إمدادات المياه الطارئة خلال إل نينيو في الفلبين: خطة إنتاج مياه على مدار 24 ساعة باستخدام A1000 والطاقة الشمسية والتخزين والشبكة

ملخص الخطة: للاستعداد لإمدادات المياه الطارئة خلال إل نينيو في الفلبين، في المواقع التي تتوفر فيها الشبكة ويستهدف فيها تشغيل A1000 على مدار 24 ساعة، يُوصى بنهج «أولوية الطاقة الشمسية + استكمال العجز من الشبكة + التخزين لاحتياطي انقطاع الكهرباء»، بدلاً من تصميم نظام مستقل تماماً عن الشبكة. وباستخدام ألواح بقدرة 650 واط وأبعاد 2384 × 1303 مم كمثال، يمكن بدء التقديرات من 100 لوح شمسي (65 كيلوواط ذروة) + تخزين ببطاريات فوسفات حديد الليثيوم بسعة 150 كيلوواط ساعة؛ ولتغطية انقطاع يقارب 12 ساعة، يمكن زيادة التخزين إلى 250 كيلوواط ساعة. هذه ليست مواصفات نهائية للمعدات، ولا ضماناً لعدم انقطاع الكهرباء طوال العام أو لإنتاج كمية مياه ثابتة.

1. مياه الطوارئ خلال إل نينيو: الاستخدام وحدود القدرة

تشير هيئة الأرصاد الجوية الفلبينية PAGASA إلى أن إل نينيو قد يزيد مخاطر انخفاض الأمطار والجفاف والفترات الجافة في بعض المناطق، لكن الأعاصير والأنظمة الجوية الأخرى قد تظل تجلب أمطاراً غزيرة. لذلك يجب أن تراعي خطة مياه الطوارئ نقص المياه وانقطاع الكهرباء والرياح القوية وتصريف المياه وصيانة المعدات معاً، وألا تعتبر إل نينيو مرادفاً لطقس مشمس باستمرار.

يمكن استخدام A1000 مصدراً تكميلياً للمياه بعد تقييم الموقع، لنقاط مياه الشرب المجتمعية أو المدارس أو المخيمات أو غيرها من مواقع الاستخدام ذات الأولوية. قد يقلل الجفاف أو انخفاض رطوبة الهواء أيضاً إنتاج المياه من الهواء؛ فلا يجوز الترويج له كمصدر مياه غير محدود لا يتأثر بالطقس، ولا سيما استبدال كامل احتياجات مجتمع من المياه المنزلية أو الزراعية دون تحقق.

2. كهرباء التشغيل على مدار 24 ساعة: الشبكة تغطي العجز المعتاد

قدرة الدخل المذكورة في وثائق A1000 هي 12.3 كيلوواط؛ وعند التشغيل المتواصل بهذه القدرة لمدة 24 ساعة، يستهلك الجهاز الرئيسي 295.2 كيلوواط ساعة/يوم. تعتمد هذه الخطة مؤقتاً تقديراً قدره 13 كيلوواط و312 كيلوواط ساعة/يوم؛ والزيادة البالغة 0.7 كيلوواط مخصصة فقط للمعدات المساعدة، ويجب قياس الاستهلاك الفعلي لمضخات المياه وتكييف نظام التخزين ووحدات التحكم وغيرها ثم جمعه. القدرة الواردة في الوثائق ليست متوسط قدرة يومياً تم التحقق منه، ويمكن استخدام سجلات عداد الموقع للتحسين لاحقاً.

