كيف يمكن تعزيز أداء متعقب الطاقة الشمسية ذو المحورين باستخدام تقنيات التحسين الجديدة؟

مقدمة

في خطوة مبتكرة نحو تحسين كفاءة أنظمة الطاقة الشمسية، قام باحثون في الهند بتطوير تقنيتين جديدتين لتحسين أداء متعقب الطاقة الشمسية ذو المحورين. هذه التقنيات، التي يمكن أن تزيد من إنتاج الطاقة بنسبة تصل إلى 54.36% عند دمجها، تعتمد إحداها على مستشعر الضوء بينما تعتمد الأخرى على بيانات GPS ووحدات الساعة الحقيقية  (Read Time Clock RTC)

 مقدمة: أهمية تحسين أداء الأنظمة الشمسية

في ضوء التحسين المستمر في تكنولوجيا الطاقة المتجددة، يتم العمل على تحسين أنظمة متعقب الطاقة الشمسية ذو المحورين (Dual-Axis Solar Tracking System DASTS) لزيادة كفاءتها في توليد الطاقة. عادةً ما توفر هذه الأنظمة قدرة إنتاجية أعلى من الأنظمة الثابتة أو أحادية المحور. لكن التحديات مثل تعقيد النظام، أخطاء التتبع، والمحاذاة غير الصحيحة تفرض الحاجة إلى تحسينات إضافية. ولذلك، طرح الباحثون في جامعة أندرا الهندية خوارزميات جديدة تعمل على تحسين هذه الأنظمة وتقليل العيوب الناتجة.

الخوارزميات الجديدة: تحسين الأداء باستخدام مستشعرات الضوء وبيانات  GPS

قام الفريق البحثي بتطوير خوارزميتين هجينتين لتحسين أداء أنظمة DASTS ، الخوارزمية الأولى تعتمد على مستشعرات الضوء، بينما الثانية تستخدم بيانات من GPS وRTC ، في الخوارزمية الأولى، يتم استخدام مستشعر ضوء للكشف عن ضوء الشمس، ثم يتم حساب موقع الشمس باستخدام معادلات رياضية لتحريك الألواح الشمسية إلى الموضع المناسب باستخدام وحدة تحكم دقيقة. بينما الخوارزمية الثانية، تعتمد على GPS وRTC  لتحديد زاوية الشمس وضبط الألواح الشمسية بناءً على البيانات المستخلصة.

 التجارب والنتائج

بعد استخدام AutoCAD للتصميم وProteus  للمحاكاة، تم بناء نموذج تجريبي باستخدام  15 W من الألواح الشمسية وميزان موازن ومحرك DC يعمل بوضعية مستمرة أو شبه مستمرة. أظهرت النتائج أن الخوارزميات الجديدة قد أدت إلى زيادة في إنتاج الطاقة بنسبة 54.36% مقارنة بالألواح الشمسية الثابتة، مع انخفاض في مستوى شحن البطارية (State of Charge SOC)  بنسبة 18.12%

 تفاصيل النتائج:

• الخوارزمية DASTS-Hybrid STA Combination وضع التتبع المستمر: تحسين في إنتاج الطاقة بنسبة 38.69% مع انخفاض بنسبة 19.29% في شحن البطارية.
• الخوارزمية DASTS-Hybrid STA Combination وضع التتبع شبه المستمر: زيادة في إنتاج الطاقة بنسبة 21.54% مع انخفاض بنسبة 16.39% في شحن البطارية.
• خوارزمية DASTS-GPS Integrated Algorithm : زيادة في توليد الطاقة بنسبة 27% مع انخفاض بنسبة 15.21% في شحن البطارية.

 التحقيق في استقرار النظام واستخدام الأوزان الميكانيكية

أظهر التحليل أن الأخطاء الناتجة عن فقدان التتبع ظهرت بشكل ملحوظ عند الساعة 10 صباحًا، مما كشف عن تقلبات كبيرة في الطاقة عند استخدام الألواح الشمسية الثابتة مقارنة بنظام  DASTS-GPS، الذي حافظ على استقرار أكبر في إنتاج الطاقة. كما أظهرت الدراسة أن استخدام الأوزان الميكانيكية ساعد في تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 15% عبر جميع استراتيجيات التتبع.

 خاتمة: الابتكار في أنظمة تتبع الطاقة الشمسية

إن الخوارزميات الهجينة المطورة لا تساهم فقط في زيادة إنتاج الطاقة ولكنها أيضًا تسهم في تقليل استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ وتحسين استقرار النظام. النتائج التي تم الحصول عليها تبرز مدى إمكانية تطبيق هذه التقنيات في تحسين أداء أنظمة متعقب الطاقة الشمسية على مستوى عالمي، مما يجعلها خيارًا واعدًا للطاقة المتجددة في المستقبل.

📚  المصدر:

“Enhancing dual-axis solar tracker performance with new optimization techniques.” pv magazine,  ، سبتمبر 2025. متاح على الرابط