لا يُمكن تجاهل تأثير انخفاض درجات الحرارة على توليد الطاقة الكهروضوئية. ففي السنوات الأخيرة، ومع الاحتباس الحراري، شهدت درجات الحرارة الشتوية انخفاضًا ملحوظًا.
أولاً، علينا فهم مبدأ عمل الألواح الكهروضوئية. اللوح الكهروضوئي هو جهاز يستخدم مواد شبه موصلة لامتصاص الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية. في هذه العملية، يتأثر أداء اللوح بدرجة الحرارة.
في بيئة ذات درجة حرارة أعلى، تنخفض كفاءة توليد الطاقة للألواح الكهروضوئية؛ بينما في بيئة ذات درجة حرارة أقل، تزداد كفاءة توليد الطاقة للألواح الكهروضوئية نتيجةً لزيادة عدد الناقلات في اللوح، مما يُحسّن من كفاءة توليد الطاقة للألواح الكهروضوئية. تُظهر بعض البيانات التجريبية أنه عند انخفاض درجة الحرارة من ٢٥ درجة مئوية إلى -١٠ درجات مئوية، يُمكن زيادة كفاءة توليد الطاقة للألواح الكهروضوئية بحوالي ١٥١ طنًا لكل طن.
مع ذلك، قد يكون لانخفاض درجات الحرارة بعض الآثار السلبية على توليد الطاقة الكهروضوئية. أولًا، قد يؤدي انخفاض درجات الحرارة إلى زيادة جهد خرج الألواح الكهروضوئية. ويرجع ذلك إلى زيادة عدد الحوامل في الألواح الكهروضوئية عند انخفاض درجات الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع جهد الدائرة المفتوحة للألواح الكهروضوئية. إذا تجاوز جهد السلسلة الحد الأقصى لجهد الدخل الذي يتحمله العاكس، فسيؤدي ذلك إلى حماية العاكس من زيادة الجهد المستمر، مما يؤثر على التشغيل العادي لنظام الطاقة الكهروضوئية.
تكلفة تشغيل نظام الطاقة الكهروضوئية أقل بكثير من تكلفة توليد الطاقة التقليدية. بمجرد اكتمال التركيب وتشغيله بسلاسة، يمكنك الاستمتاع بالطاقة. بالإضافة إلى ذلك، قد تُصعّب درجات الحرارة المنخفضة تشغيل العاكس. تتراوح درجة حرارة تشغيل معظم العاكسات المتوفرة في السوق بين -25 و+60 درجة مئوية. في أشهر الشتاء القاسية، قد تواجه العاكسات مشاكل في التشغيل. لا يمكن للعديد منها التشغيل بشكل صحيح، مما يؤثر على إنتاج الطاقة في محطة الطاقة. كما تُقلل الطاقة الشمسية المجانية من نفقات المنزل من خلال بيع فائض الطاقة لشركة الكهرباء.
واستجابة لتأثيرات انخفاض درجات الحرارة، يمكن اتخاذ التدابير التالية لتحسين استقرار نظام توليد الطاقة الكهروضوئية:
- زيادة نطاق درجة الحرارة الأولية للمحولات.
بفضل تحسين تصميم وعملية إنتاج العاكس، يُمكن تشغيله بشكل طبيعي حتى في درجات الحرارة المنخفضة. يُنصح أيضًا بإضافة عازل حول العاكس لمنعه من التعطل بسبب انخفاض درجات الحرارة.
- قم بضبط مستوى الجهد الكهربي لسلسلة الألواح الكهروضوئية بشكل معقول.
عند اختيار سلسلة ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يجب ضبط مستوى الجهد بما يتناسب مع الظروف المناخية المحلية وأقصى جهد دخل للعاكس. هذا يُجنّب العاكس بفعالية مشكلة حماية التيار المستمر من الجهد الزائد الناتج عن ارتفاع جهد السلسلة.
في الختام، سيكون لانخفاض درجات الحرارة تأثيرٌ متعدد الجوانب على توليد الطاقة الكهروضوئية. ينبغي اتخاذ التدابير المناسبة للتعامل مع تأثير انخفاض درجات الحرارة. ضمان استمرار عمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بثبات في حال انخفاض درجات الحرارة، مما يوفر طاقة نظيفة مستمرة لإنتاجنا وحياتنا.
