تأثيرات الظلال على الألواح الشمسية

تأثير الإظلال على أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

على الرغم من الكفاءة والتكلفة النسبية المنخفضة التي الكهروضوئية (PV) تُعرف بأنظمة توفير الطاقة، إلا أنها عرضة لعدد من العوامل التي قد تضر بها. ومن بين هذه المعلمات الحرجة الإظلال الذي يؤثر على كفاءة إنتاج الطاقة بواسطة الوحدات الكهروضوئية بطريقة مباشرة. وتتضمن هذه الحالات حيث قد تلقي الأشجار أو المباني وحتى الغيوم ظلالًا على المنطقة السطحية التي تحتوي على اللوحة الشمسية، مما يحرم اللوحة الشمسية الوصول المباشر إلى ضوء الشمس. يؤدي ذلك إلى انخفاض في الحالة الجافة وبالتالي يتم استقبال حرارة أقل من أشعة الشمس، مما يؤدي إلى إنتاج كهربائي أقل.

على الرغم من أن النتائج تظهر الظلال كقوة توليد تتلاشى، فإن تأثيراتها أعمق من ذلك بكثير. الأذى المذكور يؤثر على الإنتاج الكلي لأنظمة PV بشكل أكثر تعميمًا. على سبيل المثال، مجرد خلية مظللة في الوحدة ستقود حتماً إلى فقدان الطاقة لأن الخلايا في معظم الألواح متصلة بالتسلسل. هذا يمكن أن يؤدي إلى تكوين نقاط ساخنة حيث تقوم الخلية المظللة بتفريغ الطاقة بدلاً من إنتاجها، ومرور الوقت يمكن أن يدمر الوحدة المطلوبة. وبالتالي، فإن المعرفة والتحكم بتأثيرات الظلال ضروري لتحسين كفاءة أنظمة PV.

الأسباب وأنواع الظلال

هناك عوامل بيئية ومصنوعة من الإنسان تسبب ظلالًا. المصادر الشائعة تشمل:

الأشجار والنباتات: نمو الأشجار الزائد يمكن أن يكون له تأثير كبير على ظلال صفوف PV، خاصة في أواخر الصباح وأوائل المساء.

المباني: عوامل أخرى مثل المباني المحيطة بها خاصةً في المناطق الحضرية ستحجب أشعة الشمس في وقت معين من اليوم أو السنة.

تغطية الغيوم: بشكل أساسي، بسبب حركة الغيوم النسبية، جزء من مزرعة الطاقة الشمسية سيكون في الظل بينما يتلقى الجزء الآخر الضوء بشكل متقطع.

يمكن تصنيف الظلال إلى عدة أنواع، كل منها له خصائص مميزة:

الظلال الثابتة: التي تحدث بسبب الأجسام الثابتة مثل الهياكل المرفوعة والأشجار. ولحسن الحظ، هذا النوع يمكن السيطرة عليه إلى حد ما ويمكن تحديده مسبقًا أثناء عملية التصميم.

الظلال الديناميكية: النتائج الناتجة عن حالات مؤقتة، على سبيل المثال، الغيوم المتحركة أو فروع الأشجار المتمايلة. هذا أقل قابلية للتنبؤ، وبالتالي يجب تعديل الحلول بطريقة أو بأخرى لتناسب الظروف الجديدة.

الظلال الذاتية: يتطور بشكل متكرر في منطقة الألواح نفسها نتيجة التباعد المنخفض بين الألواح والميل غير المناسب. التخلص من الظلال الذاتية هو جانب من جوانب تصميم التخطيط يجب القيام به بشكل جيد.

حلول وتدابير التحسين الخاصة بـ SUNGO

لها تأثير ضار على إنتاج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) من خلال عرقلة أشعة الشمس، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة وأضرار بالخلايا الشمسية. قد يؤدي طبقة إضافية من العرقلة على نوع الخلية إلى خفض إنتاج اللوحة بأكملها بسبب ترتيب الخلايا المتسلسل. لتعزيز هذه التأثيرات، من الضروري إجراء زيارات ميدانية في عدة مراحل من عملية التصميم مثل تحديد مسارات الشمس الموسمية والعرقلة المحتملة باستخدام أدوات تتبع مسار الشمس لتقليل كفاءة الظلال قبل التركيب.

