كيف يؤثر التظليل على أداء نظام المضخة الشمسية
في إطار السعي الدؤوب اليوم نحو الزراعة الخضراء والري الموفر للطاقة، تكتسب أنظمة المضخات الشمسية شعبية متزايدة بفضل تشغيلها منخفض التكلفة وميزاتها الصديقة للبيئة. ومع ذلك، حذّر خبراء الصناعة مؤخرًا من أن عاملًا غالبًا ما يُغفل عنه - وهو التظليل الجزئي - أصبح عاملًا خفيًا خطيرًا، إذ قد يُضعف أداء النظام بشكل كبير، بل ويُسبب تلفًا دائمًا للمعدات.
هذا ليس تخفيضًا بسيطًا، بل هو انخفاض حاد يشبه تأثير البرميل.
على عكس الاعتقاد السائد، فإن تأثير التظليل على أنظمة ضخ الطاقة الشمسية يتجاوز بكثير مجرد دي دي اتش فكلما زادت المساحة المحجوبة، قلت الطاقة المولدة.دي دي اتش
أوضح المهندس وانغ، من معهد صيني رائد لأبحاث الطاقة الجديدة، أن المشكلة الأساسية تكمن في تصميم الدوائر التسلسلية للألواح الشمسية. تتكون الوحدة القياسية من 60 أو 72 خلية متصلة على التوالي. لا يُحدد تيار خرجها بأقوى خلية، بل بأضعفها. بمجرد أن تُحجب الخلية تمامًا بأوراق الشجر أو فضلات الطيور أو الغبار أو حتى ظل عمود كهرباء، تتحول من "مولّد" إلى "مقاوم"، مستهلكةً الطاقة من خلايا أخرى ومولدةً حرارة، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في التيار الكهربائي في السلسلة بأكملها.
هذه الظاهرة، المعروفة باسم "تأثير البرميل" أو "تأثير البقعة الساخنة"، لها عواقب وخيمة: حتى لو سُدّ 10% فقط من سطح اللوحة، فقد ينخفض خرج الطاقة للمصفوفة بأكملها بأكثر من 50%، أو حتى أكثر. بالنسبة لمضخات المياه الشمسية، التي تعتمد بشكل كبير على توليد الطاقة في الوقت الفعلي، يعني هذا انخفاضًا حادًا في الضغط وناتج الماء.
من ركود الأداء إلى فشل الأجهزة، يواجه النظام مخاطر متعددة
إن التفاعل المتسلسل للتظليل يتجاوز بكثير مجرد تقليل إنتاج المياه:
● تشغيل وإيقاف المضخة بشكل متكرر: عند مرور الغيوم أو تحرك الظلال، تتقلب طاقة خرج الوحدة بشكل كبير عند نقاط حرجة، مما يتسبب في تشغيل محرك المضخة وتوقفه بشكل متكرر. هذا التكرار يُقصّر بشكل كبير من عمر المضخة ووحدة التحكم.
● إيقاف تشغيل النظام بالكامل: عادةً ما يكون لمضخات الطاقة الشمسية حد أدنى لجهد البدء أو القدرة. بمجرد أن يتسبب التظليل في انخفاض الناتج عن هذا الحد، يتوقف النظام بأكمله عن العمل، حتى مع وجود قدر كبير من ضوء الشمس.
● تلف النقاط الساخنة في الوحدات النمطية:تستمر الخلايا المظللة في التسخين، مما يؤدي إلى تسريع شيخوخة مادة التغليف (إيفا) وتحولها إلى اللون الأصفر بمرور الوقت، مما يؤدي إلى انفصال الخلايا وتلف اللوحة الشمسية بشكل دائم، مما يشكل خطراً على السلامة.
● اختلال التوازن بين العرض والطلب: صُممت أنظمة المضخات الشمسية لتُطابق بدقة منحنى رفع الطاقة للمضخة مع خصائص خرج المصفوفة الشمسية. يُعطل التظليل هذا التطابق تمامًا، مما يمنع النظام من العمل بكفاءته المثلى.
يعد اختيار الموقع العلمي والصيانة الدورية أمرًا أساسيًا
● اختيار الموقع هو خط الدفاع الأول: قبل التثبيت، قم بتقييم مسار ضوء الشمس على مدار العام بدقة للتأكد من أن موقع التثبيت خالٍ من أي مباني أو أعمدة مرافق أو مداخن أو أشجار سريعة النمو من شروق الشمس إلى غروبها.
● الصيانة الدؤوبة: قم بتنظيف الألواح بانتظام (على سبيل المثال، كل أسبوعين) لإزالة الغبار، وفضلات الطيور، والمواد الملوثة الأخرى، وقم بإزالة الأعشاب الضارة المحيطة على الفور لمنع غطاء الثلوج في فصل الشتاء.
● تحسين تصميم النظام: في الحالات التي يصعب فيها تجنب الظلال، يُمكن النظر في تقنيات إلكترونيات الطاقة على مستوى المكونات (إم إل بي إي)، مثل المحولات الدقيقة أو مُحسِّنات الطاقة. تُقلل هذه التقنيات بشكل كبير من تأثير التظليل على النظام ككل عند تظليل مكون واحد أو حتى خلية واحدة، مما يُؤدي إلى زيادة الاستثمار الأولي تبعًا لذلك.
إن ضمان حماية الألواح الشمسية من التظليل طوال عمرها الافتراضي هو أساس ضمان تشغيل نظام الري بأكمله بكفاءة واستقرار وطول العمر. عند الاستثمار في الطاقة الخضراء، قد تكون تكلفة أي ظل طفيف أعلى بكثير مما نتصور.
