פתרון כיסוי סולארי לתחנת בסיס

פתרונות שכבת כיסוי סולארית לתחנות בסיס משלבים את האופי הנקי והמתחדש של אנרגיה סולארית עם דרישות ההספק הגבוהות של תחנות בסיס תקשורת, ומציעים יתרונות משמעותיים ואפשרויות יישום רחבות.

תכונות הליבה:

• אין הפרעה לאספקת החשמל הקיימת
• שילוב יחידות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות בתשתית אספקת החשמל הקיימת באמצעות צימוד DC
• שימוש עדיף באנרגיה סולארית להפעלת העומס

א. רכיבי המערכת

מערכת שכבת הסולארית של תחנת הבסיס מורכבת בעיקר ממערך פוטו-וולטאי (פאנלים סולאריים), בקר סולארי (כגון בקר MPPT), סוללת אנרגיה מתחדשת, תושבות הרכבה פוטו-וולטאיות וכבלי חלוקת חשמל. יחד, רכיבים אלה יוצרים מערכת אנרגיה ירוקה בלולאה סגורה יעילה, חכמה ואמינה ביותר. ארכיטקטורת המערכת נועדה לאזן בין יעילות ייצור חשמל, בטיחות תפעולית וקלות תחזוקה, תוך הבטחת אספקת חשמל יציבה במגוון רחב של סביבות מורכבות.

II. עקרון פעולה

• קצירת אנרגיה סולארית: מערך פוטו-וולטאי (פאנלים סולאריים) מייצר זרם ישר (DC) כאשר הוא נחשף לאור שמש.
• המרת חשמל: בקר מעקב אחר נקודות הספק מקסימליות (MPPT) ממיר ביעילות את הספק הישר שנוצר על ידי מערך הפוטו-וולטאי ומווסת את מתח וזרם המוצא כדי להתאים לדרישות החשמל של תחנת בסיס התקשורת.
• אגירת אנרגיה: האנרגיה החשמלית המומרת מסופקת תחילה לתחנת הבסיס של התקשורת, בעוד שהעודף מאוחסן בסוללה לשימוש בתקופות של חוסר אור שמש או בזמן ביקוש שיא לחשמל.
• ניטור חכם: המערכת מצוידת ביכולות ניטור מרחוק, המאפשרות ניטור בזמן אמת של מצב הפעולה ותפוקת החשמל של מערכת האנרגיה הסולארית על מנת להבטיח פעולה יציבה ואספקת חשמל יעילה.

ג. מאפייני הפתרון

פתרון זה הוכיח את יציבותו ואת יכולת ההסתגלות שלו במגוון סביבות מורכבות. בין אם באזורים עירוניים צפופי אוכלוסין, אזורים מרוחקים ללא רשת חשמל, או על גבי מגדלי תקשורת עם שטח מוגבל, הוא מאפשר פריסה יעילה ותפעול יציב.

