Пустынная солнечная : Французская энергетическая революция ?

Введение

Солнечные электростанции в условиях пустыни в настоящее время становятся ключевым решением в глобальном энергетическом переходе.. Благодаря яркому солнцу, низкая плотность населения и очень низкая стоимость земли, пустынные районы —- особенно в Северной Африке (Марокко, Алжир и Тунис) —- предлагают идеальные условия для развития крупномасштабных фотоэлектрических проектов.

Однако, строительство солнечной электростанции в пустыне нельзя импровизировать. Между экстремальными климатическими условиями (нагревать, песчаные бури) и конкретные технические ограничения (структуры, проводка, противопесочные устройства), каждый компонент системы должен быть тщательно выбран и идеально адаптирован к окружающей среде..

В этой статье, представим основное оборудование необходимое для фотоэлектрической электростанции в пустынной местности, оценить количество сэкономленной энергии и экологические преимущества такой установки, откройте для себя крупнейшие солнечные проекты в мире. А также индивидуальные решения по прокладке солнечных батарей, предлагаемые ZMS Cable для монтажников и разработчиков в Африке и Европе..

Какое оборудование нужно для солнечной электростанции в пустыне ?

Пустынные районы характеризуются экстремальными климатическими условиями. : ветры с абразивным песком, высокая температура, и сильные тепловые амплитуды днем ​​и ночью..
Построить солнечную электростанцию ​​в этих условиях, важно использовать оборудование, специально разработанное для того, чтобы выдерживать эти ограничения..

Двусторонние фотоэлектрические модули

Двусторонние панели теперь предпочтительнее для проектов в пустыне.. Захватывая прямой солнечный свет спереди и свет, отраженный от песка сзади., позволяют значительно увеличить урожайность. Эти модули должны быть спроектированы с использованием армированного стекла и поверхностей, устойчивых к песчаной эрозии..

Опорные конструкции и фундаменты

Опорная конструкция должна выдерживать сильный ветер., к песчаным бурям, и т. д.. Для несущей конструкции обычно выбирают оцинкованную сталь или анодированный алюминий.. В дюнных районах, Мы рекомендуем минимальный дорожный просвет 300 мм, чтобы панели не застряли в песке. Выбор угла наклона также должен учитывать доминирующее направление ветра и движение дюн..

Солнечная система слежения (необязательный)

Использование одноосных конструкций (горизонтальные трекеры) позволяет увеличить производство 20 имеет 30 %. Однако, они требуют усиленной системы против ветровых нагрузок и более строгого обслуживания в песчаных средах..

Солнечные инверторы для экстремальных условий

Инверторы, используемые на электростанциях в пустыне, должны быть наружного типа или встроены в предварительно собранные контейнеры для облегчения транспортировки и установки в отдаленных районах..

Они должны иметь сертификат IP54 или выше., с герметичной пылезащитной конструкцией, активные системы охлаждения с фильтрованной вентиляцией или герметичными вентиляторами, и возможность запуска при низкой температуре, чтобы справиться со значительными перепадами дня и ночи..

Эти инверторы также должны обладать превосходной устойчивостью к песчаному ветру, чтобы обеспечить максимальную надежность в суровых условиях..

Соединительные коробки и трансформаторы

Умные распределительные коробки (или коробки подключения постоянного тока) обеспечить удаленный мониторинг цепочек фотоэлектрических модулей и облегчить профилактическое обслуживание.

Что касается силовых трансформаторов, они должны быть способны выдерживать значительные перепады температур, типичные для пустынных регионов.. Они также играют роль повышения выходного напряжения до 35 твое кВ 110 кв. Это возвышение необходимо для обеспечения стабильной интеграции производимой энергии в электрическую сеть..

Высокопроизводительные солнечные кабели

Фотоэлектрические кабели являются критически важными элементами в условиях пустыни.. Они должны быть :

• устойчивый к ультрафиолетовому излучению, для нагрева и пескоструйного истирания，
• соответствует стандарту EN 50618 / МЭК 62930，
• с изоляцией из XLPO или двойной оболочкой (тип H1Z2Z2-К) для продления жизни.

В ZMS Cable, мы предлагаем индивидуальные солнечные кабели, проверено в экстремальных условиях, с экранированием, настройка разделов, и т. д..

Системы защиты от песка

Для стабилизации грунта и защиты сооружений, мы используем :

• механические противопесочные барьеры (капроновые сетки или ветки в шахматном порядке 1м х 1м),
• пескофиксирующие установки (галофиты или местные растения, такие как каллигонум или полынь),
• растительные зоны под панелями для совмещения производства энергии и экологической реабилитации.

