تأثير تقليل حجم العاكس على خسائر الأوساخ المتراكمة على الألواح الشمسية
Image Source: Tainavi
قام فريق بحثي دولي بدراسة تأثير تقنية تقليل حجم العاكس على التخفيف من خسائر الأوساخ في أنظمة الطاقة الشمسية ، ووجدوا أن هذه الاستراتيجية قد لا تكون فعالة كما يُعتقد عمومًا.
يحدث تقليل حجم العاكس عندما تكون طاقة التيار المستمر (DC) لنظام الطاقة الشمسية أكبر من الحد الأقصى لحجم إدخال العاكس. وهذا يؤدي إلى تشبع العاكس ، ولا يتم تحويل الطاقة الزائدة من التيار المستمر إلى تيار متردد (AC). وذكرت مجموعة البحث أن بسبب تأثير الإخفاء هذا ، غالبًا ما يُقترح تقليل حجم العاكس كاستراتيجية عملية للتخفيف من الأوساخ. في الواقع ، لا تظهر خسائر الأوساخ من جانب التيار المتردد أثناء التشذيب إذا لم تكن أكبر من الفرق بين التصنيف الحراري للوحدات الكهروضوئية وسعة العاكس.
في ورقة بحثية بعنوان قياس تأثير تقليل حجم العاكس على أداء الألواح الشمسية وخسائر الأوساخ، نُشرت في مجلة الطاقة المتجددة ، أوضح العلماء أن عملهم النظري يهدف إلى الإجابة عن السؤال النموذجي الذي يُطرح كثيرًا على مصممي نماذج الطاقة الشمسية وخبراء الأوساخ…. أليس تقليل حجم العاكس كافياً للتخفيف من آثار الأوساخ على الأنظمة الكهروضوئية؟
وقال ليوناردو ميكيلي ، المؤلف الرئيسي للبحث، لقد تناولنا هذا السؤال من خلال نمذجة أداء الألواح الشمسية وخسائرها لشبكة من المواقع عبر الولايات المتحدة ، مع الأخذ في الاعتبار التكوين النموذجي للأنظمة الكهروضوئية. وتشير نتائجنا إلى أن الاعتماد فقط على نسبة تحميل العاكس العالية (ILR) قد لا يكون كافياً للتخفيف من خسائر الأوساخ بشكل فعال. وهذا ينطبق بشكل خاص على المدى الطويل لأنه مع تدهور الأداء وفقدانه ، يتناقص تكرار التشذيب (clipping)، مما يجعل تأثير الأوساخ أكثر وضوحًا.
جمع الباحثون بيانات الإشعاع والطقس من قاعدة بيانات الإشعاع الشمسي الوطنية التابعة للمعمل الوطني للطاقة المتجددة (NSRDB) ، وبيانات هطول الأمطار اليومية من PRISM ، والبيانات كل ساعة التي تقدر تراكم الأوساخ المحتمل من نظام إعادة تحليل الغلاف الجوي العالمي (MERRA-2) التابع لناسا ، وهو أحدث إصدار لإعادة تحليل الغلاف الجوي العالمي لعصر الأقمار الصناعية المنتج من قبل مكتب ناسا للنمذجة والاستيعاب العالمي (GMAO). باستخدام هذه البيانات ، قاموا بإنشاء خرائط عبر حزمة Cartopy لتقييم حجم التشذيب (clipping) عبر الولايات المتحدة.
أظهر تحليلهم أن التشذيب (clipping) أكثر شيوعًا في المناطق ذات الإشعاع الشمسي الأعلى ، مثل ولايات الجنوب الغربي غير الساحلية مثل أريزونا وكولورادو ونيفادا ونيو مكسيكو ويوتا ، وهو ما يعزوه الأكاديميون إلى الموارد الشمسية الأعلى مقارنة بالولايات الشرقية ودرجة الحرارة المنخفضة والأوساخ الأقل مقارنة بالغرب الساحلي.
وأكدت المجموعة أن الألواح الثابتة وأنظمة التعقب أحادية المحور الأفقية (HSAT) في هذه الولايات تتعرض للتشذيب (clipping) لأكثر من 7٪ و 8٪ من الوقت على التوالي. ولاية كولورادو ونيو مكسيكو هما الولايتان اللتان يحدث فيهما التشذيب (clipping) أكثر من غيرهما ، بمعدلات تزيد عن 8٪ في كلا تكوينات التركيب. وباستخدام متوسط حسابي بسيط ، يمكن تقدير متوسط وقت تشذيب وطني يبلغ 4.0٪ و 3.5٪ سنويًا للأنظمة الكهروضوئية الثابتة وأنظمة HSAT على التوالي “.
كما أظهر التحليل أن التشذيب(clipping) يمكن أن يقلل من خسائر الأوساخ الظاهرة بأقل من 0.1٪ في المتوسط ، ويمكن تحقيق انخفاض نسبي أكبر في الخسائر في تلك المناطق التي تكون فيها الخسائر محدودة بالفعل.
وأكد الباحثون، على سبيل المثال ، أعلى نسبة تخفيض نسبي توجد في نيو مكسيكو وكولورادو (أكثر من 40٪) ، حيث لا تتجاوز خسائر الأوساخ 1.15٪ / سنة و 0.6٪ / سنة على التوالي. من ناحية أخرى ، في المناطق التي تكون فيها خسائر الأوساخ أكثر كثافة ، مثل جنوب كاليفورنيا وأريزونا ، يكون تأثير التشذيب محدودًا. في الواقع ، لا يتجاوز الحد الأقصى للانخفاض المطلق في خسائر الأوساخ 1٪ ، حتى في تلك المواقع التي تكون فيها الخسائر أعلى من 4٪ ، ويمكن أن تصل إلى 9٪ / سنة.
وخلص العلماء إلى أن تقليل حجم العاكس له تأثير محدود على تقليل خسائر الأوساخ في الأنظمة الكهروضوئية عبر الولايات المتحدة المتجاورة. واقترحوا أيضًا زيادة وتيرة التنظيف كإستراتيجية إضافية للتخفيف من الأوساخ. وأفادوا بأنه في مراحل التشغيل ، يجب مراقبة الأوساخ بشكل منتظم لتقييم ما إذا كان ينبغي اتخاذ إجراءات مضادة للأوساخ ، مثل التنظيف الدوري ، بغض النظر عن التأثيرات التخفيفية الأولية لتقليل حجم العاكس.