• יעילות גבוהה וחיסכון באנרגיה: על ידי אימוץ מצב אספקת חשמל ישירה של DC, הפתרון נמנע מהפסדי המרה של עד 15% מ-AC ל-DC, כפי שנמצא במערכות AC מסורתיות. יעילות הקישור הכוללת היא ≥95%, עם יעילות מקסימלית נמדדת של עד 98.3%. אתר טיפוסי יכול לחסוך כ-2,920 קוט"ש חשמל בשנה, כאשר רווחי ייצור החשמל גדלים ב-10%-30% בהשוואה לפתרונות AC.
• הפחתת עלויות: ניתן להפחית את עלויות החשמל השנתיות לכל אתר בעד 12,000 יואן, עם תקופת החזר של כ-5.5 שנים; תקופה זו מתקצרת עוד יותר בשילוב עם סובסידיות מקומיות. לא נדרשים היתרי חיבור לרשת, ותהליך הפריסה פשוט יותר, מה שמפחית משמעותית את עלויות העסקה הרגולטוריות.
• אמינות גבוהה: בתנאי אור יום, המערכת יכולה לשמור על אספקת חשמל במהלך הפסקות חשמל ברשת; בשילוב עם אגירת אנרגיה, היא יכולה לפעול במשך למעלה מ-3.5 ימים במזג אוויר מעונן או גשום. ניסויי שטח מראים הפחתה של למעלה מ-80% בצורכי ייצור חשמל לחירום, מה שמפחית משמעותית את הסיכון להפסקות חשמל בתחנות ומבטיח פעילות רציפה של הרשת.
• יתרונות סביבתיים יוצאי דופן: תחנה אחת המצוידת ב-18 מודולי SPV צפויה לייצר 7,671 קוט"ש בשנה, שווה ערך להפחתה של 4.374 טון של פליטות פחמן דו-חמצני; אם ניקח לדוגמה פרויקט כלל-מחוזי בליאונינג, ניתן להפחית את פליטות הפחמן השנתיות ב-267,000 טון, ובכך לתרום תרומה משמעותית לסביבה.
• התקנה קלה ויכולת הסתגלות חזקה: תהליך ההתקנה השדרוג יכול להתבצע ללא הפסקות חשמל והוא תואם למערכות חשמל קיימות של יצרנים ודגמים שונים. מתאים למגוון תרחישי התקנה, כולל גגות, חזיתות מגדלים ומדפים המותקנים על הקרקע, ומציע גמישות פריסה גבוהה.
• יישור מדיניות חזק: מודל "ייצור עצמי לצריכה עצמית" אינו כפוף למגבלות אישור חיבור לרשת. הוא עומד בדרישת היעד של משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע לכיסוי פוטו-וולטאי של מעל 30% עבור תחנות בסיס חדשות, תואם את כיוון המדיניות הלאומית לפיתוח אנרגיה מבוזרת, ומאפשר פריסה מהירה בקנה מידה גדול.

IV. תרחישי יישום

מערכת Base Station Solar Overlay מתאימה למגוון תרחישי תחנות בסיס תקשורת, כולל תחנות בסיס מאקרו, תחנות בסיס מיקרו ותחנות בסיס 4G/5G. מערכת זו מדגימה את יתרונותיה הייחודיים, במיוחד באזורים מרוחקים שבהם רשת החשמל הארצית אינה זמינה או שאספקת החשמל אינה יציבה. באמצעות מודל צריכת אנרגיה חכם של "ייצור עצמי וצריכה עצמית עם צריכה מקומית", פתרון זה מפחית ביעילות את התלות ברשת ומספק תמיכה יציבה ואמינה בחשמל לתחנות בסיס תקשורת.

V. סיווג של פתרונות ספציפיים

1. סיווג לפי תרחיש התקנה וניצול שטח

פתרון לערום על הגג

• תרחישים רלוונטיים: תחנות בסיס מאקרו וצמתי צבירה הממוקמים על גגות של חדרי ציוד עצמאיים או על גבי מדפי שרתים.
• מאפיינים: ניצול שטח פנוי בגג הקיים של חדר הציוד להתקנת מודולים פוטו-וולטאיים. זוהי צורת ההערמה המסורתית ביותר, עם בנייה פשוטה יחסית; עם זאת, קיבולת ההתקנה מוגבלת על ידי שטח הגג ויכולת נשיאת העומס.

פתרון לערום מגדלים/תורן

• תרחישים רלוונטיים: אזורים עירוניים צפופי אוכלוסין, אזורים מוגבלים בקרקע ואתרי ארונות חיצוניים ללא חדרי ציוד עצמאיים.
• מאפיינים: מודולים פוטו-וולטאיים מותקנים אנכית או בזווית על גוף מגדלי תקשורת, עמודי תמיכה או כיסויים אסתטיים (כלומר, "הערמת מגדלים מינימליסטית").
• יתרונות: אינו תופס שטח נוסף על הקרקע או על הגג, מה שנותן מענה לאתגר "חוסר קרקע זמינה" באזורים עירוניים; התקנה אנכית מציעה עמידות טובה לרוח ופחות נוטה להצטברות אבק.

