تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

الطاقة الشمسية هي إحدى أبرز مصادر الطاقة المتجددة التي تلقى اهتمامًا متزايدًا على مستوى العالم في ظل السعي نحو تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، وتقليل الانبعاثات الضارة، وتُعتبر الألواح الشمسية الوسيلة الأساسية لتحويل طاقة الشمس المباشرة إلى طاقةٍ كهربائية. ومع ذلك، يُلاحظ في بعض الأحيان أن أداء هذه الألواح قد لا يكون على المستوى المطلوب أو المتوقَّع.

أسباب ضعف أداء ألواح الطاقة الشمسية

هناك عدة عوامل تؤثر على كفاءة ألواح الطاقة الشمسية، وتكون سبباً في ضعف أدائها، وهي:

1- الظروف البيئية والمناخية

الإضاءة

تعتمد كفاءة الألواح الشمسية بشكلٍ رئيسي على مقدار الضوء الساقط عليها، ففي الأيام الغائمة أو الفترات التي تقل فيها ساعات النهار، قد ينخفض الأداء.

الحرارة

تأثير الحرارة على ألواح الطاقة الشمسية هو موضوعٌ مهمٌّ في تصميم وتشغيل أنظمة الطاقة الشمسية، لأنه يؤثر مباشرةً على الكفاءة، والأداء الكلي للنظام. الألواح الشمسية مصنوعةٌ من مواد نصف ناقلة (غالباً السيليكون)، والتي تحول الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقةٍ كهربائية، عندما ترتفع درجة حرارة هذه المواد، يزداد النشاط الحراري للإلكترونات، مما يقلل من الجهد الذي يمكن للخلية الشمسية توليده، يُعبّر عن هذا التأثير من خلال معامل درجة الحرارة، وهو قيمةٌ تُظهر كيف ستتغير الكفاءة مع تغير درجة الحرارة.

الطاقة القصوى التي يمكن أن ينتجها اللوح الشمسي تعتمد على كلٍّ من الجهد والتيار، بينما ينخفض الجهد مع ارتفاع الحرارة، يمكن أن يزيد التيار قليلاً، لكن هذه الزيادة لا تكفي عادةً لتعويض الخسارة في الجهد، مما يؤدي إلى تقليل الطاقة الإجمالية، كما أن التعرض المستمر لدرجات حرارةٍ عالية يمكن أن يسرع من تدهور مكونات الألواح الشمسية، مما قد يقلل من عمرها الافتراضي، ويؤثر على العائد الاقتصادي على المدى الطويل.

تدابير لتقليل تأثير الحرارة على ألواح الطاقة الشمسية

لتقليل تأثير الحرارة على ألواح الطاقة الشمسية، يتمُّ اتخاذ عدة تدابير، مثل:

● تركيب الألواح بطريقةٍ تسمح بتهويةٍ جيدة من الخلف لتبديد الحرارة.

● استخدام مواد ذات معامل درجة حرارة منخفض لتقليل تأثير الحرارة على الأداء.

● تنفيذ تقنيات تبريدٍ سلبية أو نشطة للحفاظ على درجة حرارة الألواح داخل نطاقٍ مثالي.

التظليل

حتى لو كان جزئيًا، يمكن أن يقلل بشكلٍ كبيرٍ من كمية الضوء الذي يصل إلى الخلايا الشمسية، مما يؤدي إلى تقليل إنتاج الطاقة، وفي الأنظمة التي تستخدم الخلايا الشمسية المتصلة على التوالي، التظليل لخليةٍ واحدة يمكن أن يؤثر على أداء السلسلة بأكملها، ويمكن أن يسبّب تفاوتًا في الجهد بين الخلايا المظللة وغير المظللة، مما يؤدي إلى تأثيراتٍ حرارية ضارة قد تؤدي إلى تلف الخلايا المعروف بـ “البقع الساخنة” (Hot Spots).

تغير الظلال على مدار اليوم بسبب حركة الشمس يمكن أن يؤدي إلى تقلُّبٍ في الإنتاج الكهربائي، مما يجعل الطاقة الناتجة أقل استقراراً، وللتخفيف من تأثير التظليل على ألواح الطاقة الشمسية، يُنصح بإجراء دراسةٍ شاملة للموقع لتحديد أفضل موقع للألواح الشمسية بعيدًا عن الظلال المحتملة من المباني، الأشجار، أو الهياكل الأخرى، واستخدام الأنظمة المزودة بمجسّات الظل، وأجهزة التتبُّع الشمسي التي يمكنها تعديل موقع الألواح لتجنُّب الظلال.