• نهاراً: تغذي الطاقة الشمسية الجهاز الرئيسي أولاً، ثم يشحن الفائض البطارية وفق استراتيجية تحافظ على حالة شحن SOC للطوارئ؛ ويُحد إنتاج الطاقة غير المطلوبة، أو يُستخدم حل مناسب للربط بالشبكة بعد الحصول على الإذن المحلي.
• ليلاً وفي الأجواء الغائمة أو الممطرة: تستكمل الشبكة العجز كالمعتاد، ولا يلزم نقل كامل استهلاك الليل إلى البطارية.
• عند انقطاع الكهرباء: تُعزل الشبكة، وتدعم الأحمال الحرجة منظومة تخزين قادرة على تشكيل الشبكة ومتوافقة مع الطاقة الشمسية. لا يستطيع العاكس العادي المرتبط بالشبكة الاستمرار تلقائياً في التغذية عند انقطاعها.
• تخزين المياه: تُخزن المياه المنتجة في خزان صحي لتخفيف أثر التوقفات القصيرة في الإنتاج؛ ولا يزيد الخزان القدرة اليومية للجهاز الرئيسي على إنتاج المياه.

3. كم لوحاً شمسياً بقدرة 650 واط نحتاج؟

تختلف الموارد بين جزر الفلبين ومدنها وفصولها. يستشهد عرض Energypedia لتطوير المشروعات الشمسية في الفلبين بمورد تقريبي يبلغ 4.5–5.5 كيلوواط ساعة/م²/يوم، ولا يمكن اعتباره مباشرة ضماناً لكل موقع. تستخدم هذه التقديرات 4.0 ساعات شمس ذروة ومعامل فعالية 80% من الألواح حتى قضيب توزيع التغذية لمقارنة التجهيزات، وليس باعتبارها أدنى قيمة على مدار العام في الفلبين. لا يشمل هذا المعامل خسائر نقل الطاقة اللاحق عبر البطارية؛ ويجب أيضاً التحقق من الاتجاه والتظليل ودرجة الحرارة والحد من الإنتاج والاستهلاك الذاتي للمعدات.

تقدير الطاقة اليومية = عدد الألواح × 0.65 كيلوواط ذروة × 4.0 ساعات × 0.80.

الجدول يقارن إجمالي الطاقة، ولا يمثل نسبة الاستهلاك الذاتي الفعلية أو توفير فاتورة الكهرباء أو تغطية شمسية مضمونة. في خيار 100 لوح، حتى مع الاستفادة الفعالة من كامل التوليد وتجاهل الخسائر اللاحقة، تظل الشبكة مطالبة بتوفير ما لا يقل عن نحو 104 كيلوواط ساعة يومياً. ويزداد استهلاك الشبكة إذا حدث فائض شمسي ظهراً أو امتلأ التخزين أو حالت المحافظة على الاحتياطي دون نقل الطاقة بين الفترات بشكل كافٍ. عند غياب أحمال نهارية أخرى، ينبغي إجراء محاكاة ساعة بساعة لعدد 80–120 لوحاً لتجنب الحد الكبير من الإنتاج لمجرد زيادة القدرة المركبة.

مساحة اللوح الواحد هي 2.384 × 1.303 = 3.106352 م². المساحة الصافية لعدد 100 لوح هي 310.6 م²، ويمكن مبدئياً تخصيص نحو 405–500 م² للتخطيط؛ أما 120 لوحاً فمساحتها الصافية 372.8 م²، مع تخصيص مؤقت لنحو 485–600 م². يعتمد التخصيص على معامل تقديري يقارب 1.3–1.6، وليس معيار توزيع عاماً؛ ويجب تصميم ممرات مكافحة الحريق ومقاومة رياح الأعاصير والتحمل الإنشائي ومسافات الصيانة وفق الموقع.

4. مع توفر الشبكة، تُحدد البطارية حسب مدة انقطاع الكهرباء

تخصص هذه الخطة التخزين أساساً لاحتياطي انقطاع الكهرباء، ولا تفترض بعد الآن الحاجة إلى بطارية 300 كيلوواط ساعة لتغطية كامل استهلاك الليل المعتاد. افتراضات التقدير هي عمق تفريغ 90%، وكفاءة تفريغ من البطارية إلى التيار المتردد 94%، وسعة متبقية 90%:

السعة الاسمية المطلوبة = 13 كيلوواط × ساعات الاحتياطي ÷ (0.90 × 0.94 × 0.90).

