تأثيرات التظليل على الخلايا الكهروضوئية

تأثير التظليل على الأنظمة الكهروضوئية

وعلى الرغم من الكفاءة والتكلفة المنخفضة نسبيًا التي الكهروضوئية (PV) من المعروف أن الأنظمة الشمسية توفر الطاقة، إلا أنها معرضة لعدد من العوامل التي قد تضر بها. ومن بين هذه العوامل التظليل الذي يؤثر على كفاءة توليد الطاقة بواسطة الوحدات الكهروضوئية بطريقة مباشرة. وتشمل هذه الحالات حيث قد تلقي الأشجار أو الهياكل أو حتى السحب على سبيل المثال بظلالها على مساحة السطح التي تحتوي على اللوحة الشمسية وبالتالي تحرم اللوحة الشمسية من الوصول المباشر إلى ضوء الشمس. وهذا يؤدي إلى انخفاض حالة الفقاعة الجافة وبالتالي يتم تلقي حرارة أقل من ضوء الشمس وبالتالي إنتاج أقل للكهرباء.

ورغم أن النتائج تظهر الظلال على أنها تلاشي في توليد الطاقة، فإن آثارها أعمق من ذلك. فالضرر المذكور أعلاه يؤثر على الناتج الإجمالي لأنظمة الطاقة الكهروضوئية في شكل أكثر عمومية. على سبيل المثال، فإن مجرد خلية مظللة واحدة في وحدة ستؤدي حتماً إلى خسائر في الطاقة لأن الخلايا في معظم الألواح متصلة على التوالي. وقد يؤدي هذا إلى تكوين نقطة ساخنة حيث تبدد الخلية المظللة الطاقة بدلاً من إنتاجها، وهذا يمكن أن يدمر الوحدة المعنية بمرور الوقت. وبالتالي، فإن معرفة تأثيرات الظلال والسيطرة عليها أمر حيوي لتحسين كفاءة أنظمة الطاقة الكهروضوئية.

أسباب وأنواع التظليل

هناك عوامل بيئية وبشرية متنوعة تسبب التظليل. تشمل المصادر الشائعة ما يلي:

الأشجار والنباتات: يمكن أن يكون لنمو الأشجار المتزايد تأثير كبير على تظليل مجموعات الطاقة الشمسية الكهروضوئية خاصة في أواخر الصباح وأوائل المساء.

المباني: هناك عوامل أخرى مثل المباني المحيطة بها وخاصة داخل المناطق الحضرية والتي سوف تعمل في وقت ما من اليوم أو السنة على حجب أشعة الشمس.

الغطاء السحابي: بشكل أساسي، وبسبب الحركة النسبية للسحب، سيكون جزء من مزرعة الطاقة الشمسية مظللاً بينما يتلقى الجزء الآخر الضوء بشكل متقطع.

يمكن تصنيف التظليل إلى عدة أنواع، ولكل منها خصائص مميزة:

التظليل الثابت: يحدث من الأشياء الثابتة مثل الهياكل والأشجار المنتصبة. ولحسن الحظ، يمكن التحكم في هذا النوع إلى حد ما ويمكن تحديده مسبقًا أثناء عملية التصميم.

التظليل الديناميكي: العواقب الناجمة عن أحداث مؤقتة، مثل تحرك السحب أو اهتزاز أغصان الأشجار. وهذه العواقب أقل قابلية للتنبؤ، وبالتالي يتعين تعديل الحلول بطريقة أو بأخرى لتتناسب مع الظروف الجديدة.

التظليل الذاتي: تتطور هذه الظاهرة بشكل متكرر في منطقة الألواح نفسها بسبب تباعد الألواح بشكل ضئيل وعدم إمالة الألواح بشكل صحيح. يعد التخلص من الظلال الذاتية أحد جوانب تصميم التخطيط الذي يجب تنفيذه بشكل جيد.

حلول SUNGO وإجراءات التحسين

تؤثر الظلال سلبًا على إنتاج أنظمة الطاقة الكهروضوئية من خلال حجب ضوء الشمس مما يؤدي إلى فقدان الطاقة وتلف الخلايا الشمسية. قد تؤدي طبقة إضافية من الحجب على نوع واحد من الخلايا إلى خفض إنتاج اللوحة بأكملها بسبب محاذاة الخلايا على التوالي. لتقليل هذه التأثيرات، من الضروري إجراء زيارات للموقع في عدة مراحل من عملية التصميم. مثل تحديد مسارات الشمس الموسمية والانسدادات المحتملة من خلال استخدام مسارات الطاقة الشمسية لتقليل كفاءة الظل قبل التركيب.

