در دنیای مدرن، برق به ضروری ترین نیاز زندگی روزمره ما تبدیل شده است. با این حال، شبکه برق اولیه همیشه قابل اعتماد نیست. ممکن است در طوفان، خاموشی یا مشکلات فنی از کار بیفتد. در چنین لحظاتی، یک ریزشبکه راه حل عالی را ارائه می دهد. اما آیا تا به حال از خود پرسیده اید: ریزشبکه چیست و چگونه کار می کند؟ درک نحوه عملکرد یک ریزشبکه ضروری است.
این به ما کمک می کند تا ببینیم چرا به یک راه حل قدرتمند برای انرژی قابل اعتماد و پاک تبدیل می شود. ریزشبکه در اصل نسخه کوچکتری از شبکه برق سنتی است. انعطاف پذیری و استقلال بیشتری را ارائه می دهد. اگر در سیستم ریزشبکه تازه کار هستید، لازم نیست نگران باشید! این راهنما نگاهی دقیقتر به ریزشبکهها، اجزای آنها و نحوه عملکرد آنها خواهد داشت. بنابراین، بیایید شروع کنیم!
ریزشبکه چیست؟
بیایید ابتدا تعریف ریزشبکه را به زبان ساده بفهمیم!
ریزشبکه یک سیستم انرژی کوچک است. این سیستم برق تولید می کند و به یک منطقه محلی می رساند. می تواند با شبکه برق اولیه کار کند یا در صورت نیاز به تنهایی کار کند. ریزشبکه ها از منابع مختلفی مانند پنل های خورشیدی و ژنراتورها و همچنین باتری ها برای ذخیره سازی استفاده می کنند.
برای درک بهتر، اجازه دهید ابتدا به شبکه برق اولیه ای که هر روز استفاده می کنید فکر کنیم. مناطق وسیعی را با آوردن برق از نیروگاه های دور تحت پوشش قرار می دهد. درسته؟ با این حال، یک ریزشبکه بر روی یک منطقه کوچکتر تمرکز می کند و برق را نزدیکتر به افرادی که از آن استفاده می کنند تولید می کند. این باعث اطمینان بیشتر آن می شود، به خصوص در مواقع اضطراری که شبکه اصلی از کار می افتد.
یکی از ویژگی های کلیدی ریزشبکه انعطاف پذیری آن است. می تواند به شبکه اصلی متصل شود و در صورت نیاز از پشتیبانی آن استفاده کند. با این حال، همچنین می تواند به "حالت جزیره" تغییر کند و به طور مستقل عمل کند. به عنوان مثال، اگر طوفان شبکه مرکزی را قطع کند، ریزشبکه می تواند چراغ ها و وسایل برقی را روشن نگه دارد.
ریزشبکه ها نیز به یک منبع انرژی محدود نمی شوند. آنها می توانند از ترکیبی از پنل های خورشیدی، توربین های بادی، ژنراتورهای دیزلی یا حتی سیستم های آبی کوچک استفاده کنند. با این حال، امروزه در بسیاری از نقاط جهان، ریزشبکه های خورشیدی به محبوب ترین انتخاب تبدیل شده اند. چرا؟ دلیل آن این است که آنها برق تمیز، تجدیدپذیر و مقرون به صرفه- ارائه می دهند.
اجزای اصلی یک ریزشبکه
یک سیستم ریزشبکه از چندین بخش کلیدی تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا تولید کنند. بنابراین بیایید قسمت های اولیه یک ریزشبکه خورشیدی را بررسی کنیم.
منابع تولید برق:این جایی است که برق از آنجا می آید. در بسیاری از ریزشبکه های مدرن، پنل های خورشیدی منبع اولیه هستند. با این حال، منابع دیگری مانند توربین های بادی، ژنراتورهای دیزلی یا سیستم های آبی کوچک نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند. نقش منبع تولید، ایجاد الکتریسیته کافی برای رفع نیازهای منطقه ای است که ریزشبکه به آن خدمات می دهد.
سیستم ذخیره انرژی:همانطور که می دانید، خورشید همیشه نمی تابد. از این رو، ریزشبکه ها به راهی برای صرفه جویی در مصرف برق اضافی برای استفاده بعدی نیاز دارند. این جایی است که باتری ها وارد می شوند. باتری ها انرژی را در زمان تولید بالا ذخیره می کنند. با این حال، زمانی که تقاضا زیاد است یا تولید کم است، آن را آزاد می کنند. بدون یکمحلول ذخیره انرژی، یک ریزشبکه قابل اعتماد نخواهد بود.