تؤثر درجات الحرارة المنخفضة على توليد الطاقة الكهروضوئية، فما هو تأثير درجات الحرارة المرتفعة على توليد الطاقة الكهروضوئية؟
في ظل استمرار ارتفاع درجات الحرارة، يُظهر ناتج طاقة وحدة الطاقة الكهروضوئية علاقة سلبية بين معامل درجة الحرارة، فكلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفضت طاقة الخرج، مما يؤدي إلى انخفاض توليد الطاقة. وفي إطار بحث طويل الأمد حول تطوير صناعة الطاقة الكهروضوئية، صرّح فان غويوان، الأمين العام لجمعية صناعة الطاقة الكهروضوئية في جيانغسو، بأن درجة حرارة التشغيل المثالية لمكونات توليد الطاقة الكهروضوئية تبلغ حوالي 25 درجة مئوية، فإذا ارتفعت درجة الحرارة درجة مئوية واحدة، ستنخفض طاقة الخرج بحوالي 0.35%، وينخفض أيضًا توليد الطاقة في محطة الطاقة الكهروضوئية بحوالي 0.35%.
التأثير على عمر خدمة مكونات العاكس الأساسية
في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تخشى وحدة الطاقة الكهروضوئية الحرارة، وكذلك العاكس. يتكون العاكس من العديد من المكونات الإلكترونية، وتُولد المكونات الرئيسية حرارة أثناء العمل. يستخدم المصنعون مشعات حرارية ومراوح وأشكالًا أخرى لتقليل الحرارة داخل الجهاز أثناء عملية التصميم والتطوير. إذا ارتفعت درجة حرارة العاكس بشكل كبير، فسيقل أداء المكونات، مما يؤثر على عمره الافتراضي.
سيتم أخذ مشاكل التهوية والتبريد في الاعتبار، بينما في الأسلاك، ووضع الكابلات، وتصميم المصفوفة والتركيب يجب أن يأخذ في الاعتبار ما إذا كان من الممكن استخدام درجة الحرارة بشكل معقول لتجنب التأثير السلبي لدرجة الحرارة على محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
يؤثر تكوين تأثير النقطة الساخنة على عمر الوحدة
ستؤدي درجات الحرارة الموضعية المرتفعة جدًا إلى ظهور بقع ساخنة تؤثر على عمر وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية. يشير تأثير البقعة الساخنة إلى أنه في ظل ظروف معينة، تُستخدم وحدة خلية شمسية مظللة في دائرة فرعية متسلسلة كحمل لاستهلاك الطاقة المولدة من وحدات خلايا شمسية مضاءة أخرى، وستسخن هذه الوحدة في هذه الحالة.
سيؤدي تأثير النقطة الساخنة إلى تدمير الخلايا الشمسية إلى حد ما، وقد تستهلك الخلايا المظللة جزءًا من الطاقة التي تولدها الخلايا الشمسية بالضوء، وسيؤدي تأثير النقطة الساخنة في محطات الطاقة الكهروضوئية بشكل مباشر إلى تقليل عمر خدمة الوحدات الكهروضوئية بمقدار 30%، مما قد يؤدي إلى فشل الوحدة على المدى الطويل.
إنشاء تأثير PID مما يؤدي إلى فشل الوحدة
تأثير PID، المعروف أيضًا باسم الاضمحلال المُستحث بالجهد، هو ظاهرة تدهور أداء المكونات نتيجةً لتأثير مواد تغليف مكونات البطارية والمواد الموجودة على أسطحها العلوية والسفلية، بالإضافة إلى الهجرة الأيونية التي تحدث تحت تأثير الفولتية العالية بين خلايا البطارية وهياكلها المعدنية المؤرضة. يُعدّ التبريد غير السليم لمحطات الطاقة الكهروضوئية في الطقس الحار عرضةً لتأثير PID، مما يؤدي إلى تعطل المكونات.
الصين بلد شاسع، وتعيش فيه معظم البيئات المناخية المتنوعة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض كفاءة التحويل الكهروضوئي. على سبيل المثال، في معظم أنحاء الصين، بسبب البيئة المناخية، سيكون هناك فقدان شائع في درجة الحرارة يتراوح بين 2% و3%، وفي المناطق الاستوائية ذات درجات الحرارة المرتفعة، سيصل هذا الفقد إلى حوالي ثلاثة أضعاف، مما يؤدي مباشرةً إلى انخفاض إنتاج الطاقة في محطة الطاقة.
تتأثر محطات الطاقة الكهروضوئية بدرجات الحرارة المرتفعة، ويمكن تحسينها إلى حد ما من خلال تصميم نظام تركيب معقول. يجب ضمان التهوية وتبديد الحرارة في الوحدات والمحولات وصناديق التوزيع، مع مراعاة التصميم المناسب للوضع المحلي، والتخلص من الرماد المتراكم على الألواح الكهروضوئية في الوقت المناسب، لضمان خلوّ الوحدة المحيطة من الشوائب، والاهتمام بصيانة الكابلات، لتحقيق أقصى عائد ممكن من توليد الطاقة.
شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة، شركة متكاملة للطاقة الجديدة، تُقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
