إدارة تأثير النقطة الساخنة في الوحدات الكهروضوئية
يعد تأثير النقطة الساخنة في الوحدات الكهروضوئية مشكلة شائعة ناجمة عن عدة عوامل، وهناك تدابير وقائية مقابلة يمكن اتخاذها:
أسباب تأثير النقطة الساخنة
- تظليلعندما يكون جزء من خلايا الوحدة الكهروضوئية مظللاً (بأوراق الشجر، الغبار، فضلات الطيور، إلخ)، قد تدخل هذه الخلايا في حالة انحياز عكسي، مما يؤدي إلى استهلاك الطاقة وارتفاع درجات الحرارة بشكل موضعي. قد تؤدي هذه الحرارة المتراكمة إلى ظهور بقع ساخنة، مما قد يؤدي إلى إتلاف الخلايا أو مواد التغليف.1118
- العيوب الداخليةقد تؤدي مشاكل جودة الخلايا، مثل العيوب الداخلية أو سوء اللحام، إلى ظاهرة "البقعة الساخنة". تُسبب هذه المشاكل مقاومة عالية غير طبيعية أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة وتسخين موضعي.4
- تصميم الوحدة ضعيف:إذا كان تصميم الوحدات الكهروضوئية غير مناسب، مثل الخلايا المتقاربة أو الترتيب غير السليم، فقد يؤدي ذلك إلى التظليل وظهور النقاط الساخنة.111819
تأثيرات تأثير النقطة الساخنة
- انخفاض أداء الوحدةيُقلل تأثير النقطة الساخنة بشكل كبير من إنتاج الطاقة للخلايا المظللة، مما يؤثر على الأداء العام للوحدة الكهروضوئية. تُظهر البيانات التجريبية أن تأثير النقطة الساخنة يُمكن أن يُقلل من إنتاج الطاقة القصوى بحوالي ١٠١ طن/طن/طن.2
- مخاطر السلامة:تؤدي تأثيرات النقاط الساخنة المطولة إلى تسريع شيخوخة الوحدة وقد تؤدي إلى اندلاع حرائق، مما يشكل مخاطر أمنية على محطات الطاقة الكهروضوئية.19
التدابير الوقائية
- تركيب ثنائيات الالتفافية
- مبدأ العمل:يُوصَل ثنائي التجاوز بالتوازي عند طرفي كل خلية. عندما تدخل خلية مظللة في حالة انحياز عكسي، يُوصِّل الثنائي، مما يُؤدي إلى قصر دائرة الجزء المظلل وتقليل التيار المار عبره، مما يُقلِّل توليد الحرارة.123
- التحقق من التأثيرتُظهر عمليات المحاكاة والاختبارات الفعلية أن تركيب ثنائيات الالتفافية يُخفِّض الجهد بشكل ملحوظ على جانبي الخلايا المظللة، مما يمنع تدفق التيار الزائد ويُحكِّم بفعالية في تأثيرات النقاط الساخنة. تشير البيانات التجريبية إلى أن تركيب ثنائيات الالتفافية يُخفِّض التيار بشكل كبير، وأن الحد الأقصى لانخفاض طاقة الخرج لا يتجاوز 5%.2
- تصميم أنظمة الطاقة الكهروضوئية بعناية
- التباعد بين المصفوفاتعند تصميم محطات الطاقة الكهروضوئية، من الضروري تحديد المسافة المناسبة بين المصفوفات لتجنب التظليل المتبادل.23
- ارتفاع الدعم:صُمِّم ارتفاع إطارات الدعم بشكل صحيح، خاصةً في المناطق ذات الغطاء النباتي. الصيانة الدورية ضرورية لمنع النمو الزائد الذي يُسبب التظليل.3
- البيئة المحيطة:أثناء تصميم وإنشاء محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يجب مراعاة البيئة المحيطة لمنع المباني من تظليل مجموعات الطاقة الشمسية.2
- إدارة العمليات والصيانة
- التنظيف المنتظم:قم بتنظيف أسطح الوحدات الكهروضوئية بانتظام لإزالة الغبار والفضلات، مما يقلل من حدوث البقع الساخنة.23
- اكتشاف الخطأاستخدم الكشف بالأشعة تحت الحمراء والقياسات الكهربائية للتحقق بانتظام من حالة تشغيل الوحدات الكهروضوئية، مما يُمكّن من تحديد نقاط الضعف ومعالجتها بسرعة. يُمكّن الكشف بالأشعة تحت الحمراء من رصد نقاط الضعف بدقة، ودعم إعداد التقارير تلقائيًا، مما يُساعد فريق الصيانة على اتخاذ القرارات.
- استراتيجيات الوقاية المبتكرة
- المقاومات المتسلسلة:يمكن من خلال إدخال المقاومات في سلاسل الخلايا مشاركة الجهد العكسي الذي تتعرض له خلايا النقاط الساخنة، مما يقلل من فقدان الطاقة ودرجة الحرارة. تتضمن دائرة الوقاية المُصممة مقارنات جهد، وترميز MOSFET للطاقة، وثنائيات، ومقاومات مقسم جهد للتحكم الفعال في تأثيرات النقاط الساخنة.7
- تحسين طوبولوجيا مجموعة الخلايا الكهروضوئية:من خلال تحسين طوبولوجيا المصفوفات الكهروضوئية، مثل توصيل وحدات الطاقة الشمسية المتوافقة على التوالي أو إعادة هيكلة تخطيط المصفوفة عبر دوائر التبديل، يمكن التخفيف من تأثيرات النقاط الساخنة للتظليل.4
خاتمة
للوقاية من تأثير النقاط الساخنة والسيطرة عليه بفعالية، لا بد من اتباع نهج متعدد الجوانب. ينبغي على المصنّعين إدارة عمليات الإنتاج بدقة لضمان جودة الخلايا والوحدات؛ وينبغي على المستخدمين اختيار مصنّعي خلايا موثوقين أثناء عملية الشراء؛ وينبغي وضع تصميم معقول للمصنع لتجنب التظليل؛ وينبغي إجراء التنظيف والمراقبة بانتظام أثناء إدارة الصيانة لمعالجة الأعطال بسرعة.
إن الاستراتيجيات المبتكرة، مثل المقاومات المتسلسلة وطوبولوجيات المصفوفات الكهروضوئية المحسنة، على الرغم من أنها أكثر تكلفة، يمكنها التحكم بشكل أكثر فعالية في تأثيرات النقاط الساخنة، مما يعزز كفاءة توليد الطاقة وموثوقية الأنظمة الكهروضوئية.