شبکه توزیع:الکتریسیته ای که تولید و ذخیره می شود باید به دست کاربران برسد. این کار از طریق سیستم توزیع انجام می شود. این شامل سیمها، ترانسفورماتورها و کلیدهایی است که برق را از منبع به مصرفکنندگان منتقل میکنند. در یک ریزشبکه، سیستم توزیع کوچکتر و محلی تر است. این امر مدیریت آن را سریعتر و آسان تر می کند.
سیستم کنترل:یک ریزشبکه به یک سیستم نوآورانه برای مدیریت نحوه جریان الکتریسیته نیاز دارد. سیستم کنترل مانند مغز است. تصمیم می گیرد چه زمانی از انرژی خورشیدی استفاده شود، چه زمانی از باتری ها استفاده شود و چه زمانی به منابع پشتیبان سوئیچ شود. همچنین به ریزشبکه کمک می کند تا بداند آیا باید به شبکه اصلی متصل بماند یا به طور مستقل کار کند.
بارها:در نهایت، برق تولید شده باید به یک هدف عمل کند. «بارها» وسایل و مکان هایی هستند که از برق استفاده می کنند. در یک ریزشبکه خورشیدی، بارها می توانند شامل خانوارها، مدارس، بیمارستان ها، مغازه ها یا صنایع باشند.
ریزشبکه چگونه کار می کند؟: راهنمای گام به گام-به-!
همانطور که در بالا ذکر کردم، یک ریزشبکه خورشیدی محلی و انعطاف پذیر است. این سیستم با تولید برق در نزدیکی افرادی که به آن نیاز دارند عمل می کند. با توجه به این وظیفه، ریزشبکه کمی متفاوت از شبکه های بزرگ سنتی کار می کند. پس بیایید به بررسی و بررسی نحوه عملکرد یک ریزشبکه خورشیدی بپردازیم.
مرحله 1: تولید برق
اولین قدم در ریزشبکه تولید برق است. بدون تولید، سیستم نمی تواند کار کند. پس چگونه برق تولید می کنند؟ در واقع، در یک ریزشبکه خورشیدی، نور خورشید بر روی یک صفحه خورشیدی می افتد و حاوی ذرات انرژی کوچکی به نام فوتون است. این فوتون ها به سطح صفحه خورشیدی برخورد می کنند. این سطح از ماده خاصی به نام نیمه هادی ها (سیلیکون) ساخته شده است.
در داخل پنل خورشیدی، این فوتون ها الکترون های موجود در سیلیکون را تحریک می کنند و شروع به حرکت می کنند. هنگامی که این الکترون ها شروع به حرکت می کنند، جریان الکتریکی ایجاد می کنند. در ابتدا جریان تولید شده جریان مستقیم (DC) است. اما اکثر خانه ها و لوازم خانگی ما با جریان متناوب (AC) کار می کنند. بنابراین، ریزشبکه خورشیدی از دستگاهی به نام اینورتر میکروشبکه برای تبدیل DC به AC استفاده می کند.
مرحله 2: تامین برق برای کاربران محلی
هنگامی که برق در یک ریزشبکه تولید می شود، وظیفه بزرگ بعدی این است که آن را ایمن به مصرف کنندگان برساند. به این فرآیند توزیع توان می گویند. این کار از طریق خطوط توزیع محلی کوچک در داخل ریزشبکه انجام می شود. این خطوط بسته به محل راه اندازی ریزشبکه به خانه ها، ادارات، بیمارستان ها و سایر مکان ها متصل می شوند. برق در یک ریزشبکه نیازی به سفر دور ندارد.
بنابراین، اتلاف انرژی کمتری وجود دارد که سیستم را قابل اعتمادتر و مقرون به صرفهتر-میکند. مزیت مهم دیگر این است که ریزشبکه می تواند عرضه و تقاضا را متعادل کند. چگونه؟ در طول روز، صفحات خورشیدی ممکن است برق اضافی تولید کنند. این نیرو می تواند بلافاصله توسط خانه های محلی استفاده شود یا در باتری ها برای استفاده در شب ذخیره شود.
