نموذج جديد لحساب الطاقة الكهربائية المنتجة من محطات الطاقة الشمسية ذات اللواح ثنائية الوجه (bifacial)
ابتكر فريق بحث هولندي نهجًا جديدًا لمحاكاة أداء المزارع الكهروضوئية ثنائية الوجه الرأسية. تأخذ المنهجية الجديدة بعين الاعتبار معايير التصميم وظروف سوق الطاقة.
Image Source: Nature
اقترحت مجموعة من الباحثين من جامعة دلفت للتكنولوجيا (TU Delft) بهولندا وشركة Kipp&Zonen الهولندية لقياس الإشعاع الشمسي منهجية جديدة لمحاكاة أداء المنشآت الكهروضوئية ذات اللواح ثنائية الوجه الرأسية ذات الاتجاه شرق-غرب.
في الدراسة التي نشرت بعنوان “نمذجة المزارع الكهروضوئية ثنائية الوجه لتقييم نسبة الارباح في الانظمة المثبتة بشكل رأسي شرق / غرب”، أوضح العلماء أن النهج المقترح يوفر ميزة تمكين المحاكاة على نطاق واسع والتي تأخذ في الاعتبار عوامل رئيسية مثل عدم تناسق الاشعاع الخلفي وتأثير الطيف.
وقالوا، يتم اعتبار عدم تناسق الإشعاع وتأثير الطيف باستخدام مصفوفة رباعية الأبعاد كوحدة أساسية لإجراء محاكاة سنوية للمزرعة. يمثل البعدان الأول والثاني وتوزيعات الإشعاع المكاني على طول صفوف المزرعة وخلايا الوحدات على التوالي، بينما يشير الثالث والرابع إلى الوقت وطول موجة ضوء الشمس.
يُقال أيضًا إن النموذج يعتمد على بنية مصفوفة توفر معايير تصميم مختلفة لكل صف، مما يجعل من الممكن النظر في تكوينات “غير تقليدية” مختلفة. يحسب الإشعاع لكل طول موجة من الطيف على مستوى الخلية. لقياس الإشعاع الكلي على جانبي الوحدة، يأخذ في الاعتبار إشعاع السماء، والإشعاع المنعكس عن الأرض، والإشعاع المنعكس عن الوحدات المجاورة.
علاوة على ذلك، تقدر المنهجية الجديدة الإشعاع الساقط على الأرض عن طريق حساب عامل رؤية السماء. ولتوقع درجات حرارة الوحدات الشمسية، يستخدم نموذجًا حراريًا يحلل بيانات المواقع المحددة والقيود الزمنية للحساب.
تم التحقق من صحة الطريقة المقترحة من قبل الباحثين في ظل ظروف سوقية مختلفة وظروف تركيب، وتم مقارنة أداء الأنظمة ثنائية الوجهية الرأسية شرق-غرب بالأداء لأنظمة متطابقة ولكنها موجهة للجنوب. ووجدوا أن المنشآت ذات الاتجاه شرق-غرب قد تفوق نظيراتها الموجهة للجنوب اعتمادًا على عوامل مثل معايير التصميم والتقليص والموقع وظروف السوق.
كما أوضحوا:”تقوم قيم مسافة الصف إلى الصف الأكبر بزيادة إنتاج الطاقة وعائدات مزارع الطاقة الشمسية الرأسية والمائلة حتى قيمة التشبع. ومع ذلك، فإن تأثير هذا العامل يكون أعلى في الحالة الأولى، وبالتالي فإن زيادة مسافة الصف إلى الصف تعزز ربحية الأنظمة الرأسية في إتجاه شرق-غرب على الأنظمة المائلة للجنوب.”
وفي المستقبل، قال الأكاديميون إن الطريقة الجديدة يجب أن تتضمن تحليلاً للمعامل الانعكاس ونظام التركيب، بالإضافة إلى تقديم خيار للبحث في مشاريع بها بطاريات تخزين. وأضافوا: “لتحسين سرعة حساب الخوارزمية بشكل أكبر، يمكن استبدال ضرورة توسيع أبعاد المشكلة للنظر في تأثيرات مثل عدم تناسق الإشعاع بمعاملات تجريبية. ويمكن التحقيق في اعتمادها على معايير التصميم والطقس من خلال تقنيات التعلم الآلي.”
