بقدر ما يمكن للظل الزاحف في أحد أركان نظامك الشمسي أن يقلل من إنتاج الطاقة للتركيب بأكمله. أثارت الألواح الشمسية المتربة على سطح جامعة في جانديناغار بالهند فكرة للتحقيق في تأثير الأوساخ على كفاءة الألواح الشمسية.
توصلت الدراسة إلى استنتاج مفاجئ: يمكن لملوثات الهواء المترسبة على الألواح الشمسية أن تقلل من كمية الطاقة المنتجة بأكثر من 25 في المائة ببساطة عن طريق إعاقة أشعة الشمس المباشرة.
حتى عندما يكون هناك شيء صغير جدًا مثل هذه الجسيمات التي بالكاد يمكن رؤيتها بواسطة ضوء كتلة الرياح يصل إلى اللوحة، ماذا يحدث عندما تكون الألواح مظللة بأشياء أكبر؟ وهل تعمل الألواح الشمسية بالفعل عندما تكون مظللة جزئيًا أم لا تعمل على الإطلاق؟ للإجابة على هذه الأسئلة نحتاج أن نبدأ من البداية.
كيف تولد الألواح الشمسية الكهروضوئية الكهرباء؟
تحتاج الألواح الشمسية شائعة الاستخدام، والمعروفة أيضًا باسم الألواح الشمسية الكهروضوئية، إلى ضوء الشمس المباشر لإنتاج الكهرباء.
تتكون كل لوحة من خلايا شمسية. تعمل طاقة الشمس على طرد الإلكترونات من الذرات الموجودة في هذه الخلايا، مما يجعلها تتدفق عبر مادة أشباه الموصلات الموجودة داخل اللوحة وتنتج الطاقة.
هذا هو السبب في أن الألواح الشمسية تعمل بشكل أفضل خلال ساعات ذروة ضوء الشمس عندما يكون ضوء الشمس الذي يصطدم باللوحة هو الأكثر تركيزًا.
خلية شمسية واحدة فقط لا توفر طاقة كافية. هذا هو السبب في أن إحدى الألواح الشمسية تتكون من شبكة من الخلايا المتصلة التي تضخ الطاقة معًا عبر النظام. تصبح الطاقة المدفوعة من خلية واحدة بمثابة الدافع الأولي للخلية المجاورة.
وهذه هي الطريقة التي تتدفق بها الطاقة عبر النظام. حتى تصطدم بعائق – زنزانة مظللة …
ماذا يحدث إذا كانت الألواح الشمسية مظللة جزئيًا؟
تتكون الألواح الشمسية الكهروضوئية النموذجية من تكوين 32 إلى 72 خلية شمسية متصلة بالسلسلة. هذا يجعل الألواح الشمسية حساسة للتظليل الجزئي.
تقطع الخلايا المظللة للوحة الشمسية تدفق الطاقة في الشبكة، مما يجبر الخلايا الأخرى على العمل بجدية أكبر لتعويض الخسارة. يحدث ذلك لأن الإلكترونات في الخلايا الشمسية المظللة لا تتحرك. لذلك، حتى الطاقة الكامنة المنتجة للخلايا المجاورة تقل، لأنها لا تتلقى دفعة الطاقة الأولية هذه لمضاعفة ناتجها.
نتيجة لذلك، قد تنخفض كفاءة الشبكة بالكامل بنسبة تصل إلى 50 بالمائة [1] .
سيقلل تأثير التظليل على الألواح الشمسية من إنتاج الطاقة لنظامك الشمسي بأكمله.
على سبيل المثال، إذا كانت إحدى الخلايا الشمسية مظللة بورقة، فإنها لا تنتج أي طاقة، بينما لا تزال الخلايا المتبقية تنتج طاقتها الكاملة. لا تزال طاقتهم تمر عبر الخلية غير النشطة وتتحول في الواقع إلى طاقة حرارية. بمرور الوقت، قد يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الخلية غير النشطة وتلفها.