مرحله 3: ذخیره انرژی اضافی
وقتی یک ریزشبکه بیشتر از آنچه مردم در آن لحظه استفاده میکنند برق تولید میکند، نیروی اضافی هدر نمیرود. در عوض، برای استفاده بعدی ذخیره می شود. این بسیار مهم است زیرا تقاضای انرژی در طول روز تغییر می کند. به عنوان مثال، در طول روز، صفحات خورشیدی ممکن است مقدار زیادی برق تولید کنند. با این حال، در شب هیچ نور خورشید وجود ندارد.
بنابراین، بدون ذخیره باتری، این انرژی اضافی در طول روز از بین می رود. رایج ترین راه برای ذخیره برق در ریزشبکه از طریق باتری ها است. آنها انرژی اضافی را جمع آوری می کنند و آن را تا زمانی که نیاز باشد ایمن نگه می دارند. بعداً، هنگامی که تقاضا افزایش می یابد، برق ذخیره شده می تواند دوباره به سیستم آزاد شود. این باعث می شود کل ریزشبکه خورشیدی قابل اعتمادتر و پایدارتر باشد.
مرحله 4: استفاده از انرژی ذخیره شده در صورت نیاز
هنگامی که انرژی اضافی به طور ایمن در باتری ها ذخیره می شود، تبدیل به یک منبع انرژی پشتیبان می شود که می تواند در هر زمان مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، هنگامی که شبکه اصلی از کار می افتد، انرژی ذخیره شده می تواند برای پاسخگویی به تقاضا آزاد شود. چگونه؟ اساساً الکتریسیته به شکل انرژی شیمیایی در باتری ها ذخیره می شود. هنگامی که انرژی ذخیره شده مورد نیاز است، باتری از طریق یک واکنش شیمیایی معکوس می رود.
الکترون ها آزاد می شوند و از طریق یک مدار خارجی به عقب برمی گردند. این جریان الکترون ها همان چیزی است که ما آن را جریان الکتریکی می نامیم. به عبارت ساده، باتری انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند تا بتواند دستگاه ها را تغذیه کند. اما همانطور که در بالا گفتم، این جریان معمولاً جریان مستقیم (DC) است. بنابراین، یکاینورتر هیبریدیالکتریسیته را به شکل مناسب (AC) تبدیل می کند.
مرحله 5: کنترل هوشمند و سوئیچینگ
آخرین مرحله در نحوه کار یک ریزشبکه همه چیز در مورد مدیریت سیستم ریزشبکه است. این کار از طریق چیزی به نام کنترل کننده میکروگرید انجام می شود. کنترل کننده به طور مداوم بر تولید، ذخیره سازی و مصرف برق نظارت می کند. به عنوان مثال، پنل های خورشیدی انرژی زیادی در طول روز تولید می کنند.
ممکن است کنترلر مقداری از آن را برای شارژ باتری ها هدایت کند. بعداً، در شب، به طور خودکار به استفاده از انرژی ذخیره شده باتری تبدیل می شود. این فرآیند به آرامی و بدون هیچ تلاش دستی انجام می شود. یکی دیگر از وظایف مهم کنترلر، جابجایی بین شبکه اصلی و ریزشبکه است.
هنگامی که شبکه اصلی به طور معمول کار می کند، ریزشبکه اغلب متصل می ماند و برق را به اشتراک می گذارد. اما اگر خاموشی وجود داشته باشد، کنترل کننده به سرعت قطع می شود (به این حالت "جزیره" می گویند). این اطمینان حاصل می کند که ریزشبکه به تنهایی کار می کند. پس از بازگشت شبکه اصلی، سیستم کنترل به طور ایمن دوباره وصل می شود.
مزایای ریزشبکه ها
ریزشبکه ها مزایای متعددی برای جوامع و حتی کشورها به همراه دارند. آنها فقط تولید الکتریسیته نیستند، بلکه می خواهند انرژی قابل اطمینان تر و مقرون به صرفه تر شوند. بیایید برخی از مزایای رایج ریزشبکه خورشیدی را مورد بحث قرار دهیم.
