سوق الطاقة الكهروضوئية للاتصالات

نظرة عامة على السوق

من المتوقع أن يبلغ حجم سوق الاتصالات العالمية للطاقة الكهروضوئية معدل نمو سنوي مركب قدره 5.7٪ خلال الفترة المتوقعة.

الخلايا الشمسية، والتي تسمى أيضًا الخلايا الكهروضوئية، تحول ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء. الخلايا الكهروضوئية للاتصالات هي تقنية تركز ضوء الشمس على خلايا شمسية صغيرة عالية الكفاءة باستخدام أجهزة باعثة للضوء. تستخدم أنظمة الخلايا الكهروضوئية للاتصالات عادةً العدسات أو المرايا لتركيز ضوء الشمس على مناطق صغيرة من الخلايا الشمسية، والتي تتكون عادةً من زرنيخيد الجاليوم أو الجرمانيوم السليكوني. تهدف أنظمة الخلايا الكهروضوئية للاتصالات إلى تعزيز كمية الكهرباء التي يمكن إنتاجها من كمية معينة من ضوء الشمس. يجعل دمج أجهزة الاستشعار وأجهزة الإرسال وأجهزة الاستقبال في النظام من الممكن الاتصال بالألواح الشمسية. يصمم هذا العمل بنية شبكة اتصالات للمراقبة عن بعد لمرافق الطاقة الكهروضوئية الكبيرة.

من خلال تركيز ضوء الشمس على مساحة محدودة من الخلايا الشمسية، يمكن لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المركزة تحقيق كفاءات أعلى بكثير من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التقليدية، والتي تمتص ضوء الشمس على مساحة أكبر باستخدام الألواح المسطحة. الميزة الأساسية لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المركزة هي أنه يمكن دمجها مع أنظمة التتبع لتتبع مسار الشمس عبر السماء، وبالتالي زيادة الكفاءة. في المناطق ذات أشعة الشمس المباشرة الوفيرة، مثل الصحاري، يمكن لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المركزة توليد قدر كبير من الكهرباء. تتطلب المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي لمحطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة اتصالات ثنائية الاتجاه موثوقة مع زمن انتقال منخفض لتوفير معلمات كهربائية وبيئية دقيقة والسماح لمشغل النظام بتقييم الأداء وتحديد الظروف غير الطبيعية والأخطاء.

ديناميكيات السوق

محركات السوق

• الطلب المتزايد على الطاقة النظيفة

إن نمو سوق الطاقة الكهروضوئية للاتصالات مدفوع بالطلب المتزايد على مصادر الطاقة المتجددة. ومع تطلع العديد من الدول والمنظمات إلى تقليل بصمتها الكربونية، أصبحت تقنية الطاقة الكهروضوئية المركزية جذابة لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية. يعد النمو السكاني أحد الأسباب الرئيسية لزيادة كمية الطاقة التي نستهلكها. مع ارتفاع معدلات السكان واستهلاك الطاقة على مستوى العالم، هناك حاجة إلى زيادة إمدادات المياه والغذاء والطاقة لتلبية متطلبات جميع الناس بشكل مستدام.

قيود السوق

• التكلفة العالية المرتبطة بنظام الاتصالات

تلعب شبكة الاتصالات في نظام الطاقة الكهربائية دورًا حاسمًا في ضمان إمداد ثابت بالكهرباء من خلال نقل المعلومات. تُستخدم هذه المعلومات لتنظيم إنتاج محطات الطاقة ومنع انتشار انقطاع التيار الكهربائي عند حدوثه. عادةً ما تكون العاكسات هي المكون الأكثر تكلفة في تركيبات الطاقة الشمسية مقارنة بالألواح الشمسية.

يؤدي دمج نظام الاتصالات في نظام الطاقة الكهروضوئية إلى زيادة السعر الإجمالي للألواح. زيادة تكاليف الاتصالات لقد تطلبت أنظمة الطاقة الكهروضوئية أجهزة استشعار متخصصة، ووحدات تحكم، ومسجلات بيانات، وأجهزة أخرى لنقل البيانات وتحليلها. بالإضافة إلى ذلك، ستزداد تكاليف صيانتها وإصلاحها.

فرص السوق

• التقدم التكنولوجي

إن التقدم المستمر في تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية للاتصالات يخلق فرصًا لزيادة الإنتاجية والفعالية من حيث التكلفة. على سبيل المثال، يتم إنشاء تصميمات جديدة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية للاتصالات لتقليل حجم ووزن مكوناتها مع زيادة كمية ضوء الشمس التي يمكن التقاطها.

