التقارير تقارير الطاقة المتجددة رئيسية طاقة متجددة

تنظيف ألواح الطاقة الشمسية من الغبار.. تقنية جديدة لإنقاذ توليد الكهرباء

نوار صبح

2023-02-19

0 11٬756

• ضوء الشمس لا يصل إلى الخلية الكهروضوئية بسبب تجمُّع التلوث على سطح الألواح
• دَسْت آي كيو جهاز بصري فريد من نوعه لتحديد نسبة التلوث للوحدات الكهروضوئية بدقة
• التلوث الكهروضوئي هو تراكم لمواد صلبة على سطح لوح الطاقة الشمسية
• لوح الطاقة الشمسية يشتّت الضوء الوارد عندما تتراكم الجسيمات والأوساخ عليه

بجانب ساعات سطوع الشمس ونوعية المكوّنات الداخلة في التصنيع، يتحسّن أداء ألواح الطاقة الشمسية والمورد الكهربائي عندما تكون نظيفة وخالية من التلوُّث والأوساخ.

ويعود السبب في ذلك إلى أن ضوء الشمس يصبح غير قادر على الوصول إلى الخلية الكهروضوئية، إذ تجمع الأوساخ على سطح الألواح، ما يقلل من كمية الكهرباء التي يمكن توليدها، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

ويمكن إدراك خسارة أداء ألواح الطاقة الشمسية هذه في فقدان الإرسال ونسبة الاتِّساخ، حسب تقرير نشره موقع أزو كلين تك (AZoCleantech)، مؤخرًا.

وتُعدّ تقنية دَسْتْ آي كيو، من شركة كيب آند زونين الهولندية، جهازًا بصريًا فريدًا من نوعه لتحديد نسبة اتّساخ ألواح الطاقة الشمسية بدقّة، ما يوفر المعلومات المطلوبة لجعل الألواح الشمسية تعمل بنجاح.

ما هو الاتساخ الكهروضوئي؟

يُعرَّف الاتّساخ الكهروضوئي بأنه تراكم لمواد صلبة على سطح ألواح الطاقة الشمسية، الذي لا يمتص الأشعة الشمسية فحسب، بل يشتّت الضوء الوارد عندما تتراكم الجسيمات والأوساخ عليه، وينطوي ذلك على تأثير كبير في إنتاج الكهرباء.

بالإضافة إلى درجات الحرارة المرتفعة، يعد الاتّساخ أحد الأسباب الرئيسة لتدهور الناتج الكهروضوئي، ويعدّ مسؤولًا عن 3-4% من خسائر إنتاج الطاقة الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم.

علاوة على ذلك، يمكن أن ينتج الاتّساخ الكهروضوئي عن مجموعة متنوعة من المصادر، مثل فضلات الطيور والغبار المعدني ونمو المواد العضوية (مثل الفطريات والأشنة والطحالب) وعادم المحرك وحبوب اللقاح والانبعاثات الزراعية.

وتعتمد السرعة التي تتراكم بها هذه المواد على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك خصائص أسطح ألواح الطاقة الشمسية والغبار، بالإضافة إلى العوامل المناخية مثل المطر والرياح والإشعاع ودرجة الحرارة والرطوبة.

ويمكن للاتّساخ أن يُحدث تأثيرًا كبيرًا بسبب اتجاه لوح الطاقة الشمسية ،ويعتمد فهم وتفسير خسائر الاتّساخ المحلية بشكل كبير على دراسة متأنية لجميع العوامل المذكورة أعلاه، وفق المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

تفسير تأثير اتساخ الألواح الشمسية

عادةً ما يُفَسَّر تأثير الاتساخ على ألواح الطاقة الشمسية بكميّتين:

• نسبة الاتساخ: وهي نسبة ناتج الكهرباء الفعلي لمجموعة الطاقة الشمسية المتّسخة إلى ناتج الكهرباء المتوقع إذا كانت المجموعة نظيفة.
• مستوى الاتساخ أو فاقد النقل: ويشير إلى فقدان القدرة الجزئي بسبب التلوث الناتج عن نسبة الاتساخ.

على سبيل المثال، إذا اتّسخت مجموعة الطاقة الشمسية إلى الحدّ الذي يولّد كهرباء أقلّ بنسبة 5% مقارنة بحالتها النظيفة، فإن نسبة الاتّساخ ستكون 95%، في حين إن خسارة الإرسال ستكون 5%.