وفق هذه الافتراضات، توفر بطارية 150 كيلوواط ساعة نحو 114.2 كيلوواط ساعة من طاقة التيار المتردد، وتدعم حملاً بقدرة 13 كيلوواط لمدة تقارب 8.8 ساعات؛ وتوفر بطارية 250 كيلوواط ساعة نحو 14.6 ساعة. تبدأ كل المدد من شحن كامل مع إمكانية الاستفادة الكاملة من نطاق SOC المحدد. ويؤدي انخفاض SOC الابتدائي أو وجود أحمال إضافية أو تدهور أكبر إلى تقصيرها. السعة المتبقية 90% مجرد نقطة تقديرية، وليست ضماناً عند نهاية العمر. قد تطيل الطاقة الشمسية التشغيل أثناء الانقطاع، لكن سعة الاحتياطي لا تعتمد على حتمية وجود الشمس.

يجب الحفاظ على SOC للطوارئ في استراتيجية التحكم، وتحديد السعة المستخدمة لنقل الأحمال المعتاد والسعة المخصصة للانقطاع. إذا أُفرغت البطارية كل ليلة، فلا يمكن في الوقت نفسه التعهد باحتياطي كامل لمدة 8 ساعات عند انقطاع الكهرباء في الصباح الباكر التالي. وإذا كانت طاقة الطوارئ مطلوبة في أي وقت، فينبغي مراعاة هامش SOC إضافي أو سعة محجوزة مستقلة.

5. التوافق الكهربائي في الفلبين: تحقق أولاً من 60 هرتز والجهد ثلاثي الطور

تذكر وثائق Meralco الفنية تردد 60 هرتز ومستويات تغذية تشمل 400/230 فولت و460 فولت، لكن لا يجوز اعتبار ظروف نطاق خدمتها ممثلة لكل موقع في البلاد. تتعلق وثائق A1000 الحالية بتجهيزات توريد مختلفة: 380–400 فولت/50 هرتز أو 440–460 فولت/60 هرتز. إذا كان الموقع يعمل عند 400 فولت/60 هرتز، فلا يجوز افتراض مطابقته مباشرة لأي إصدار متاح؛ ويجب أن يؤكد المورد كتابياً الطراز أو الحل المتوافق. المحول العادي لا يغير التردد، كما لا يجوز اعتبار أي جهاز لتغيير التردد ضماناً لتوافق الجهاز بأكمله.

• تأكد من توفر شبكة ثلاثية الطور، وليس مجرد تغذية منزلية أحادية الطور؛ ويجب أن تغطي القدرة الجهاز الرئيسي والمعدات المساعدة وإعادة شحن البطارية في الوقت نفسه.
• يمكن بدء مقارنة وحدات تحويل طاقة التخزين PCS ثلاثية الطور أو الأنظمة الهجينة من فئة 30–50 كيلوواط. ويجب التحقق منفرداً من القدرة المستمرة والقدرة بالكيلوفولت أمبير وتيار بدء الضاغط ومدة التحميل الزائد، دون ضمان البدء بمعامل مضاعفة ثابت.
• قدرة ألواح تيار مستمر تبلغ 65–78 كيلوواط ذروة لا تعني إمكانية توصيلها بالكامل بعاكس واحد بقدرة 30 كيلوواط. تحقق بشكل مستقل من مدخل PV وتيار MPPT وقدرة الشحن والتوافق مع التشغيل المستقل عن الشبكة.
• يتطلب التحويل عند الانقطاع عزلاً مطابقاً للاشتراطات وحماية من التشغيل الجزيري وتأريضاً ووسائل حماية. ويجب التحقق من إمكان التحويل دون انقطاع بناءً على أداء النظام ومدة التوقف المسموح بها للجهاز الرئيسي. وإلا فيجب التصميم لإيقاف متحكم به وإعادة تشغيل مؤجلة، دون ادعاء انعدام الانقطاع.
• يجب أن يتحقق مُركّب محلي مؤهل من متطلبات شركة الكهرباء للربط بالشبكة أو منع تصدير الطاقة أو تصديرها. ولا يتعهد هذا النص بإذن للتصدير أو بعائد مالي.