Как работает фотоэлектрическая установка? ?

Работа фотоэлектрической электростанции основана на оптимизированной цепочке преобразования энергии., начиная от улавливания света и заканчивая подачей электроэнергии в сеть. Вот основные этапы этого процесса :

Преобразование света в электричество (постоянный ток)

Фотоэлектрические модули улавливают солнечный свет и генерируют постоянный электрический ток благодаря фотоэлектрическому эффекту., физическое явление, производимое некоторыми полупроводниковыми материалами (часто кремний). Чем сильнее облучение, тем выше текущее производство.

Преобразование постоянного тока в переменный ток

Производимый постоянный ток не совместим напрямую с электрическими сетями.. Сначала он проходит через распределительные коробки к инверторам. (или силовые инверторы).
Они преобразуют постоянный ток (округ Колумбия) в переменный ток (переменного тока), на частотах и ​​напряжениях, требуемых сетью.

Внедрение в сеть (среднее или высокое напряжение)

Преобразованное таким образом электричество затем повышается в напряжении через трансформаторы до достижения 35 кв, 110 кВ или более в зависимости от требований сети.
Как только этот шаг будет завершен, энергия может подаваться в линии среднего или высокого напряжения, затем распространяется среди пользователей.

Оптимизация в реальном времени

Современные электростанции используют интеллектуальные системы управления., интеграция, в частности :

МПРТ (Отслеживание максимальной мощности), который постоянно корректирует работу модулей для улавливания максимума солнечной энергии ;

СКАДА-системы (Диспетчерский контроль и сбор данных) для удаленного управления, анализ производительности и профилактическое обслуживание.

Каково воздействие солнечной электростанции на окружающую среду? ?

Солнечные электростанции оказывают множественное положительное воздействие на окружающую среду., особенно с точки зрения сокращения выбросов углекислого газа, сохранение ресурсов, экологическое возрождение и содействие устойчивому развитию. Вот подробный анализ :

Сокращение выбросов парниковых газов и борьба с изменением климата

Производство электроэнергии без прямых выбросов

Фотоэлектрическая установка не производит CO₂, нет ТАКₓ, НЕТₓ, отсутствие мелких частиц во время работы. Каждый киловатт-час солнечной электроэнергии экономит примерно 0,4 кг выбросов CO₂, что составляет экономию 0,16 кг стандартного угля.

Пример : На электростанциях г. 310 MW расположен в пустыне Кубуки. (Внутренняя Монголия) генерирует 2,74 млрд кВтч в год, что позволяет сократить выбросы CO₂ за счет 23,25 миллион тонн, сохранить 8,62 миллионов тонн угля и достичь эквивалента 127 000 га восстановленных лесов.

Низкий углеродный след на протяжении всего жизненного цикла

Большая часть выбросов приходится на первоначальное производство модулей.. Однако, технологические достижения, такие как использование возобновляемой электроэнергии на заводах, могут значительно сократить это воздействие.. Исследования показывают, что углеродный след фотоэлектрических систем едва ли представляет собой 10 % из угля.

Экономия воды и уменьшение загрязнения

Практически нулевое потребление воды

Традиционные тепловые электростанции потребляют около 1,5 литр воды на произведенный кВтч, в основном для охлаждения. Наоборот, солнечной электростанции требуется лишь небольшой объем воды для периодической очистки панелей, что представляет собой значительную экономию воды, особенно ценен в засушливых районах.

Устранение цепочки ископаемого загрязнения

Фотовольтаика позволяет избежать :

• разрушительная добыча угля,
• загрязнение, связанное с его транспортировкой,
• остаток сгорания (пепел, кислые газы, кислотный дождь).

Восстановление деградированных земель и улучшение экосистем

Валоризация невозделанной земли

Больше, чем 60 % крупнейших солнечных электростанций мира установлены на засушливых почвах, пустыня или солончак, тем самым уменьшая конкуренцию с сельскохозяйственными землями.

Экологическая реабилитация опустыненных территорий

Солнечные панели уменьшают испарение воды с земли. Вода, используемая для очистки, просачивается в землю., повышение влажности.

Пример : На фотоэлектрической площадке Гунхэ (провинция Цинхай), содержание воды в грунте под панелями увеличилось на 40 имеет 78 %, растительность увеличилась на 15 %, и органическое вещество почвы было умножено на 11.

Структура фотоэлектрических полей образует физический барьер, который уменьшает циркуляцию ветра на уровне земли.. По этой причине, скорость ветра упадет более чем на 40 %, влажность воздуха увеличивается 2,8 %, и дневная/ночная тепловая амплитуда уменьшается – условия, способствующие возобновлению жизнедеятельности микроорганизмов и местной флоры..