ولتقدير نسبة اتساخ مجموعة الطاقة الشمسية، تُستَعمَل طريقتان شائعتان، تتمثل إحداهما في إعداد جهازَي طاقة شمسية مرجعيَين، والسماح لأحدهما بالاتساخ بشكل طبيعي (بمعدل باقي المجموعة نفسه) مع الحفاظ على نظافة الجهاز.

وعلى الرغم من أن هذه الطريقة شائعة، فإن لها العديد من القيود، لأنها تخلق قيمة نسبة اتّساخ فورية مع ضبابية في القياس بسبب عدم التطابُق بين الجهازين المرجعيين والاعتماد على زاوية الانتشار بسبب الاتّساخ، لهذا السبب، يجب تنظيف أحد الأجهزة المرجعية بانتظام.

وتتلخص الطريقة الأخرى في استعمال جهاز قياس بصري، مثل دَسْت آي كيو.

تجدر الإشارة إلى أن أنظمة الطاقة الشمسية تعمل عن طريق توليد نبضة ضوئية بالأشعة تحت الحمراء من داخل ألواح الطاقة الشمسية، أي من أسفل السطح المتّسخ، وتحديد الجزء الذي ينشر الضوء ويعكسه مرة أخرى.

باستعمال عامل المعايرة الثابت، يمكن بعد ذلك تحويل هذا القياس إلى قياس نسبة اتّساخ مستقل تمامًا عن زاوية الورود.

عوامل تؤثر في موثوقية قياسات الاتساخ

موقع وعدد أجهزة الاستشعار:

تحدد المواصفة القياسية IEC61724 اقتراحات لعدد مستشعرات الاتّساخ التي يجب استعمالها لحجم معين لنظام التيار المتردد بالميغاواط، ومن الممكن وجود اختلافات كبيرة في ملامح الاتّساخ بين المستشعرات عند اتّباع هذه التوصيات، خصوصًا عندما تكون هناك اختلافات في طبيعة الأرض أو سرعة الرياح واتجاهها.

وتتمثل أفضل ممارسة في مراقبة الموقع والتحقق مما إذا كان يمكن تصنيفه إلى "مناطق غبار" مختلفة، لذلك تجب ملاحظة كل منطقة من هذه المناطق، ويفضَّل أن يكون ذلك بوساطة جهاز استشعار مركزي.

التركيب والتشغيل والصيانة:

يمكن وضع جهاز دَسْت آي كيو في أيّ مكان من مجموعة الطاقة الشمسية، على جانب أو أعلى أو أسفل ألواح الطاقة الشمسية، لكن الموضع المثالي يكون عموديًا: ويختلف التلوث عادةً في الاتجاه العمودي، ومن ثم يمكن أن يكون التثبيت الأفقي أقلّ فعالية في الحصول على الصورة الكاملة.

ويوصي الخبراء بالتحقق من الحماية الكهربائية. فقد صُمِّمَ جهاز دَسْت آي كيو لضمان بقائها محمية كهربائيًا في الموقع. ومع ذلك، فمن المفيد دائمًا توفير الحماية الخارجية، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

لضمان عملية تشغيل موثوقة، يوصى بفحص قيم سجل إدخال بروتوكول اتصال البيانات مودبوس والتحقق منها، ولتحقيق أفضل استعمال لبيانات الاتّساخ، يجب مراعاة العوامل التالية:

- تكرار أخذ العينات: يُعدّ الاتساخ ظاهرة بطيئة إلى حدّ ما، لذا فإن أخذ العينات مرة واحدة فقط يوميًا يمكن أن يوفر نتائج ثاقبة، ومع ذلك، فمن المستحسن أن يقوم المستعمِلون بأخذ العينات كل 15 دقيقة.

- العوامل البيئية: ظروف الاتّساخ تُمليها البيئات المحلية، لذلك، فإن الحصول على معلومات عن العوامل البيئية، مثل الطقس، يمكن أن يوفر رؤية أفضل بكثير للاتّساخ.

- المعايرة المحلية: تجري معايرة جهاز دَسْت آي كيو في المختبر باستعمال عينة غبار قياسية، ويمكن أن تختلف خصائص الجسيمات والغبار اختلافًا كبيرًا، لذلك، تجب معايرة جهاز دَسْت آي كيو محليًا مرة واحدة على الأقلّ.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..