التظليل له تأثير طويل المدى على الألواح الشمسية
لا يؤدي التظليل الجزئي للخلايا الشمسية إلى تقليل إمكانات الألواح الشمسية لتوليد الطاقة فحسب، بل إنه يقصر من عمرها أيضًا لأن بعض خلايا الشبكة تعمل بشكل مفرط وتتآكل بمعدل أسرع مما هو متوقع، وتتعرض الخلايا المظللة إلى زيادة درجة الحرارة التي قد تؤدي في النهاية إلى إتلاف مادة أشباه الموصلات.
لحسن الحظ، توصلت التكنولوجيا الجديدة إلى حل للسماح بتدفق الكهرباء حول الخلايا المظللة (غير النشطة). تم تجهيز معظم الألواح الشمسية الحديثة بالفعل بهذه الأجهزة. يطلق عليهم الثنائيات الالتفافية. تحمي الثنائيات الالتفافية الألواح الشمسية من خلال توجيه التيار حول الخلايا غير النشطة. والأهم من ذلك، أنها تقلل أيضًا من تأثير التظليل الجزئي إلى نسبته الفعلية.
مع الثنائيات الالتفافية، يتساقط الظل على عشرة بالمائة من اللوحة، فإن كمية الطاقة المولدة ستكون أيضًا أقل بنسبة 10 بالمائة مقارنة بالظروف المثلى عندما لا تكون الألواح الشمسية مظللة.
اقرأ أيضا:
ما الذي يسبب عادة تظليل الألواح الشمسية؟
الجسيمات المحمولة جواً التي تلقي بظلالها على الألواح الشمسية هي أقل الخيارات المتوقعة التي نعتبرها، ما هي المصادر الأخرى التي تمنع الوصول المباشر لأشعة الشمس؟
-
-
- الأشجار والنباتات المحيطة: الأشجار هي السبب الأكثر توقعًا للتظليل. من الضروري التحقق من وجود أشجار كبيرة قبل التثبيت. لكن لا تنسَ مراقبة الأشجار كل عامين. حتى الأشجار الموجودة في ملكية جارك قد تنمو بشكل كبير بما يكفي لحجب أشعة الشمس لأجزاء من اليوم.
- السقف: عندما تكون الشمس منخفضة، قد تلقي زاوية السقف أو المدخنة أو المنور بظلالها على الألواح الشمسية.
- المباني الشاهقة: لا يمكنك إيقاف التطوير في منطقتك، ويمكن أن يحدث أنه خلال تلك السنوات الـ 25 من وجود الألواح الشمسية، يقوم شخص ما ببناء منزل لا يسمح لشمس الظهيرة بالوصول إلى ألواحك بعد الآن.
- الغيوم: قد تبدو الغيوم وكأنها حاجز منيع يحجب ضوء الشمس، لكنها لا تزال تسمح بمرور جزء معين من الضوء. هذا يعني أن اللوحات الخاصة بك ستستمر في توليد الكهرباء حتى وإن كانت بكمية أقل.
- الثلج: يمكن لطبقة رقيقة من الثلج الموجود على الألواح الشمسية أن يكون لها تأثير تظليل عليها وتقلل من قدرتها على إنتاج الطاقة، مثل طبقة الغبار المحمولة جواً المذكورة في المقدمة .
-
يتضمن جزء من البحث الخاص بك التثبيت المسبق للألواح الشمسية تقييمًا دقيقًا للعوامل المحتملة التي تلقي بظلالها على النظام على مدار العام.
غالبًا ما يستخدم مقدمو الخدمات المحترفون أدوات رسم الخرائط المختلفة لإعطائك أفضل تقدير لديهم متى وكيف سيؤثر الظل على صفيفك.
