دراسة تُحاكي شبكة شمسية مستقلة لمدرسة ريفية في نيجيريا

أظهرت دراسة نمذجية حسابية أن نظاماً مستقلاً للطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين البطاريات يمكن أن يلبي بالكامل احتياجات الكهرباء وضخ المياه لمدرسة ثانوية ريفية في أكبوغو بولاية إينوجو النيجيرية.

أجرى الدراسة فينسنت أنايوتشوكو أني من المركز الوطني لأبحاث وتطوير الطاقة بجامعة نيجيريا في نسوكا، باستخدام منصة "هومر برو" لمحاكاة التحسين الهجين لمصادر الطاقة المتجددة.

تصميم النظام والحمل الكهربائي

قسمت المدرسة استهلاكها إلى حمل تيار متردد أساسي يشمل الإضاءة والأجهزة المكتبية والمعملية، وحمل تيار مستمر قابل للتأجيل لمضخة المياه الجوفية. بلغ الاستهلاك اليومي 21.53 كيلوواط/ساعة مع ذروة طلب 3.61 كيلوواط.

مكونات الشبكة الدقيقة المثلى

حددت المحاكاة التكوين الأمثل بمصفوفة شمسية بقدرة 7.64 كيلوواط، ومحول بقدرة 3.79 كيلوواط، ونظام تخزين يضم 20 وحدة بطارية فوسفات حديد الليثيوم (48 فولت) بسعة قابلة للاستخدام 76.8 كيلوواط/ساعة.

الأداء والموثوقية

أنتج النظام سنوياً 13,036 كيلوواط/ساعة، وغطى 100% من الطلب المتجدد، مع فائض سنوي 4,697 كيلوواط/ساعة. بلغ احتمال انقطاع الإمداد 0.000876، ما يعكس موثوقية 99.91%.

الجدوى الاقتصادية

بلغت التكلفة الرأسمالية الأولية 11.16 مليون نايرا، وتكلفة الطاقة المستوية 140.84 نايرا/كيلوواط/ساعة على مدى 25 عاماً. وفر النظام 67.38 مليون نايرا مقارنة بتوليد الديزل، مع فترة استرداد 0.9 سنة وعائد داخلي 116.5%.

تحليل الحساسية والقيود

أظهرت اختبارات الحساسية ثبات الأداء عند تغير الإشعاع الشمسي ونمو الحمل، مع انخفاض تكلفة الطاقة إلى 122.50 نايرا/كيلوواط/ساعة عند زيادة الإشعاع. أقرت الدراسة بحدود منهجية منها الاعتماد على تقديرات الحمل ومحاكاة حالة دراسية واحدة دون تحقق ميداني.