التلوث والغبار

تأثير الغبار والتلوث على ألواح الطاقة الشمسية يمكن أن يكون ملحوظًا، ويؤدي إلى انخفاض كفاءتها وإنتاجيتها. الغبار، والأوساخ، والرمال، والأملاح، وأنواع أخرى من التلوث يمكن أن تتراكم على سطح الألواح الشمسية، وتشكل طبقةً تحجب جزءًا من الضوء الشمسي من الوصول إلى الخلايا الضوئية، هذه الطبقة تقلل من كمية الطاقة الضوئية التي يمكن تحويلها إلى طاقةٍ كهربائية، مما يؤدي إلى انخفاض الإنتاج الكهربائي للوح، وتُظهر بعض الدراسات انخفاضًا يصل إلى 20 بالمئة أو أكثر في الكفاءة بسبب التلوث.

كيف نخفف من تأثير الغبار والتلوث على أداء الألواح؟

للتخفيف من تأثير الغبار والتلوث على أداء ألواح الطاقة الشمسية، يُستحسن تنفيذ إستراتيجيات، مثل:

● وضع جدولٍ زمني للصيانة، والتنظيف الدوري للألواح لضمان إزالة التراكمات.

● استخدام تقنيات تنظيفٍ أوتوماتيكية، مثل: الروبوتات، أو أنظمة الرش الذاتية، خاصةً في المواقع الكبيرة.

2- العوامل التقنية والهندسية

جودة التصنيع

تلعب جودة المواد المستخدمة في تصنيع الألواح الشمسية دورًا حاسمًا في كفاءتها. الألواح ذات الجودة الأدنى قد تُظهر أداءً ضعيفًا حتى تحت الظروف المثالية.

التصميم والتركيب

الزاوية والاتجاه الذي تُركّب به الألواح يؤثران مباشرةً على كمية الطاقة المُحصلة، ويجب توجيه الألواح نحو الجنوب في نصف الكرة الشمالي، ونحو الشمال في نصف الكرة الجنوبي للحصول على أقصى إشعاعٍ شمسي.

التقادم

مع مرور الوقت الطويل، تتدهور كفاءة الألواح الشمسية، ويظهر انخفاض المردود بشكلٍ واضح.

3- العوامل الكهربائية

فقدان الطاقة في الأنظمة الملحقة

الأسلاك والمحولات يمكن أن تخلق فقدانًا في الطاقة إذا لم تكن ذات جودةٍ عالية أو لم تُصمم بشكلٍ صحيح.

التوافقية

وتعني استخدام ألوحٍ ذات استطاعةٍ واحدة في النظام الواحد، ووجود اختلافٍ وتفاوتٍ في استطاعات الألواح للنظام الواحد يؤثر سلبًا على الكفاءة الكلية للنظام، ويُحدث مجموعةً من التأثيرات التي تُضعف من أداء الألواح الشمسية، الألواح ذات الخصائص الكهربائية المختلفة.

مثل: جهد العمل والتيار، يمكن أن تسبّب عدم توازنٍ في النظام، ويؤدي إلى توزيعٍ غير متساوٍ للحرارة عبر النظام، مما قد يتسبّب في تأثيراتٍ سلبية، مثل: ظهور (البقع الساخنة) التي تُضعف الألواح، وتقلل من عمرها الافتراضي، لذا يُفضّل اختيار ألواحٍ شمسيةٍ من نفس الاستطاعة، والنوع، والمُصنع، والدفعة لضمان التجانس في الأداء.

التوصيل

لا يجوز توصيل الألواح الشمسية مباشرةً على المدخرات بدون وجود منظمات الجهد أو الأنفيرترات الشمسية، كما إن التوصيل الخاطئ لقطبية الألواح مع الأجهزة الأخرى تسبّب ضرراً كبيرا في الخلايا المكونة للألواح.

وفي النهاية، للحصول على أقصى استفادةٍ من الألواح الشمسية، يجب الأخذ بعين الاعتبار العوامل المذكورة أعلاه، من خلال تحسين الظروف البيئية والمناخية، تطبيق أفضل الممارسات التقنية والهندسية، والحفاظ على الألواح نظيفةً وخاليةً من الظلال، يمكن تعزيز كفاءتها، وزيادة مدة خدمتها. في نهاية المطاف، يتوقف نجاح الاستثمار في الطاقة الشمسية على مدى العناية بكل هذه الجوانب. ^{[1] [2]}