لماذا نهتم بدرجة حرارة ألواح الطاقة الشمسية؟

AirStone: تبريد الألواح الشمسية لزيادة إنتاج الطاقة وتحسين الكفاءة

عندما يصبح التبريد وسيلة لزيادة إنتاج الكهرباء

تُعد الطاقة الشمسية من أهم مصادر الطاقة النظيفة، لكن ارتفاع درجة حرارة الألواح الكهروضوئية يمثل أحد التحديات التي تؤثر في أدائها، خاصة في المناطق ذات المناخ الحار مثل مصر والشرق الأوسط وأفريقيا.

فعلى الرغم من أن الألواح الشمسية تحتاج إلى ضوء الشمس لإنتاج الكهرباء، فإن ارتفاع درجة حرارتها يؤدي عادةً إلى انخفاض الجهد الكهربائي، وبالتالي تراجع القدرة الكهربائية المنتجة، حتى مع استمرار الإشعاع الشمسي القوي.

من هنا تأتي فكرة AirStone: الاستفادة من التبريد لتحسين أداء الألواح الشمسية وزيادة إنتاجها الكهربائي.

كيف يساهم التبريد في زيادة إنتاج الألواح الشمسية؟

تعمل الخلايا الشمسية بكفاءة كهربائية أقل كلما ارتفعت درجة حرارتها، وفقًا لمعامل درجة الحرارة الخاص بكل لوح.

فعلى سبيل المثال، إذا كان معامل القدرة الحراري للوح يساوي ‎-0.35% لكل درجة مئوية، فإن ارتفاع درجة حرارة الخلايا بمقدار 30 درجة مئوية فوق درجة الحرارة المرجعية يؤدي، عند ثبات الإشعاع الشمسي وبقية الظروف، إلى انخفاض القدرة بنحو 10.5% مقارنة بالقدرة عند درجة الحرارة المرجعية.

وعندما تنخفض درجة حرارة الخلايا، يمكن استعادة جزء من هذه القدرة المفقودة، مما يساعد على تحسين إنتاج الكهرباء خلال ساعات النهار الحارة.

كيف تعمل تقنية AirStone؟

تعتمد AirStone على تطوير نظام تبريد يستخدم الهواء والتبريد التبخيري للمساعدة في خفض درجة حرارة الألواح الشمسية.

وتتمثل الفكرة الأساسية في تمرير الهواء الذي تم تبريده عبر وسادة مبللة بالماء في مسار هوائي مصمم بالقرب من الألواح، بما يساعد على سحب الحرارة منها وتقليل ارتفاع درجة حرارتها أثناء التشغيل.

ويمكن أن يشمل النظام مكونات مثل:

وسادة تبريد تبخيري مبللة بالماء.

مراوح لتحريك الهواء عبر مسار التبريد.

مجرى هوائي مصمم لتوجيه تدفق الهواء بالقرب من الألواح.

نظام لتدوير المياه والتحكم في التشغيل وفقًا للظروف البيئية.

وتعتمد فعالية هذا الحل على درجة حرارة الهواء ورطوبته، وتصميم مجرى الهواء، ومعدل تدفقه، وتجانس توزيعه، وكمية الطاقة التي يستهلكها النظام نفسه.

ما الفوائد المحتملة لتقنية AirStone؟

1. زيادة إنتاج الكهرباء

يمكن لخفض درجة حرارة الخلايا أن يحسن قدرتها الكهربائية مقارنة بتشغيلها في درجات حرارة أعلى، مع ثبات الظروف الأخرى.

2. تحسين الأداء في المناخات الحارة

تزداد أهمية إدارة الحرارة في المناطق التي تتعرض فيها الألواح لدرجات حرارة مرتفعة ولساعات طويلة من الإشعاع الشمسي.

3. إمكانية الحد من البقع الساخنة

قد يساعد تحسين توزيع الهواء والحد من التفاوت الحراري على تقليل بعض مناطق السخونة الموضعية. ومع ذلك، فإن معالجة البقع الساخنة الناتجة عن التظليل أو الأعطال الكهربائية تتطلب تقييمًا متخصصًا، ولا يُعد التبريد الهوائي وحده بديلًا عن معالجة أسبابها.

4. تطوير حلول تبريد قابلة للتطبيق العملي

تسعى AirStone إلى تطوير نظام يمكن تقييمه وتكييفه مع أنواع مختلفة من المنشآت الشمسية، مع مراعاة استهلاك المياه والطاقة، وتكاليف التركيب والصيانة، وظروف التشغيل الفعلية.

كيف نقيس نجاح AirStone؟

لا يكفي قياس انخفاض درجة حرارة اللوح وحده للحكم على نجاح نظام التبريد. لذلك، ينبغي إجراء مقارنة عملية بين الألواح التي تعمل بنظام التبريد والألواح المرجعية التي تعمل دون تبريد، في ظروف متقاربة.

ويشمل التقييم:

درجة حرارة سطح الألواح وتوزيع الحرارة عليها.

القدرة الكهربائية والطاقة المنتجة خلال فترة الاختبار.

شدة الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الهواء والرطوبة.

استهلاك المراوح والمضخات للمياه والطاقة.

صافي الزيادة في الطاقة بعد خصم استهلاك نظام التبريد.

موثوقية النظام وتكاليف تشغيله وصيانته.

كما ينبغي توثيق نتائج الاختبارات وإخضاعها للتحقق المستقل قبل تعميم أي نسب محددة لزيادة الإنتاج أو توفير الطاقة.

AirStone: فرصة للتعاون والابتكار

تعمل AirStone على تطوير حلول تجمع بين التبريد وكفاءة الطاقة بهدف تحسين أداء الأنظمة الشمسية في البيئات الحارة.

ونتطلع إلى التعاون مع شركات تصنيع الألواح الشمسية، ومطوري محطات الطاقة الشمسية، وشركات تنفيذ المشروعات الهندسية، ومراكز البحث والتطوير، من أجل تقييم التقنية وتطويرها واختبارها على نطاق عملي.

AirStone — Cooling for Better Solar Performance.

نؤمن بأن إدارة الحرارة يمكن أن تكون خطوة مهمة نحو تحسين الاستفادة من الطاقة الشمسية، وأن الشراكة الهندسية والاختبارات المستقلة هما الطريق إلى تحويل الفكرة إلى حل موثوق وقابل للتوسع.