פתרון לערום חזיתות/קירות

• תרחישים רלוונטיים: משטחים אנכיים כגון קירות חיצוניים של חדר ציוד, קירות היקפיים של האתר ומחסומי רעש.
• מאפיינים: ניצול משטחי בנייה אנכיים המקיפים את האתר להתקנת פאנלים פוטו-וולטאיים כמקור אנרגיה משלים.

2. סיווג לפי שיטת צימוד חשמלי

צימוד DC / ערימה ישירה של DC

• עיקרון: הזרם הישיר (DC) הנוצר על ידי מערכת ה-PV מומר ישירות לזרם ישר סטנדרטי של 48 וולט- DC הנדרש על ידי ציוד תקשורת באמצעות בקר DC (ממיר DC/DC) ומוזן לפס ה-DC של האתר.
• מאפיינים:
• יעילות גבוהה ביותר: מבטל הפסדי אנרגיה מתהליך ההמרה המשני "DC-AC-DC".
• קל ליישום: אין צורך לשנות את ארכיטקטורת ספק הכוח הקיימת AC; הוא מתחבר ישירות במקביל למערכת ספק הכוח הממותג, ומציע "חבר והפעל"
• בחירה מרכזית: הגישה הנפוצה ביותר כיום בשיפוצים לחיסכון באנרגיה עבור תחנות בסיס תקשורת.

פתרון לערום AC (צימוד AC)

• עיקרון: חשמל פוטו-וולטאי מומר למתח חילופין (AC) באמצעות ממיר, מוזן ללוח חלוקת החשמל של האתר, ולאחר מכן מומר למתח ישר באמצעות מודול מיישר כדי להפעיל את העומס.
• מאפיינים: מתאים לאתרים גדולים או תרחישים הדורשים אספקת חשמל בו זמנית לעומסי AC כגון מיזוג אוויר; עם זאת, היעילות נמוכה במקצת מצימוד DC בעת הזנת עומסים הקשורים לתקשורת בלבד.

3. סיווג לפי תפקוד מערכתי ומטרות אבולוציוניות

פתרון בסיסי לערום PV

• המטרה: אך ורק לחסוך בחשמל.
• רכיבים: מודולי PV + בקר חימום PV.
• היגיון: משתמש באנרגיה פוטו-וולטאי כאשר אור השמש זמין וחזר אוטומטית לחשמל מרשת החשמל כאשר אינו זמין. בעיקר מפחית את עלויות החשמל (OPEX).

פתרון לערום PV + אחסון

• מטרה: חיסכון באנרגיה + שיפור כוח גיבוי.
• רכיבים: סוללת ליתיום-יון + סוללת פוטוולטאית / בקר ערימה של סוללות פוטוולטאיות + מערכת ניהול אנרגיה חכמה.
• היגיון: אנרגיה פוטו-וולטאית מקבלת עדיפות לעומסים, כאשר עודפי חשמל מאוחסנים בסוללות ליתיום; במהלך הפסקות רשת, החשמל מסופק על ידי הסוללות. זה מאפשר "גילוח שיא ומילוי עמק" (טעינה בשעות שפל באמצעות חשמל מרשת זולה או PV, ופריקה בשעות שיא) ומאריך את זמן הריצה של הגיבוי.

פתרון משולב של אחסון PV-סולר/אחסון PV-רשת (פתרון משולב היברידי)

• מטרה: קיימות מקסימלית ואמינות גבוהה (נמצא בשימוש נפוץ באזורים עם מחסור בחשמל או באתרי 5G בעלי צריכת אנרגיה גבוהה).
• רכיבים: PV + אגירת אנרגיה + מערכת שיגור חכמה (עשויה לכלול ממשק גנרטור דיזל).
• היגיון: מערכת ה-EMS שולחת באופן חכם ארבעה מקורות אנרגיה: אנרגיה פוטו-וולטאית, אחסון, רשת (חשמל תשתיות) ודיזל (גנרטור).