تحول العاكسات التيار الكهربائي المستمر (DC) الذي تولدها وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى كهرباء متناوبة (AC) لنقلها محليًا. تسمح العاكسات المتقدمة بكلا الاتجاهين من الاتصال بين العاكس وشركة المرافق الكهربائية. يمكن أن يساعد هذا في موازنة العرض والطلب إما تلقائيًا أو عن بُعد مع مشغلي المرافق. هذه الرؤية الثاقبة (والسيطرة المحتملة على) العرض والطلب تمكن المرافق من خفض التكاليف والحفاظ على استقرار الشبكة وتقليل احتمالية انقطاع التيار الكهربائي.

نطاق السوق

التحليل القطاعي

تقسيم حسب النوع

• نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة

الاتصالات خارج الشبكة تم استخدام أنظمة الطاقة الكهروضوئية في البداية في القرى النائية والمناطق الزراعية والجزر البحرية وغيرها من المواقع النائية لتوليد الكهرباء للاحتياجات اليومية الأساسية مثل الإضاءة والتلفزيون والراديو. نظام الطاقة الكهروضوئية غير المتصل بمرافق الكهرباء هو نظام خارج الشبكة. وهذا يشير إلى أن كل الطاقة المنتجة يتم تخزينها واستخدامها محليًا.

تعتمد أنظمة الطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي على الطاقة المخزنة في مجموعة بطاريات. تم تصميم العاكس المستقل خصيصًا لأنظمة الطاقة المستقلة ذات الكفاءة العالية. يستخرج الطاقة من البطارية لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. سيولد نظام الطاقة الكهروضوئية المستقل المصمم بشكل صحيح ما يكفي من الكهرباء لتلبية احتياجات المنزل طوال العام، حتى في منتصف الشتاء عندما تكون الأيام قصيرة ويكون هناك ضوء شمس أقل بكثير.

• نظام توليد الطاقة الهجين

نظام الطاقة الهجين هو نظام يستخدم نقطة اتصال واحدة لإنتاج الكهرباء من مصدرين أو أكثر، وعادة ما تكون متجددة. لا تستطيع الطاقة المقلوبة أبدًا تجاوز هذه العتبة، على الرغم من حقيقة أن إضافة قوى وحدات التوليد الهجينة أكبر من سعة الإطلاق.

في محطات الطاقة الهجينة، يتم استخدام الجيل الثاني أو طريقة التخزين، مثل مجموعة مولدات الديزل أو خلية الوقود أو نظام تخزين البطاريات، بشكل متكرر لتحقيق التوازن بين عنصر الطاقة المتجددة (مثل الألواح الشمسية). يمكن تقليل التكاليف والآثار البيئية والاضطرابات باستخدام أنظمة الطاقة الهجينة لأنها تعتمد على البنية التحتية للطاقة الحالية.

تقسيم حسب التطبيق

• محطة قاعدة الاتصالات

المحطة القائمة على الاتصالات هي محطة إرسال واستقبال تتكون من هوائي استقبال/إرسال واحد أو أكثر، وطبق ميكروويف، ودوائر إلكترونية تستخدم لإدارة حركة المرور الخلوية. تعمل المحطة الأساسية كمركز اتصال مركزي للأجهزة اللاسلكية. ثم تقوم بتوصيل الجهاز بشبكات أو أجهزة أخرى، عادةً عبر اتصالات مخصصة عالية النطاق الترددي أو أسلاك أو ألياف بصرية.

يحدث هذا التفاعل بين نظام الطاقة الكهروضوئية ومحطة القاعدة. وتتمثل الوظائف التي يتم إجراؤها هنا في تبادل البيانات والتحكم والمراقبة. ترسل أنظمة الطاقة الكهروضوئية البيانات إلى محطة القاعدة عبر مكونات الطاقة الكهروضوئية للاتصال. وفي محطة القاعدة، يتم جمع البيانات ومعالجتها وتخزينها.

• برج الاتصالات

يشير برج الاتصالات إلى هيكل مخصص لدعم الهوائيات للاتصالات والبث، والتي قد تشمل التلفزيون أو الهاتف المحمول أو الإنترنت اللاسلكي أو إشارات الراديو. تحتوي أبراج الخلايا، المعروفة أيضًا باسم مواقع الخلايا، على معدات الاتصالات الكهربائية والهوائيات، مما يسمح للسكان القريبين باستخدام الهواتف اللاسلكية وأجهزة الراديو. تنقل أنظمة الاتصالات الكهروضوئية بياناتها إلى برج الاتصالات، مما يسهل تبادل المعلومات والتحكم في النظام. يتبادل هذا النظام البيانات مع الأجهزة المتصلة به.

