרמטרים המוגדרים באמות המידה של רשות החשמל. תקלות תחנות ה PV-מנוטרות על רכיבה ומערכת הבקרה מוציאה התרעה של תקלה כאשר רכיב שלה לא עובד ככשרה או כאשר המכשירים יצאו מהתחום הדינמי שלהם התקלות הנפוצות ביותר שנחשפתי היו על הממירים ביקר בנושא של תקשורת ותחום דינמי. בעיות כמו הממירים לא מתעורר או שנופל על בעיות כלליות הם נפוצות .בדר כלל ביצוע אתחול מחדש פותר את הבעיה. שליטה על מקדם ההפסק מנהל המערכת דורש כדי לייצב את רמת המתח באזור ,שליטה על הספק הראקטיבי .שלוש שיטות קיימות על ידי מנהל המערכת כאשר הנפוצה ביותר הוא המקדם ההספק .1היחס הקבוע בין ההפסק האקטיבי המיוצר לבין הספק הראקטיבי שנדרש לייצר או לצרוך ,מאפשר תכנון יעיל יותר של התחנה ומוגדר היטב. תקלות נפוצות הם במערכות למיזוג אוויר למי שיש. איכות החשמל ,שליטה על מקדם ההספק ועל היצור איכות החשמל כאשר התחנה מחוברת למתח הגבוה בדרך כלל נקבע מראש מקדם הפסק הנדרש בנקודת החיבור ושינוי נעשה על ידי תאום תפעולי בין מפעיל התחנה לבין מנהל המערכת. לאחר חיבור השדה הראשון נבדקה הצורה של יצור הגל בנקודה .PCC במתח העליון לא נקבע עדיין מדיניות אבל יש יותר קשיים כאשר משלווים קבלים יחד עם ממירים. בעקבות הדרגה נוספת של שנאי למתח עליון ואופי קשיח של הרשת ,עלולים להתפתח מתחים גבוהים בפסי הצבירה של המתח הגבוה 1שיטה שניה זה ייצוב רמות המתחים ויצור או צריכה ישירות של אנרגיה הראקטיבית 3 הפעלה ותחזוקה מערכות PV בניתוח שביצעתי נאלצתי בתחנה של 41מגה וואט לשנות את יחסי השנאה שנקבעו על ידי הקבלן איור 4חישוב מפלי מתח ומקדם הספק חוגי הבקרה הנדרשים בתחנות מסוג זה מסובכים יותר כי נדרש לקבוע ולשמור בצורה אופטימלי את רמת המתח בפס הצבירה של 14קילו וולט, להכניס את הקבלים בהדרגה ולהראות לתחנה איזה מקדם הספק נדרש. שליטה על יצור למנהל המערכת יש לו יכולת לשלוט ולהגביל את היצור של התחנה .השליטה נעשה על ידי חיבור למערכת באמצעות יחידה קצה רחוקה ()RTU ומגעים יבשים .השליטה נעשה בקפיצות של ;1 75% ;51% ;15%ו.111%- איור 5התפרצות אש באחד הקופסאות חיבורים מצב של איור 5אין הקושי הוא להפסיק את הזרימה של אנרגיה .השריפה פרצה בבית הנתיחים מפעיל התחנה מקבל חיווי כאשר הופעלה ההגבלה של יצור. בדיקת שנאים בדיקות בדיקת שנאים היא בדיקה שמבצעים אותה פעם בשנה על ידי תחזוקה מונעת ופעם בשלוש שנים על ידי בודק מוסמך .קיים קושי באכיפה אחרי הביצוע והעלויות הם גדולות לעומת התועלות וזה תלוי במדיניות של תחזוקה השנאי (שבר או מונעת) קיימים מספר בדיקות שיגרה שיש לבצע למערכת כדי לשמור על הזמינות שלה ,על ביצועים שלה ועל בטיחות שלה. .1 .1 .3 .4 .5 .9 .7 בדיקות ( IRכבלים ופנלים) בדיקות שנאים בדיקות כבלים בדיקות מהפכים חיזוק ברגים. מזגנים מערכת אבטחה בדיקות כבלים בדיקת בידוד כבלים מתבצע בהתאם לבדיקות שיש לבצע במתקן חשמל על כל המתחים שבו, מתח גבוה ,מחת ACומתח .DC בתחום ה DC-נבדקים כל הזמן רמת הבידוד של כבלים כלפי האדמה על ידי משגוח .כיון שהמתח ה DC-צף ומעל VDC 111נדרש להתקין משגוח למתקן כדי להתריע על בידוד נמוך. בדיקות IR הבדיקות כוללות סריקה על הפנלים ועל סיומות של הכבלים .המטרה של סריקה על פנלים הינה לגלות אזורים חמים המעידים על התפתחות של hotspotאשר מורדים את התפוקה של הפנל ושל ה string-כולו. בדיקת מהפכים בדיקת המהפכים לעניין תחזוקה דורשת ניקוי מסננים של המאוררים ,החלפת מאוורים לאחר מספר שעות עבודה לפי יצרן ,החלפת קבלים וחיזוק ברגים לפי תמונות הIR- בדיקות הסיומות של כל הכבלים חשובה לא פחות מכיוון עלול להתבצע את התופעה הבאה: 4 הפעלה ותחזוקה מערכות PV חיזוק ברגים מדובר על חיזוק ברגים של הפנלים ,הפנלים נמצאים תחת עומסים של רוחות משתנים ,רעידות וכוחות מתפתחות ופעם שנה נדרש לבדוק מומנטים על הברגים. ניתן לבדוק במדגם עם רמת סמך לפי מדינות וחשיפה לכשל או ניתן לבדוק את כולם .מקובל לבצע מדגם המהווה שגיאה מכסימלית של .5% מזגנים לתחנות שבהם יש מערכות מיזוג אוויר נדרש לבצע את הפעולות של תחזוקתם לפי הוראות היצרן הכוללת בדיקת לחצים ,החלפת /ניקוי מסננים ,מילוי זג לפי הצורך מערכות אבטחה הם לא חלק של המערכת היצור אבל הם חלק חיוני כדי לשמור על המתקן בשלמותו .נדרש לבצע בדיקות על תקינותו ,כיולים ,בדיקת מצלמות, הפעלת צופרים ,בדיקות גדרות ואמצעי גילוי והתרעות ,בדיקות מערכות הקלטה. 5
