ما الفرق بين أنظمة الطاقة الكهروضوئية المركزية والأنظمة الكهروضوئية الموزعة؟

مع الانتشار الواسع للطاقة النظيفة حول العالم، أصبحت تقنية توليد الكهرباء بالطاقة الكهروضوئية (PV) في الطليعة. حالياً، هناك نموذجان رئيسيان للتطبيق: الأنظمة الكهروضوئية المركزية والأنظمة الكهروضوئية الموزعة. ستقارن هذه المقالة وتُحلّل الفروق والمزايا بين هذين النظامين استناداً إلى أحدث البيانات والاتجاهات العالمية.

1. التعريف والحجم

الأنظمة الكهروضوئية المركزية: هي محطات كبيرة يتم إنشاؤها في المناطق النائية مثل الصحارى أو الأراضي غير المستغلة، حيث الموارد الشمسية وفيرة وتكاليف الأراضي منخفضة، وتبلغ قدراتها المركبة عادةً من عشرات إلى مئات الميجاواط.

الأنظمة الكهروضوئية الموزعة: هي محطات متوسطة وصغيرة الحجم تُنشأ عادةً بالقرب من مراكز الأحمال، مثل أسطح المباني والمصانع والمستودعات، وتبلغ قدراتها المركبة عادةً من عدة كيلوواط إلى عدة ميجاواط.

2. الربط بالشبكة ومسافة النقل

تتصل الأنظمة الكهروضوئية الموزعة عبر شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض أو المتوسط، مما يتيح استهلاك الطاقة محلياً مع تقليل فاقد النقل.

أما الأنظمة الكهروضوئية المركزية فتتصل بشبكات النقل عالية الجهد، وتنقل الكهرباء لمسافات طويلة مع خسائر أكبر في النقل.

3. الاستثمار والبناء والصيانة

تتميز الأنظمة الموزعة بميزات مثل انخفاض الاستثمار الأولي، وفترات استرداد قصيرة، ونشر مرن، وصيانة بسيطة، ويمكن إدارتها من قبل المستخدمين النهائيين أو مزوّدي الخدمات.

بينما تتطلب الأنظمة المركزية استثمارات ضخمة وبنية تحتية معقدة (محطات فرعية، غرف عواكس، مفاتيح كهربائية، إلخ)، مع متطلبات فنية وإدارية أعلى.

4. كفاءة الطاقة ودعم الشبكة

تتيح الأنظمة الموزعة الاستهلاك المحلي الفوري، مما يقلل من فاقد النقل ويحسّن كفاءة استخدام الطاقة.

بينما تستفيد الأنظمة المركزية من وفورات الحجم وقدرات التحكم الأفضل لدعم تنظيم القدرة التفاعلية والتحكم في تردد الشبكة بشكل أكثر فعالية.

5. التحديات التقنية وأثرها على الشبكة

تواجه الأنظمة الموزعة تحديات مثل تدفق الطاقة العكسي، وتقلبات الإخراج السريعة، وقضايا الاستقرار، مما يتطلب تعزيز أنظمة التحكم في الشبكة.

أما الأنظمة المركزية فتواجه تكاليف نقل مرتفعة، وخسائر في النقل لمسافات طويلة، ومتطلبات صارمة للربط بالشبكة، بما في ذلك قدرة “الاستمرار في العمل عند انخفاض الجهد” (LVRT).

6. الاتجاهات العالمية في النشر

اعتباراً من عام 2023، تجاوزت القدرة المركبة للأنظمة الموزعة في أستراليا (حوالي 23,169 ميجاواط) بكثير الأنظمة المركزية (حوالي 11,016 ميجاواط)، مما يبرز الهيمنة المتنامية للتوليد الموزع.

وفي البرازيل، حتى نهاية عام 2022، بلغت القدرة المركبة الإجمالية للطاقة الشمسية الكهروضوئية حوالي 27 جيجاواط، حيث شكّلت الأنظمة الموزعة حوالي 18.8 جيجاواط، مقابل حوالي 8.2 جيجاواط للأنظمة المركزية.

الخلاصة: لكل من الأنظمة الكهروضوئية المركزية والموزعة مزاياها وقيودها الخاصة. فالنموذج المركزي يتفوق في التحكم المركزي على نطاق واسع ودعم الشبكة، بينما توفر الأنظمة الموزعة مرونة وكفاءة محلية عالية وعوائد سريعة. إن التكامل بين كلا النموذجين سيساهم معاً في دفع التحول العالمي نحو مستقبل طاقة نظيف ومرن.