الطرق المختلفة للتعقب الميكانيكى للخلايا الشمسية وجدواها الاقتصادية


#1

الطرق المختلفة للتعقب الميكانيكى للخلايا الشمسية وجدواها الاقتصادية:
Different methods of mechanical tracking of solar panels and its economic feasibility:

قبل البدء فى رصد الطرق المختلفة للتعقب الميكانيكى لابد اولا من توضيح ما فائدته ولماذا يتم استخدامه:

يوضح الشكل التالى منحنى الخصائص للخلية الشمسية وهو يحدد العلاقة بين القدرة المستخرجة من الخلية مع جهد التشغيل عند هذه القدرة ونلاحظ ان المنحنى اقرب ما يشبه الى التـل وللحصول على اقصى طاقة ممكنة من الخلية فانه ينبغى ان تعمل الخلية عند نقطة القمة لهذا التل وبالتالى فاننا نحصل على افضل استخدام ممكن للخلية .

ولكننا نعرف انه هناك عوامل تؤثر على منحنى الخصائص المذكور وهى كالأتى:

  1. مقدار الاشعاع الشمسى.
  2. درجة الحرارة المحيطة.
    3)زاوية ميل شعاع الشمس.
    4)عوامل اخرى كالغيوم والاتربة والرياح وغيرها فى منطقة تركيب الخلايا الشمسية.

ولكى لا ندخل فى تفاصيل كثيرة هنا فسنركز على تاثير الاشعاع الشمسى وزاوية ميل الشمس وتقاس مقدار الاشعاع الشمسى فى منطقة معينة بعدد الوات لكل وحدة مساحة.
ويوضح الشكل التالى هذه العلاقة :

ومن الشكل يتضح انه كلما زاد مقدار الاشعاع فى المنطقة كلما زادت كمية الطاقة المستخرجة من النظام الشمسى ولكننا نعرف ايضا ان الشمس لا تكون ثابتة على مداى اليوم فى اتجاه معين ولكنها تتحرك من بداية اليوم الى نهايته ومن هنا تظهر اهمية انظمة التحكم والتعقب للاشعة الشمسية.

ولذلك فى غالب الانظمة الشمسية لتوليد الكهرباء لا يتم توصيل الخلايا بالاحمال او البطاريات مباشرة ولكن يتم نوصيلها بانظمة التحكم اولا وتقوم اجهزة التعقب MMPTبوظيفتيتن وهما:
1)محاولة تشغيل الخلايا عند اعلى نقطة فى المنحنى او ما يسمى بنقطة قمة التل ويتم بشكل كهربى.
2)محاولة تتبع الاشعاع الشمسى على مدار اليوم ويتم بشكل ميكانيكى وهو سهل الفهم.

ونظرا لان موضوعنا يتعلق بالتعقب الميكانيكى هنا فاننا سنركز عليه فى الجزء التالى.

هناك ثلاث أنواع مختلفة للتعقب الميكانيكى وهى كالاتى:

أولا. الخلايا المثبتة د ون اى تعقب ميكانيكى ويطلق عليها Fixed Flat panels solar cells :

وتستخدم هذه الطريقة على مستوى المنازل العادية كما تستخدم من قبل بعض الدول وفيها ويتم تحديد زاوية ميل الشمس فى هذه البلد او المنطقة ومن ثم تثبيت الخلايا بحيث تكون معرضة لاقصى اشعاع ممكن على مدار اليوم دون اى حركة ميكانيكية والاعتماد على التعقب الكهربى فقط.

ومن مميزات هذه الطريقة انه بسيطة وسهلة التركيب ولا يوجد فيها اجزاء متحركة ولكنها تحتوى على عيوب كبيرة كما ان كفاءتها ليست عالية ومن هذه العيوب الاساسية انها تحتوى مساحة كبيرة من الارض المتاحة خاصة فى حالات استخراج كمية من الطاقة مما يعنى زيادة المساحة المرادة لتثبيت الخلايا كما يظهر ما يعرف بتاثير االظل حيث ان تعرض جزء بسيط من خلية واحدة ولو بمقدار 10% للظل قد يؤدى الى انخفاض الكفائة باكثرمن النصف خاصة اذا ما كانت الخلايا جميعها مربوطة بمتحكم واحد .

ثانيا. تعقب ميكانيكى فى محور واحد ويسمى Single axis tracking:

وفيه يتم ضبط ميل الخلايا بزاوية ميل مماثلة لاقصى اشعاع للشمس فى تلك المنطقة ولكنها تختلف عن سابقتها فى انه الخلايا تتحرك فى اتجاه واحد متتبعة الشمس –غالبا ما يكون من الشرق للغرب .

ومن مميزاتها انها تزيد من الكفاءة كما انها تقلل من مساحة الارض المستخدمة لانها لا تكون مثبتة على الارض كما فى الحالة .

ولكن من اهم عيوبها انه ان زاوية ميل الشمس على الارض تتغير تدريجيا بمرور الايام ويظهر هذا التغير الكبير بشكل واضح بين الفصول المختلفة ولذلك فانه لابد من مراقبة النظام وتغيير زاوية الميل تلك بين الفصول المختلفة. وقد اثبتت التجارب انه مقدار الزيادة فى كفاءة النظام لا تتناسب مع التكلفة المدفوعة فى عمل النظام ولهذا من الناحية الاقتصادية فاته يمثل خسارة .

ثالثا.تعقب ميكانيكى فى اتجاهين ويسمى :Double axis tracking

ويزيد على الانظمة السابقة فى انه المتعقب يقوم بالحركة فى الاتجاهين من الشرق للغرب بالاضافة لاتجاه تانى وهو اتجاه ميل الشمس فى تلك المنطقة وبهذا يتم تلافى مشكلة تغير ميل الشمس بتغير الايام والفصول السنوية المختلفة.

وفى الختام للمقارنة بين الثلاث انواع فاننا نوضح فى الصورة التالية كفاءة عمل الانظمة الثلاثة باختلاف شهور السنة مع تغير شدة الاشعاع. وهذا الشكل ناتج وفقا لدرسات جدوى تقنية واقتصادية استرالية لهذا الشان:


(ahmed raaft) #2

الله ينور يابشمهندس على المعلومات