الحرارة عدو الطاقة الشمسية الكهروضوئية
الاثنين - 29 يوليو 2019
Mon - 29 Jul 2019
عند شرائنا الألواح الشمسية نجد مكتوبا عليها كمية الطاقة التي يمكن أن تنتجها من الضوء، مثلا نجد الرقم 300 واط STC. هذا يعني أن هذه الألواح تستطيع إنتاج 300 واط في حالة أن درجة الحرارة 25 درجة مئوية، وشدة الضوء 1000 واط لكل متر في المنطقة، وزاوية الشمس 42 درجة من الأفق! ذلك يعني أن هنالك عوامل عدة يجب أن تتوفر كي نحصل على 300 واط.
• ما علاقة درجة الحرارة بالألواح الشمسية؟
إن الخلايا الشمسية مصنوعة من أشباه الموصلات مثل الترانزيستور ولمبات LED. هذه المواد تتأثر بشكل مباشر بدرجات الحرارة، حيث إنها إما أن تصبح أقرب للموصل أو العازل بتغيير درجة حرارتها. ارتفاع درجة الحرارة ينتج منه انخفاض في الجهد. ومما هو معروف أن الطاقة هي مضرب قيمة الجهد بقيمة التيار. هذا يعني أن الانخفاض الحاصل في قيمة الجهد بسبب الحرارة سيصاحبه انخفاض في الطاقة التي يمكن للألواح الشمسية أن تنتجها.
• هل التأثير بسيط؟
عند صناعة القطع الالكترونية المكونة من أشباه الموصلات جرى اختبار هذه القطع عند درجة حرارة 25 درجة مئوية، حيث إن هذه هي درجة حرارة الغرف بشكل عام. ويبدو أن الخلايا الشمسية ورثت هذه الدرجة كونها مصنوعة من أشباه موصلات مثل تلك القطع الالكترونية. فعندما تشتري الألواح الشمسية توفر الشركة المصنعة معلومة مهمة لنا وهي نسبة المفاقيد الناتجة من ارتفاع الحرارة. نجد هذه النسبة تقريبا 0,5% خسارة من الطاقة لكل درجة مئوية واحدة تزيد على 25 درجة مئوية.
وعلى المصممين مراعاة أن زيادة درجة الحرارة ليست بسبب الأجواء فقط، وإنما بسبب التيار المار في الخلايا مما قد يشكل خسارة بنسبة 25%. وفي المقابل الأجواء الباردة - أقل من 25% - تزيد من الطاقة الناتجة للألواح الشمسية.
• ما العمل؟
لا يعني ذلك أن فكرة الطاقة الشمسية فاشلة ولا تصلح أبدا، وإنما اختيار المنطقة مهم جدا لعمل المشاريع الضخمة. هنالك طرق عدة لتبريد الألواح الشمسية، بعضها يستهلك طاقة، مثلما هو معمول به في رادياتور السيارات، وبعضها لا يستهلك طاقة، وإنما يحتاج مكونات لامتصاص الحرارة وتشتيتها، مثل PMC.
ما شد انتباهي فكرة الألواح الشمسية الطافية فوق الماء. هذه الفكرة تحفز استخدام البحيرات الصغيرة كمساحة يمكن وضع الألواح الشمسية عليها ـ تطفو عليهاـ لتحقق فوائد عدة منها التبريد الذاتي.
أجد فكرة الألواح الشمسية الطافية مناسبة لمشاريع عدة في المملكة مثل نيوم ومشروع البحر الأحمر.
HUSSAINBASSI@
• ما علاقة درجة الحرارة بالألواح الشمسية؟
إن الخلايا الشمسية مصنوعة من أشباه الموصلات مثل الترانزيستور ولمبات LED. هذه المواد تتأثر بشكل مباشر بدرجات الحرارة، حيث إنها إما أن تصبح أقرب للموصل أو العازل بتغيير درجة حرارتها. ارتفاع درجة الحرارة ينتج منه انخفاض في الجهد. ومما هو معروف أن الطاقة هي مضرب قيمة الجهد بقيمة التيار. هذا يعني أن الانخفاض الحاصل في قيمة الجهد بسبب الحرارة سيصاحبه انخفاض في الطاقة التي يمكن للألواح الشمسية أن تنتجها.
• هل التأثير بسيط؟
عند صناعة القطع الالكترونية المكونة من أشباه الموصلات جرى اختبار هذه القطع عند درجة حرارة 25 درجة مئوية، حيث إن هذه هي درجة حرارة الغرف بشكل عام. ويبدو أن الخلايا الشمسية ورثت هذه الدرجة كونها مصنوعة من أشباه موصلات مثل تلك القطع الالكترونية. فعندما تشتري الألواح الشمسية توفر الشركة المصنعة معلومة مهمة لنا وهي نسبة المفاقيد الناتجة من ارتفاع الحرارة. نجد هذه النسبة تقريبا 0,5% خسارة من الطاقة لكل درجة مئوية واحدة تزيد على 25 درجة مئوية.
وعلى المصممين مراعاة أن زيادة درجة الحرارة ليست بسبب الأجواء فقط، وإنما بسبب التيار المار في الخلايا مما قد يشكل خسارة بنسبة 25%. وفي المقابل الأجواء الباردة - أقل من 25% - تزيد من الطاقة الناتجة للألواح الشمسية.
• ما العمل؟
لا يعني ذلك أن فكرة الطاقة الشمسية فاشلة ولا تصلح أبدا، وإنما اختيار المنطقة مهم جدا لعمل المشاريع الضخمة. هنالك طرق عدة لتبريد الألواح الشمسية، بعضها يستهلك طاقة، مثلما هو معمول به في رادياتور السيارات، وبعضها لا يستهلك طاقة، وإنما يحتاج مكونات لامتصاص الحرارة وتشتيتها، مثل PMC.
ما شد انتباهي فكرة الألواح الشمسية الطافية فوق الماء. هذه الفكرة تحفز استخدام البحيرات الصغيرة كمساحة يمكن وضع الألواح الشمسية عليها ـ تطفو عليهاـ لتحقق فوائد عدة منها التبريد الذاتي.
أجد فكرة الألواح الشمسية الطافية مناسبة لمشاريع عدة في المملكة مثل نيوم ومشروع البحر الأحمر.
HUSSAINBASSI@
