الطاقة الشمسية في ولاية الخرطوم: أنظمة مستقلة للمنشآت التجارية والصحية

تضرّرت ولاية الخرطوم أكثر من أي ولاية أخرى نغطيها، وما زالت شبكة التوزيع في المدن الثلاث تُعاد حيّاً بعد حيّ. النتيجة عملياً أن منشأة قد تحصل على تغذية مقبولة في شارع، بينما تحصل منشأة مجاورة على ساعات قليلة متقطعة، ويصعب بناء خطة تشغيل على هذا الأساس. لذلك نصمّم لمنشآت الخرطوم أنظمة تفترض أن الشبكة مصدر مساعد لا مصدر أساسي، وتعمل بالكفاءة نفسها سواء حضرت التغذية أو غابت.

إعادة الإعمار الجارية تخلق طلباً مختلفاً عمّا كان قبل الحرب: عيادات ومستشفيات تعيد فتح أقسامها قسماً قسماً، ومصانع في مناطق بحري وأم درمان الصناعية تستأنف خطوط إنتاجها خطاً بعد خط، ومخازن ومكاتب تحتاج تغذية موثوقة قبل أن تستأنف العمل أصلاً. نتعامل مع الخرطوم كواحدة من ست ولايات نخدمها من قاعدتنا في بورتسودان، لا كمركز وحيد — وهذا يعني أن قطع الغيار والفرق الفنية تتحرك على المسار نفسه الذي يخدم نهر النيل والشمالية، فلا تنتظر منشأة في الخرطوم شحنة قادمة من الخارج لكل عطل بسيط.

عادت التغذية إلى أجزاء واسعة من ولاية الخرطوم، لكن العودة ليست متساوية بين الأحياء ولا مستقرة داخل اليوم الواحد. ما تظهره القياسات في المواقع هو تذبذب في الجهد وانقطاعات قصيرة متكررة إضافة إلى الانقطاعات الطويلة، وهذا التذبذب يتلف المحركات والضواغط أكثر مما يتلفها الانقطاع الكامل النظيف. لذلك نختار عاكسات هجينة بنافذة جهد دخل واسعة وحماية من العمل المنعزل، ونضبطها على منع التصدير إلى الشبكة لأن القياس الصافي غير متاح في السودان.

الترتيب الذي نتبعه هو تصنيف الأحمال قبل اختيار القدرة: أحمال حرجة لا تحتمل الانقطاع، وأحمال مهمة تحتمل ثوانٍ، وأحمال مؤجلة يمكن جدولتها داخل ساعات الشمس. في مستشفى يعني ذلك أن العمليات والمعامل وسلسلة التبريد تُغذّى من البطارية مباشرة، بينما تُدفع مضخات المياه والغسيل وتكييف المكاتب الإدارية إلى نافذة منتصف النهار. هذا التصنيف وحده يقلّص حجم بنك البطاريات المطلوب بفارق كبير، وهو أغلى مكوّن في النظام وأقصرها عمراً.

المقارنة المالية في الخرطوم تُبنى على كلفة الكيلوواط/ساعة من المولد، لا على سعر النظام وحده. عند أسعار الديزل السائدة تقع كلفة التوليد بالمولد غالباً بين 0.30 و0.45 دولاراً للكيلوواط/ساعة قبل احتساب الزيوت وقطع الغيار وساعات فني الصيانة. نضع هذه الأرقام في العرض الفني بجانب الإنتاج الشهري المتوقع من النظام حتى تقارن رقماً برقم، والتفصيل الكامل في أسعار الأنظمة الشمسية في السودان.

الخرطوم من أقسى البيئات على الألواح الشمسية في المنطقة، ليس لضعف الإشعاع بل لعكس ذلك تماماً. الإشعاع ممتاز على مدار السنة، لكن موسم الهبوب بين مايو وسبتمبر يترك طبقة غبار تخفض الإنتاج بنسبة تتراوح عادةً بين 10 و25 بالمئة خلال أسابيع قليلة إن تُركت الألواح دون تنظيف. نصمّم على هذا الأساس: زاوية ميل تسمح بانزلاق جزء من الغبار مع الأمطار، ومسافة كافية أسفل الألواح للوصول إليها بأمان، ومصدر ماء وخرطوم قريب من صفوف الألواح بدل نقل الماء في جراكن.

الحرارة هي القيد الثاني. تتجاوز درجات الحرارة 45 مئوية في أبريل ومايو ويونيو، وحرارة اللوح نفسه تعلو عن حرارة الجو بفارق كبير، فيهبط جهد الخرج ويهبط معه الإنتاج مقارنة بالقدرة الاسمية. نعوّض ذلك بزيادة قدرة الألواح فوق قدرة العاكس بنسبة محسوبة، ونختار عاكسات لا تخفّض قدرتها عند درجات الحرارة المحلية، ونركّبها في مكان مظلل جيد التهوية لا على جدار مكشوف للشمس.

البطاريات هي المكوّن الأكثر حساسية للحرارة. عمر بطارية الليثيوم يقصر بوضوح كلما ارتفعت حرارة تشغيلها المستمرة، لذلك لا نضع بنوك البطاريات في كبائن معدنية مغلقة على السطح كما يحدث كثيراً، بل في غرفة داخلية أو حاوية مظللة بتهوية قسرية وحساس حرارة مربوط بنظام إدارة البطارية. مع موسم الخريف بين يوليو وسبتمبر نضيف عناية بمداخل الكابلات ومنافذ التهوية حتى لا يتحوّل التبريد إلى مسار لدخول الماء.

كثير من مباني الخرطوم مرّت بحريق أو قصف أو إهمال طويل، ولا يجوز افتراض أن السطح الذي كان يحمل خزان ماء ما زال يحمل منظومة ألواح. نبدأ بمسح إنشائي للسقف وحالة الخرسانة والتسليح ونقاط التثبيت، ثم بمسح كهربائي للوحة التوزيع الرئيسية والقواطع والتأريض. لا نربط أي نظام بمنشأة قبل التأكد من سلامة التأريض وقياس مقاومته، لأن كثيراً من شبكات المباني تعرّضت لسرقة الكابلات النحاسية وأُعيد توصيلها على عجل.

التوريد يحتاج تخطيطاً مسبقاً لا اتصالاً عاجلاً وقت العطل. تدخل المعدات عبر ميناء بورتسودان ثم تقطع نحو 1,200 كيلومتر براً إلى الخرطوم، وهذه المسافة تعني أن كل قطعة غير متوفرة محلياً تكلّف أياماً من التوقف. لذلك نوحّد طرازات العاكسات والبطاريات عبر المواقع التي نخدمها قدر الإمكان، ونحدّد في العرض الفني قائمة قطع الغيار الحرجة التي ينبغي أن تبقى في مخزن المنشأة نفسها: مروحة عاكس، مصهرات سلسلة، مفاتيح فصل تيار مستمر، وموانع صواعق.

الحماية من السرقة بند تصميم في الخرطوم لا احتياط إضافي. نستخدم مسامير تثبيت لا تُفك بأدوات عادية، ونمرّر كابلات التيار المستمر داخل مواسير معدنية لا مكشوفة على السطح، ونضبط الوصول إلى السطح بباب واحد قابل للقفل. نضيف مراقبة عن بُعد لإنتاج كل مجموعة ألواح، فهبوط إنتاج مجموعة واحدة فجأة يكشف لوحاً مفقوداً أو كابلاً مقطوعاً في اليوم نفسه لا بعد شهر.