لا شك أن التكنولوجيا الحديثة تؤثر بشكل كبير في تحسين الأداء في المناطق الظليلة. تسمح الدiodات المتجاوزة للتيار بالتدفق حول العوائق، وفي هذه الحالة تكون الخلايا المشعة، بينما يسمح المقلوبات الدقيقة لكل لوحة بالعمل بشكل مستقل بحيث لا يتأثر الإنتاج الكلي للنظام في المناطق التي تحتوي على ألواح مظللة. تتضمن الاستراتيجيات الأخرى التنظيف والصيانة الروتينية مثل القص الذي يحسن كفاءة النظام بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، تجعل التكنولوجيات مثل تصميم خلايا النصف وتصميم خلايا الشينجل من السهل على الألواح الفولطوية التقاط المزيد من الضوء بينما تزيد أنظمة تتبع الشمس من إنتاج الطاقة عن طريق تحريكها مع الشمس طوال اليوم. وأهم من كل شيء، من خلال استخدام التصميم المناسب والآليات الابتكارية لإدارة وتقليل مشاكل الظلال، يتم تحسين أداء ومتانة أنظمة الألواح الفولطوية لتحصيل أكبر فائدة من الطاقة الشمسية.

تطبيق مُحسّن SUNGO iOPT 800W

هناك أجهزة مثل مُحسِّن iOPT 800W من SUNGO تساهم بشكل كبير في تقليل تأثير ظلال السلسلة. داخل محسنات الطاقة ، هناك خمس عمليات رئيسية وهي كما يلي؛ يتم محاولة جعل كل وحدة في نظام الخلايا الشمسية تعمل عند نقطة القدرة القصوى (MPP). عندما يحدث الإظلام، يتم تعويض الإخراج عن طريق التحكم التفاعلي لكل لوحة في الجهاز لتقليل فقدان الطاقة.

وهنا يأتي دور مُحسِّن iOPT 800W على سبيل المثال، حيث يمتلك بعض الفوائد. فهو يعمل عن طريق التحكم في الجهد والتيارات مما يؤدي إلى تقديم قدرة مثلى حتى في ظروف الإظلام. أظهرت الأبحاث أن عند تطبيق مثل هذه محسنات الطاقة ، فمن الممكن تحسين كفاءة وموثوقية أنظمة الخلايا الشمسية، خاصةً في العمليات التي تكون فيها الإضاءة جزئية.

تحليل الحالة: التعامل مع تحسين مشاكل الإظلام

تم تقديم بعض الأمثلة أدناه والتي توضح كيف يتم حل مشكلة الإظلال بشكل فعال إذا تم اكتشاف المشكلة في الوقت المناسب. على سبيل المثال، كانت محطة طاقة شمسية بحجم المرافق قد انخفض أداءها بسبب أشجار جديدة كانت تظليل بعض الألواح. تمكنت من تحسين أداء النظام باستخدام SUNGO's iOPT 800W محسنات الطاقة وتعديل تكوين الألواح.

أما الحالة الأخرى فهي نظام طاقة شمسية حضري تأثر بمشكلة الإظلال بسبب المباني القريبة. استخدمت أجهزة الإظلال بشكل صحيح مع الصيانة الدورية مما خفف بشكل كبير من تأثيرات الإظلال وحسنت قدرة إنتاج الكهرباء بشكل ملحوظ.

تشرح هذه الحالات بوضوح لماذا يجب التعامل مع مشاكل الإظلال بمجرد تحديدها. إذا تم اكتشاف الأسباب ومعالجتها فورًا، يمكن لأصحاب أنظمة الطاقة الشمسية التأكد من إنتاج الطاقة القصوى واستغلال عمر النظام بالكامل.

بالمجمل، فإن الظلال تشكل تهديدًا حقيقيًا لفعالية أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. ومع ذلك، إذا تم التعامل مع هذه المشاكل باستخدام حلول مناسبة مثل تحسين التصميمات، واستخدام أجهزة حجب الظل والتكنولوجيا المتقدمة بما في ذلك مُحسِّن SUNGO iOPT 800W، يمكن حل هذه المشكلات بالفعل. وللحصول على أداء مثالي لأنظمة PV ومن الأهمية بمكان أن تؤثر هذه الأنظمة بشكل إيجابي على البيئة وتعود بأفضل قيمة للمستثمرين، يجب الالتزام بصيانة مستمرة وإجراءات وقائية فورية.