بعض حلول تظليل الألواح الشمسية
أفضل حل للتعامل مع الظل هو اختيار مكان في عقارك (وليس بالضرورة أن يكون سقفًا)، حيث يكون الوصول إلى الشمس دون عائق لمعظم اليوم.
إذا كانت المساحة محدودة ولا يمكنك فعل ذلك، فحاول إزالة مصدر الظل إن أمكن. في معظم الحالات، تكون الأشجار المحيطة بممتلكاتنا طويلة بما يكفي لإلقاء الظل على الألواح حتى ولو لبضع ساعات في اليوم. حاول تقليم أغصان الأشجار التي تظلل منزلك أكثر. في أسوأ الأحوال، قد تضطر إلى إزالة الشجرة تمامًا، لكن لا تنس زرع شجرة جديدة بعيدًا عن المنزل لتعويض الخسارة.
عندما يتلقى سقفك قدرًا لا بأس به من أشعة الشمس لمعظم اليوم باستثناء الوقت الذي تلقي فيه بعض الفروع من خشب البلوط القديم بظلاله، يمكن أن تكون محسّنات الطاقة أو المحولات الدقيقة حلاً لك أيضًا.
تجمع هذه التقنية الطاقة من كل لوحة من المصفوفة بشكل منفصل، مما يسمح بحصد الطاقة من الألواح غير المظللة إلى أقصى إمكاناتها دون أن تتأثر بالتوليد المنخفض من المنطقة المظللة [3] .
عندما تتغبر الألواح أو تتساقط الثلوج فيها، قم بإزالة الثلج والغبار برفق . احرص على عدم إتلاف سطح اللوحة لأن ذلك قد يقلل من كفاءتها .
لعشاق التكنولوجيا الجديدة، قد تقدم الخلايا الشمسية السيليكونية غير المتبلورة ما تبحث عنه. على عكس ألواح السيليكون العادية ذات البنية البلورية، فإن الخلايا غير المتبلورة لها ترتيب غير منتظم.
يتيح هذا الهيكل امتصاصًا أفضل للضوء ويكون شكل الخلايا الشمسية الرقيقة مناسبًا حتى للأسطح المنحنية. الجانب السلبي هو عمرها الأقصر وقدرتها الأقل على توليد الطاقة من الألواح البلورية.
للتعمق في أحدث التقنيات، طور العلماء خلايا شمسية فائقة الكفاءة قادرة على التقاط 99.7 في المائة من الضوء. تمتص الخلايا الشمسية شائعة الاستخدام 95٪. تسمى هذه الخلايا الفعالة “فائقة السواد “ ، وتتمثل ميزة خاصة لها في قدرتها على أداء نفس الشيء تقريبًا في الظروف الملبدة بالغيوم كما هو الحال في ضوء الشمس المثالي . علينا فقط أن نمنحها بضع سنوات حتى تصبح هذه التكنولوجيا متاحة مجانًا في السوق بسعر معقول.
مع الثنائيات الالتفافية التي تحمي الألواح الشمسية، يمكنك التأكد من أن الألواح الشمسية الخاصة بك ستعمل عندما تكون مظللة جزئيًا. فقط خرج الطاقة الخاص بهم سينخفض وفقًا لمستوى التظليل.
في مواقف الحياة الواقعية، يكون العثور على الظروف المثالية تمامًا لوضع الألواح الشمسية أمرًا شبه مستحيل، حتى عندما تعتمد أساسيات الحياة على الظروف المتغيرة. ولكن نظرًا لأن الشمس توفر مصدرًا لا ينضب للطاقة المتجددة، فإن مستقبل الطاقة الشمسية مشرق ويركز العديد من المهنيين على تحقيق أكثر الطرق فعالية لحصاد هذه الطاقة وتقليل التأثير السلبي للتظليل على أداء النظام الشمسي بأكمله.
نحن على يقين من أن بعض الحلول المذهلة ستظهر في غضون عامين من الآن والتي ستقلل حتى من خسائر خرج الطاقة هذه.