6. يجب قبول إنتاج مياه الطوارئ والخزان كلٌّ على حدة

ينتمي A1000 إلى فئة سعة 1000 لتر/يوم، ويبلغ إنتاجه المرجعي 965 لتر/24 ساعة (30 درجة مئوية، ورطوبة نسبية 80%)؛ وليس ذلك ضماناً في كل بيئة بالفلبين. يجب تحديد الإنتاج اليومي القابل للاستخدام وفق أدنى رطوبة في موسم الجفاف ودرجة الحرارة والتهوية وسجلات التشغيل المستمر. دعم الكهرباء للتشغيل 24 ساعة لا يعني إنتاجاً ثابتاً قدره 1000 لتر يومياً.

يُختار خزان المياه حسب الاحتياج اليومي الفعلي للطوارئ ومدة الاحتياطي المخططة والتنظيف والتطهير وتجدد المياه. فمثلاً، عند استهلاك فعلي قدره 1000 لتر يومياً، يتطلب احتياطي يومين حجماً صافياً قابلاً للاستخدام قدره 2000 لتر، لكن إمكانية إعادة ملئه في الوقت المناسب تعتمد على الإنتاج المقاس. يتطلب الاستخدام للشرب التحقق من جودة المياه وإدارة النظافة؛ ولا تكفي قراءة TDS وحدها لإثبات سلامة الشرب. ويُنصح أيضاً بالإبقاء على مصدر خارجي لمياه الطوارئ وخطة للتوزيع.

7. يُوصى بمقارنة تجهيزين أولاً

هذان خياران للمقارنة على أساس «توفر الشبكة»، وليسا مدة احتياطي حددها المستخدم بالفعل. إذا كان الانقطاع نادراً جداً، يمكن تقليل التخزين أكثر؛ وإذا كان يستمر غالباً 24 ساعة، فينبغي زيادة التخزين أو إضافة مولد وإعادة حساب القدرة على إعادة الشحن. لم تعد 200–220 لوحة شمسية مع تخزين 300 كيلوواط ساعة، التي طُرحت سابقاً لفكرة الاستقلال التام عن الشبكة، التوصية الافتراضية لهذا المشروع، لكن يمكن تقييم التجهيزات الأكبر بشكل مستقل لتحقيق تغطية شمسية أعلى أو استقلالية أطول.

الأسئلة الشائعة

الخطوة التالية: تأكيد بيانات الموقع

يلزم تحديد المدينة الفلبينية وشركة الكهرباء والجهد ثلاثي الطور والتردد في الموقع والقدرة الكهربائية المتاحة ومدة الانقطاع المعتادة ومساحة التركيب ودرجة الحرارة والرطوبة في موسم الجفاف واستهلاك A1000 المقاس. يتطلب تحديد عدد الألواح على التوالي والتوازي بيانات Voc وVmp وIsc وImp ومعاملات الحرارة كاملة، ولا يمكن تحديده من قدرة 650 واط والأبعاد فقط.

المصادر: إرشادات PAGASA للطقس وإل نينيو؛ عرض موارد تطوير الطاقة الشمسية في الفلبين؛ توضيح Meralco لجهود التغذية؛ وثائق Meralco الفنية لجودة القدرة الكهربائية؛ مواصفات منتج A1000. جميع قيم الكفاءة وقدرة المعدات المساعدة والمساحات المخصصة افتراضات للخطة، وليست نتائج قياسات ميدانية.

استشرنا بشأن خطة مياه الطوارئ خلال إل نينيو · تعرف على استهلاك أجهزة إنتاج المياه من الهواء للكهرباء