Многофункциональное землепользование

Агрофотовольтаика : Огонь (Прозрачный), клубника выращивается под панелями, объединение сельскохозяйственного и энергетического производства при одновременном снижении потребности в энергии для теплиц. Выращивание под панелями : В Талатанском районе (Цинхай), овцы пасутся под панелями, естественным образом поддерживая растительность и позволяя животноводам увеличивать свой доход при восстановлении пастбищ..

Содействие биоразнообразию и устойчивости к изменению климата

Создание экологических коридоров

Исследования показывают, что продуманная планировка инсталляций — особенно расстояние между панелями — помогает сохранить полосы растительности, служащие средой обитания для местной дикой природы..

Например, на сайте Кубуки, птицы и мелкие млекопитающие вернулись на свои места.

Смягчение эффекта городского острова тепла

решения BIPV (интегрированное фотоэлектрическое здание) — установка панелей на крышах или фасадах — ограничение поглощения тепла зданиями, сократить потребление кондиционеров и улучшить городской микроклимат.

Как происходит строительство солнечной электростанции в пустыне? ?

Строительство солнечной электростанции в условиях пустыни – сложный проект, требующий тщательной подготовки., технические решения, адаптированные к экстремальным условиям, а также строгая координация на каждом этапе. Ниже представлен обзор основных этапов процесса. :

Обследование объекта и выбор места

Прежде всего, экологический анализ, геолого-климатические исследования проводятся в течение нескольких месяцев :

• Избегайте мест с движущимися дюнами., засоленные или нестабильные почвы
• Собирайте данные о погоде на 30 Ответ : солнечный свет, преобладающие ветры, песчаные бури
• Оцените природу и подвижность песка., топография, и доступ к электрическим сетям

Предпочтение следует отдавать пустынным территориям с высоким солнечным потенциалом., доступны большие территории и низкая плотность населения, как в Магрибе (например южное Марокко или внутренние районы Туниса) и регион Сахель.

Технический дизайн, адаптированный к пустыне

Инженеры должны учитывать проблемы, характерные для этих сред, еще на этапе проектирования. :

• Приподнятые конструкции во избежание заиливания (дорожный просвет ≥ 300 мм)
• Оптимальная ориентация и наклон модулей для компенсации изменений, вызванных микрорельефом грунта.
• Выбор коррозионностойких материалов., к песчаному истиранию и термическому удару
• Одноосные солнечные системы слежения (трекеры) усилен для защиты от порывов ветра

Экологическая интеграция и стабилизация почвы

Во избежание ветровой эрозии и ограничения воздействия на окружающую среду, принимаются меры со стороны строительства :

• Сетки или барьеры для защиты от песка (вместе, тростник или нейлон) на окраинах и на осях господствующих ветров
• Контролируемое восстановление растительности с использованием местных видов (бывший. : полынь, саксаул, мармелад), устойчивый к засухе
• Регулируемые затененные зоны под панелями, способствует регенерации местной флоры

Логистика, транспортировка и установка

Размещение материала на сайте – важный шаг., особенно в отдаленных районах :

• Выбор транспортных средств, адаптированных к песчаной местности
• Соответствие стандартам экологической устойчивости
• Модульная и последовательная установка : опоры, панели, инверторы и кабели установлены в блоках, чтобы сократить время воздействия ветра и пыли

Интеллектуальный ввод в эксплуатацию и обслуживание

Современные электростанции предпочитают автоматизацию, чтобы ограничить зависимость от рабочей силы на месте. :

• Системы SCADA для удаленного мониторинга в режиме реального времени (производство, температура, поломки)
• Роботы для очистки солнечных панелей, сокращение потребления воды и затрат на техническое обслуживание
• Прогнозируемое техническое обслуживание с использованием встроенных датчиков (температура, пыль, влажность)

Благодаря тщательному планированию, адаптированный технологический выбор и интегрированный экологический дизайн, теперь возможно превратить пустынные просторы в районы устойчивого производства энергии, без ущерба для местных балансов.

Стратегическая роль кабелей на электростанциях в пустыне

Если солнечные панели лежат в основе фотоэлектрической электростанции, электрические кабели — это нервная система : обеспечивают надежную передачу энергии от модулей к трансформаторам, затем в сеть. В условиях пустыни, нагрузки на кабели особенно велики — экстремальные температуры, интенсивное УФ-излучение, пескоструйная обработка, подземная или воздушная установка на большие расстояния.