• مركز البيانات

مركز البيانات هو مرفق مرئي تستخدمه الشركات لتخزين تطبيقاتها وبياناتها الأساسية. يعتمد هيكل مركز البيانات على شبكة من موارد الحوسبة والتخزين التي تسهل توصيل التطبيقات والبيانات المشتركة. مركز البيانات هو مرفق يضم البنية الأساسية لتكنولوجيا المعلومات (IT) الخاصة بالمؤسسة لتخزين ومعالجة ومشاركة المعلومات والبرامج.

تعتمد عملية جمع البيانات وتحليلها والتحكم في مكونات وأجهزة الشبكة الذكية على نظام الاتصالات الكهروضوئية. توجد آلاف العدادات الذكية والأدوات التي يتم التحكم فيها في الشبكة الذكية. وبالتالي، يجب أن ترسل البنية التحتية للاتصالات كميات هائلة من البيانات بشكل مستمر وفي اتجاهين. يتم تخزين هذه البيانات أولاً في مركز البيانات، ثم يتم تحليل هذه البيانات.

التحليل الإقليمي

أمريكا الشمالية

كانت الولايات المتحدة الأمريكية هي السوق الأكثر أهمية لتكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية للاتصالات. وقد حظيت هذه التكنولوجيا باستثمارات كبيرة في جميع أنحاء الولايات المتحدة، وتعمل حاليًا العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية للاتصالات التجارية في أماكن مثل كاليفورنيا وتكساس وغيرهما. وفي السنوات التالية، ستشهد سوق الطاقة الكهروضوئية للاتصالات في كندا أيضًا نموًا.

أوروبا

ومن المتوقع أن تتوسع أوروبا نتيجة لمبادرات حكومات المنطقة لتعزيز توليد الطاقة المتجددة. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يؤدي الطلب المتزايد على كفاءة الطاقة في إمدادات الطاقة إلى دفع نمو سوق الطاقة الكهروضوئية للاتصالات. ومن المتوقع أن يؤدي الاستثمار المتزايد في أتمتة التوزيع والتعقيد المتزايد للبنية الأساسية لتوزيع الطاقة إلى تعزيز سوق الطاقة الكهروضوئية للاتصالات.

آسيا والمحيط الهادئ

بسبب الاستخدام الواسع النطاق لهذه التقنيات والتركيز الشديد على توسيع نطاق الطاقة المتجددة، تحتل منطقة آسيا والمحيط الهادئ حاليًا مكانة قيادية في صناعة سوق الطاقة الكهروضوئية للاتصالات. تساهم دول مثل الصين والهند واليابان وأستراليا وكوريا الجنوبية بشكل كبير في نمو السوق الإجمالي في المنطقة. ومن المتوقع أيضًا أن يؤثر توسع خطط تطوير المدن الذكية في المنطقة بشكل إيجابي على نمو السوق الإقليمية.

اللاعبون الرئيسيون

1. مجموعة واري (الهند)
2. شركة الطاقة الشمسية الكندية (كندا)
3. أبينجوا (أسبانيا)
4. شركة برايت سورس للطاقة (الولايات المتحدة)
5. شركة تاتا باور لأنظمة الطاقة الشمسية المحدودة (الهند)
6. فيرست سولار (الولايات المتحدة)
7. شركة إي سولار (الولايات المتحدة)
8. شركة صن باور (الولايات المتحدة)
9. ترينا سولار (الصين)
10. ينجلي للطاقة الشمسية (الصين)
11. جينكو سولار (الصين)
12. تي دي تيك

التطورات الأخيرة

15 سبتمبر 2021 - حل جديد من Array STI Norland، أحد أكبر خمسة موردي أجهزة تتبع الطاقة الشمسية، يعمل على تحسين توليد الكهرباء في مرافق تتبع الطاقة الشمسية. تتحكم هذه التكنولوجيا الجديدة، STI Control، في المنشآت الشمسية وتراقبها باستخدام أجهزة تتبع Array STI Norland. تحتوي STI Control على ثلاثة مكونات متصلة بالشبكة وطريقة ذكية تعزز اتصال النظام. يتواصل System Network Controller، قلب محطة الطاقة الشمسية، لاسلكيًا مع جميع عناصر النظام الأخرى ويمكنه إدارة ما يصل إلى 200 جهاز تتبع للطاقة الشمسية.