1- منبع تغذیه قابل اعتماد
یکی از مهمترین مزایای ریزشبکهها این است که حتی زمانی که شبکه برق اولیه از کار بیفتد، برق را تامین میکنند. به عنوان مثال، در هنگام خاموشی، طوفان یا بلایای طبیعی، شبکه اولیه اغلب خاموش می شود. در چنین مواردی، ریزشبکه از شبکه اولیه جدا می شود و به تنهایی به کار خود ادامه می دهد. این باعث می شود آنها به ویژه برای بیمارستان ها، مدارس و مراکز اورژانس مفید باشند.
2- انرژی پاک و سبز
ریزشبکه ها اغلب از منابع تجدیدپذیر مانند پنل های خورشیدی یا توربین های بادی استفاده می کنند. این منابع مانند سوخت های فسیلی، محیط زیست را آلوده نمی کنند. ریزشبکه ها با تکیه بیشتر بر انرژی پاک به کاهش انتشار کربن کمک می کنند. این باعث می شود هوا تمیزتر شود که هم برای سیاره و هم برای سلامت عمومی مفید است.
3- استقلال انرژی
با یک ریزشبکه، جوامع مجبور نیستند فقط به شبکه مرکزی برق وابسته باشند. آنها می توانند برق خود را به صورت محلی تولید و کنترل کنند. این به آنها استقلال و کنترل بیشتری بر آینده انرژی خود می دهد. برای روستاهای دورافتاده، جزایر یا پایگاههای نظامی، این استقلال میتواند یک بازی-تغییرکننده باشد.
4- انعطاف پذیری و مقیاس پذیری
انعطاف پذیری به این معنی است که یک ریزشبکه را می توان به روش های مختلف طراحی کرد. برای مثال، یک ریزشبکه{1}} خورشیدی ممکن است فقط از پنلهای خورشیدی و باتری استفاده کند. با این حال، یکی دیگر ممکن است ژنراتورهای خورشیدی، بادی و دیزلی را ترکیب کند. می توان آن را برای نیازهای مختلف سفارشی کرد. به عبارت ساده، ریزشبکه برای تناسب با موقعیتهای مختلف خم میشود.
مقیاس پذیری به این معنی است که یک ریزشبکه می تواند در طول زمان بزرگتر یا کوچکتر شود. بیایید فرض کنیم یک دهکده کوچک فقط با چند پنل خورشیدی و باتری شروع می شود. با افزایش جمعیت یا افزایش نیاز به برق، ریزشبکه را می توان افزایش داد. چگونه؟ میتوانید پنلهای خورشیدی، باتریهای بیشتر یا حتی منابع جدیدی مانند توربینهای بادی را اضافه کنید.
5- صرفه جویی در هزینه
همانطور که می دانید ریزشبکه ها از انرژی های تجدیدپذیر استفاده می کنند و برق اضافی را در باتری ها ذخیره می کنند. این امر وابستگی به سوختهای فسیلی گران قیمت را کاهش میدهد که در هزینه صرفهجویی میکند. علاوه بر این، همانطور که در بالا گفتم، آنها به صورت محلی با خطوط توزیع کوچک استفاده می شوند. این باعث کاهش اتلاف انرژی می شود که معمولاً به دلیل سفر طولانی اتفاق می افتد. در نتیجه، ریزشبکه به طور موثرتری برق تولید می کند و هزینه ها را کاهش می دهد.
نتیجه گیری
ریزشبکه چیزی بیش از یک سیستم کوچک قدرت است. این روشی هوشمندانه برای تولید، ذخیره و استفاده از الکتریسیته نزدیک به جایی است که مردم به آن نیاز دارند. برخلاف شبکه مرکزی بزرگ، به جوامع محلی کنترل انرژی خود را می دهد. در این مقاله، من درباره همه چیز در مورد ریزشبکه ها، از کارکرد آنها گرفته تا مزایای آنها صحبت کرده ام.
به عنوان مثال، ریزشبکه ها مرحله به مرحله کار می کنند. این ریزشبکه های انرژی تجدیدپذیر با استفاده از پنل های خورشیدی یا توربین های بادی برق تولید می کنند. این سیستم ریزشبکه انرژی اضافی را در باتری ها ذخیره می کند. آنها برق را در خانه ها و مشاغل اطراف توزیع می کنند. علاوه بر این، مزایای آن مشخص است. همانطور که جهان به سمت راه حل های سبزتر حرکت می کند، آنها هم ثبات و هم پایداری را ارائه می دهند.