هل يؤثر الغبار في أداء الألواح الشمسية ودرجة حرارتها؟ بحث دولي يجيب

دينا قدري

2024-02-04

0 911

تأثير الغبار في أداء الألواح الشمسية — أحد تركيبات الألواح الشمسية - الصورة من الموقع الرسمي لبرنامج تطوير الأمم المتحدة

تطرَّق بحث دولي حديث -اطّلعت منصة الطاقة المتخصصة على تفاصيله- إلى تأثير تراكم الغبار في أداء الألواح الشمسية ودرجة حرارتها، في ظل انتشار الوحدات على الأسطح بصفة خاصة.

ودرس الباحثون تأثير تراكم الغبار بأداء الألواح الشمسية في منطقتين مناخيتين في باكستان، وقاسوا الكمية الدقيقة لكثافة الغبار على الوحدات.

وأنشأ العلماء نظامًا شمسيًا واحدًا على سطح أحد المباني في العاصمة الباكستانية إسلام آباد، وآخر في مدينة باهاوالبور الجنوبية.

وقدّموا النتائج التي توصلوا إليها في مقال بعنوان "تأثير تراكم الغبار في أداء الألواح الشمسية للمناطق المناخية المختلفة"، الذي نُشر مؤخرًا بمجلة هيليون (Heliyon).

وضمّ الفريق أكاديميين من الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا في باكستان، وجامعة باهاوالبور الإسلامية، بالإضافة إلى جامعة وارويك في المملكة المتحدة.

جمع البيانات من الأنظمة الشمسية

تتألف الأنظمة من وحدات متعددة البلورات بقدرة 40 واط ولوحات مرجعية يُحافَظ عليها نظيفة باستمرار، ورُكِّبَت جميع الوحدات على حوامل معدنية مواجهة للجنوب بزوايا ميل ثابتة تبلغ 34 درجة، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة، نقلًا عن مجلة "بي في ماغازين" (PV Magazine).

وجمع أعضاء المجموعة البحثية بيانات الإشعاع الشمسي العالمية، بالإضافة إلى الجهد والتيار لكل وحدة، وعدّلوا الألواح الزجاجية على الوحدات الكهروضوئية لجمع الغبار وتحليل خصائصه.

وقال الباحثون: "مناخ إسلام آباد نظيف وممتع ودافئ، ويبلغ متوسط درجة الحرارة السنوية 20.3 درجة مئوية، وحتى الأشهر الأكثر جفافًا تحتوي على كميات كبيرة من الأمطار؛ ما يسهم في تنظيف الألواح الشمسية".

وأضافوا: "تقع باهاوالبور في منطقة صحراوية ذات مناخ جافّ مع عدم هطول أمطار تقريبًا، ولكن مع رياح متكررة وعواصف ترابية، ويبلغ متوسط درجة الحرارة السنوية 26.1 درجة مئوية".

وبلغ إجمالي الغبار المتراكم في إسلام آباد 6.388 غرامًا لكل متر مربع، بمتوسط يومي 0.152 غرامًا لكل متر مربع؛ بينما بلغ إجمالي تراكم الغبار في باهاوالبور 10.254 غرامًا لكل متر مربع، وكان المتوسط اليومي 0.244 غرامًا لكل متر مربع.

تركيبات الألواح الشمسية على الأسطح - الصورة من مجلة "بي في ماغازين"

نتائج دراسة الألواح الشمسية

أظهر الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) أن الجسيمات في كلتا المدينتين لها أحجام مختلفة، وأشكال غير متماثلة، وترتيب غير متساوٍ.

وأشارت المجموعة البحثية إلى أنه "بعد 6 أسابيع من التعرض للغلاف الجوي، أظهرت الوحدات المتربة كفاءة أقل بكثير استنادًا إلى كثافة الغبار المختلفة في المنطقتين".

وقالت المجموعة: "في عينة الغبار التي جُمعت من إسلام آباد، يهيمن الكربون بتركيبة تبلغ 55.8%، يليه الأكسجين والسيليكون والكالسيوم بتركيبة 22.71% و9.78% و3.85% على التوالي، كما يوجد الألومنيوم والحديد والبوتاسيوم والمغنيسيوم والصوديوم بكميات أقل بكثير".

وأضافت: "في عينة الغبار التي جُمعت من باهاوالبور، أدى الأكسجين إلى تكوين 46.9%، يليه الكربون والسيليكون والألومنيوم بتركيبات 20.11% و16.98% و4.26% على التوالي".

وبمقارنة الوحدات القذرة والنظيفة في كل مدينة، اكتشف الباحثون انخفاضًا في الكهرباء المنتجة بنسبة 15.08% في إسلام آباد، وانخفاضًا بنسبة 25.42% في الإنتاج في باهاوالبور.

وخلص الباحثون إلى أن انخفاض الناتج لا يُعزى فقط إلى حقيقة أن الغبار يقلل من امتصاص ضوء الشمس عبر ما يُسمى بـ"تأثير الحجب"، ولكن -أيضًا- إلى ظاهرة درجة حرارة الغبار؛ لأن الغبار الموجود على الألواح الشمسية يتسبب في تغيير في شكل نقل الحرارة، ويؤدي إلى تكوين النقاط الساخنة.

ارتفاع أسعار الألواح الشمسية

في سياقٍ آخر، شهدت أسعار الألواح الشمسية ارتفاعًا ملحوظًا بسبب التوترات المستمرة في البحر الأحمر وخليج عدن؛ إثر هجمات جماعة الحوثي على السفن التجارية ردًا على الحرب في غزة، بعد انخفاض الأسعار في نهاية عام 2023.

وتسببت هذه الهجمات في منع السفن من دخول البحر الأحمر والعبور عبر قناة السويس؛ ما دفع العديد من شركات الشحن إلى تجنّب المنطقة، التي تمثّل الطريق التجاري الرئيس بين أوروبا وآسيا.

أمّا المسار البديل، فيدور حول الطرف الجنوبي لأفريقيا ويبلغ طوله نحو 6 آلاف كيلومتر، ومن ثم، تضاعفت تكاليف نقل حاوية من الصين إلى روتردام 3 مرات تقريبًا، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة، نقلًا عن مجلة "بي في ماغازين" (PV Magazine).

ويعود سبب عدم ارتفاع أسعار الوحدات بشكل أكبر، لأن الطلب ما يزال تحت السيطرة إلى حدٍّ ما في الوقت الحالي.

ففي ألمانيا وأوروبا الوسطى والشمالية، يرجع انخفاض الطلب بشكل رئيس إلى موجة البرد المستمرة والوضع السياسي غير المستقر في بعض الدول.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..