Вот наиболее часто используемые кабели, и ключевые критерии, гарантирующие их эффективность в пустыне :

Солнечные кабели постоянного тока (округ Колумбия)

Это кабели, которые соединяют фотоэлектрические панели с распределительными коробками. (распределительные коробки), затем к инверторам.
Основные функции :

• Изоляция двойная (часто из сшитого полиэтилена + открытая оболочка и ЛСЖ или ПВХ) противостоять ультрафиолету и теплу
• Высокое термическое сопротивление : работа при температуре до 90°C непрерывно, устойчивость к пикам 120°C
• Механическая гибкость : для установки на мобильные конструкции (солнечные трекеры) или в кривых
• Текущие стандарты : В 50618 / ТЮВ 2 Пфг 1169

В ZMS Cable, поставляем солнечные кабели типа PV1-F и H1Z2Z2-K, протестировано в условиях высокой температуры и высокой солнечной интенсивности, с опциями защиты от грызунов или огнестойкости по мере необходимости.

Силовые кабели переменного тока (переменного тока)

Эти кабели соединяют инверторы с трансформаторами., затем на станцию ​​доставки для подключения к электросети.
Ограничения, характерные для пустыни :

• Большие расстояния передачи электроэнергии, требуется подходящее сечение кабеля для ограничения потерь
• Воздушная установка, в окопе, или в технической канаве, с устойчивостью к песку и тепловому удару
• Возможное присутствие грызунов или коррозионно-активных веществ., в зависимости от региона

ZMS предлагает экранированные медные или алюминиевые кабели., с изоляцией из сшитого полиэтилена или этиленпропиленового каучука., для напряжений до 35 кв. Адаптируем структуру (простой, искривленный, трехполюсный) в зависимости от конфигурации сайта.

Кабели для систем управления и мониторинга (СКАДА)

Современные солнечные электростанции используют интеллектуальные системы мониторинга., требующая специальной проводки :

• Кабели связи RS485, оптоволокно или Ethernet для передачи данных (производство, температура, сигналы тревоги)
• Сенсорные кабели (температура, влажность, инклинометры)
• Устойчивость к электромагнитным помехам (ЭМИ)

ZMS может поставить экранированные кабели для автоматизации и передачи данных., совместим со стандартными промышленными протоколами и протестирован на длительное воздействие ультрафиолета.

Почему неправильный выбор кабеля может поставить под угрозу всю установку

Нарушение изоляции, неправильно подобранное сечение или преждевременное старение кабеля могут привести к :

• Потеря энергоэффективности
• Риск короткого замыкания или пожара
• Дорогое обслуживание в труднодоступных местах.

Вот почему выбор кабелей должен производиться в соответствии с местным климатом., национальные стандарты и профиль нагрузки установки. Индивидуальное решение, в сочетании с надежной логистикой и сертификатами соответствия, имеет решающее значение в крупномасштабных проектах.

Заключение

Солнечные электростанции, установленные в пустынных районах, больше не являются простыми экспериментальными проектами — теперь они представляют собой стратегическую основу глобального энергетического перехода., особенно во франкоязычных странах Африки и Южной Европы, богатая солнечным светом и мало эксплуатируемая земля.

Эталонные проекты в глобальном масштабе уже иллюстрируют этот колоссальный потенциал. :

• Солнечная электростанция Талатан в Цинхае, в Китае, почти покрывает 600 км² и поставляет более 3,4 миллионов домов каждый год, одновременно служа экологическим пастбищем для 20 000 овца.
• В Саудовской Аравии, текущий проект Аль-Шуайба достигнет 2,6 ГВ, что сделает ее крупнейшей фотоэлектрической электростанцией в мире..
• Все еще в Китае, электростанция Мидун (Синьцзян) демонстрирует силу 3,5 ГВ, с годовым объемом производства около 6 миллиард кВтч, эквивалент потребления электроэнергии небольшой страны.

Благодаря своим многочисленным преимуществам — массовому производству экологически чистой электроэнергии., сокращение выбросов CO₂, переоценка деградированных земель, экономия воды, и даже экологическое восстановление — эти проекты воплощают модель замкнутой и устойчивой энергетики..

Но чтобы гарантировать их производительность и долговечность, каждый компонент должен быть тщательно спроектирован с учетом экологических ограничений, характерных для пустыни.. Это касается не только панелей и конструкций., но также менее заметные, но не менее важные элементы, такие как электрические кабели..

Как поставщик решений по прокладке солнечных батарей, ZMS Cable поддерживает разработчиков, монтажники и EPC в регионе EMEA при разработке надежных фотоэлектрических проектов, Соответствие международным стандартам, и адаптированы к экстремальным условиям.

Пустыня больше не является энергетическим вакуумом — это источник будущего.