لا شك أن التقنيات الحديثة مؤثرة في تحسين الأداء في المناطق المظللة. تسمح الثنائيات الالتفافية للتيار بالتوصيل حول عوائقها، والتي في هذه الحالة، هي الخلايا المظللة بينما تسمح العاكسات الدقيقة لكل لوحة بالعمل بشكل مستقل بحيث لا يتم المساس بالناتج الإجمالي للنظام في المناطق التي توجد بها لوحات مظللة. تشمل الاستراتيجيات الأخرى التنظيف والصيانة الروتينية مثل القطع التي تعمل على تحسين الكفاءة الإجمالية للنظام. كما أن التقنيات مثل تصميمات نصف الخلية والخلايا المقسمة تجعل من السهل على الخلايا الكهروضوئية التقاط المزيد من الضوء بينما تعمل أنظمة تتبع الطاقة الشمسية على زيادة إنتاج الطاقة، والتحرك مع الشمس طوال اليوم. والأهم من ذلك، من خلال استخدام التصميم المناسب والآليات المبتكرة لإدارة وتقليل صعوبات التظليل، هناك أداء محسن ومتانة لأنظمة الخلايا الكهروضوئية من أجل الاستفادة من أقصى قدر من فوائد الطاقة الشمسية.

تطبيق محسن iOPT 800W من SUNGO

توجد أجهزة مثل iOPT 800W Optimizer من SUNGO والتي تساهم بشكل كبير في تقليل تأثير تظليل الخيط. داخل محسنات الطاقةهناك خمس عمليات رئيسية وهي كما يلي؛ هناك محاولة لجعل كل وحدة في نظام الطاقة الكهروضوئية تعمل عند نقطة إنتاجها القصوى. عندما يتم التظليل، يتم معادلة الناتج من خلال التحكم التفاعلي لكل لوحة في الجهاز لتقليل فقد الطاقة.

وهنا يأتي دور محسن iOPT 800W، على سبيل المثال، حيث يتمتع بفوائد معينة. فهو يعمل عن طريق التحكم في الجهد والتيارات وبالتالي توفير الطاقة المثلى حتى في ظل ظروف التظليل. وقد أثبتت الأبحاث أنه عندما يتم استخدام مثل هذه محسنات الطاقة من الممكن تمامًا تعزيز كفاءة وموثوقية أنظمة الطاقة الكهروضوئية، وخاصة في العمليات المظللة جزئيًا، عند تطبيقها.

تحليل الحالة: التعامل مع قضايا التظليل وتحسينها

فيما يلي بعض الأمثلة التي توضح كيفية حل مشكلة التظليل بشكل فعال إذا تم اكتشاف المشكلة في الوقت المناسب. على سبيل المثال، تم تخفيض أداء محطة الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق من خلال الأشجار الجديدة التي تظلل بعض الألواح. تمكنت من زيادة أداء النظام باستخدام iOPT 800W من SUNGO محسنات الطاقة وتغيير تكوين اللوحة.

كانت هناك حالة أخرى تتعلق بنظام للطاقة الشمسية الكهروضوئية في المناطق الحضرية والذي تأثر بمشكلة الظلال بسبب المباني القريبة. وقد أدى الاستخدام السليم لأجهزة التظليل والصيانة المتكررة إلى تقليل تأثيرات الظلال بشكل كبير وتحسين قدرة توليد الطاقة بشكل كبير.

تشرح هذه الحالات بوضوح لماذا يجب معالجة مخاوف التظليل بمجرد تحديدها. إذا تم اكتشاف الأسباب والتعامل معها على الفور، يمكن لمالكي أنظمة الطاقة الكهروضوئية التأكد من إنتاج أقصى قدر من الطاقة والاستفادة من عمر النظام على أكمل وجه.

وبالتالي، فإن التظليل يشكل تهديدًا حقيقيًا لفعالية أنظمة الطاقة الكهروضوئية. ومع ذلك، إذا تم التعامل مع هذه المشاكل من خلال حلول مناسبة مثل تحسين التصميمات واستخدام أجهزة التظليل والتقنيات العالية بما في ذلك جهاز SUNGO's iOPT 800W Optimizer، فيمكن حل المشاكل المذكورة أعلاه بالفعل. وللحصول على الأداء الأمثل لأنظمة الطاقة الكهروضوئية والأهم من ذلك أن تؤثر الأنظمة بشكل إيجابي على البيئة وتعيد قيمة مثالية للمستثمرين، يجب مراعاة الصيانة المستمرة والتدابير الوقائية في الوقت المناسب.