تأثير الظروف المناخية على أنظمة تخزين الطاقة الشمسية

إن تأثير الظروف المناخية على أداء أنظمة تخزين البطاريات الشمسية كبير ويمكن توضيحه في عدة مجالات رئيسية:

تأثيرات ساعات سطوع الشمس

• ترتبط قدرة توليد الكهرباء من الألواح الشمسية ارتباطًا وثيقًا بساعات سطوع الشمس. فكلما طالت ساعات سطوع الشمس، زادت كمية الضوء التي تستقبلها الألواح، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الكهرباء. على سبيل المثال، يبلغ متوسط ساعات سطوع الشمس في مقاطعة شينهوا أكثر من 190 ساعة سنويًا، وتتجاوز 200 ساعة في الفترة من مارس إلى يونيو، وتبلغ ذروتها عند 264.1 ساعة في مايو. ويساهم هذا السطوع المطول للشمس في التشغيل الفعال لأنظمة تخزين الطاقة الشمسية.
• تُحسّن زيادة ساعات سطوع الشمس بشكل مباشر ساعات الاستخدام اليومي للنظام، مما يُظهر ارتباطًا إيجابيًا كبيرًا. مع زيادة ساعات سطوع الشمس، يُمكن للنظام الشحن لفترة أطول، مما يُعزز الكفاءة الإجمالية لنظام التخزين.

تأثيرات شدة الإشعاع الشمسي

• تُعد شدة الإشعاع الشمسي عاملاً رئيسياً يؤثر على توليد الكهرباء من الألواح الشمسية. فكلما زادت قوة الإشعاع، زادت قدرة الألواح الشمسية المُنتَجة. على سبيل المثال، يبلغ إجمالي الإشعاع السنوي في منطقة دونهوانغ 6882 ميجا جول/متر مربع، بمتوسط يومي يبلغ 18.86 ميجا جول/متر مربع، مما يجعلها من أغنى المناطق بموارد الطاقة الشمسية في الصين.
• قد تؤدي التغيرات في شدة الإشعاع الشمسي في ظل ظروف جوية مختلفة إلى تقلبات في أداء النظام. في الأيام المشمسة، تكون شدة الإشعاع الشمسي في ذروتها، حيث تصل كفاءة النظام في التجميع الحراري وكفاءة تحويل الطاقة إلى 53.0% و50.7% على التوالي.

تأثيرات درجة الحرارة

• تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على الأداء الكهربائي للألواح الشمسية. فمع ارتفاع درجة الحرارة، ينخفض جهد الدائرة المفتوحة للألواح، بينما قد يزداد تيار الدائرة القصيرة بشكل طفيف، إلا أن الطاقة القصوى تنخفض بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، عندما تتجاوز درجة حرارة الخلايا الشمسية السيليكونية البلورية 25 درجة مئوية، فإن كل ارتفاع درجة مئوية واحدة يؤدي إلى فقدان حوالي 1% في الطاقة.
• يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الألواح الكهروضوئية، مما يؤثر سلبًا على كفاءتها. على سبيل المثال، في منطقة دونهوانغ، قد تتجاوز درجات الحرارة نهارًا 25 درجة مئوية من أبريل إلى أكتوبر، لتصل إلى أكثر من 30 درجة مئوية بين مايو وسبتمبر.

تأثيرات الرطوبة النسبية

• يُعزز انخفاض الرطوبة النسبية الطاقة الكهروضوئية. تشير الدراسات إلى أن كل انخفاض في الرطوبة النسبية بمقدار 1% يزيد الطاقة الكهروضوئية بمقدار 27.35 كيلوواط، مما يعني أن أنظمة تخزين بطاريات الطاقة الشمسية تُحسّن أداءها في المناخات الأكثر جفافًا.
• يمكن أن تؤدي الرطوبة النسبية العالية إلى تقليل الطاقة الناتجة عن أنظمة الطاقة الكهروضوئية لأن الرطوبة في البيئات ذات الرطوبة العالية تمتص جزءًا من الإشعاع الشمسي، مما يقلل من الإضاءة على الألواح الشمسية.

تأثيرات سرعة الرياح

• تؤثر سرعة الرياح بشكل كبير على تبريد الألواح الشمسية. يمكن لسرعات الرياح المناسبة أن تزيل الحرارة من سطح اللوح، مما يخفض درجات الحرارة، وبالتالي يُحسّن كفاءة توليد الكهرباء. مع ذلك، قد تُسبب سرعات الرياح العالية جدًا أضرارًا ميكانيكية أو مشاكل أخرى، والتي يجب مراعاتها عند تصميم النظام.
• تؤثر تغيرات سرعة الرياح أيضًا على تراكم الغبار على أنظمة الطاقة الكهروضوئية. ويمكن لسرعات الرياح العالية أن تقلل من تراكم الغبار، مما يُحسّن نظافة الألواح الشمسية، وبالتالي يُعزز كفاءة توليد الطاقة.

آثار تراكم الغبار

• يُعد تراكم الغبار عاملاً هاماً يؤثر على كفاءة الطاقة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية. يُمكن للغبار أن يحجب الألواح الشمسية ويُقلل من الإضاءة، مما يؤدي إلى انخفاض الطاقة المُنتجة. تُظهر الأبحاث أن الغبار يؤثر على كفاءة الطاقة الكهروضوئية من خلال التظليل وتأثيرات فقدان الضوء.
• يؤثر تلوث الهواء وهطول الأمطار والرياح على تكوين الغبار وانتشاره. يؤدي ارتفاع تلوث الهواء إلى زيادة الغبار؛ ويمكن لهطول الأمطار أن يجرفه؛ وفي الوقت نفسه، يقل ترسب الغبار مع ارتفاع سرعة الرياح.

التأثير الشامل

• يجب مراعاة التأثيرات المُجتمعة للظروف المناخية عند تصميم وتشغيل أنظمة الطاقة الشمسية. تُساعد النماذج الرياضية وتحليلات المحاكاة على فهم أفضل لتغيرات الأداء في ظل الظروف المناخية المختلفة.
• يمكن لتقنيات التنبؤ بالأرصاد الجوية التنبؤ بالتغيرات الجوية مسبقًا، مما يؤدي إلى تحسين استراتيجيات الشحن والتفريغ للأنظمة.

توصية ل آلات التنظيف الآلية

لضمان الأداء الأمثل لأنظمة الطاقة الشمسية، يُنصح بشدة باستخدام آلات التنظيف الآلية. تُحافظ هذه الآلات بكفاءة على نظافة الألواح الشمسية من الغبار والأوساخ والحطام، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على كفاءة الطاقة والإنتاجية العالية. لا تُقلل الصيانة الدورية باستخدام الأتمتة من العمل اليدوي فحسب، بل تضمن أيضًا تعرض الألواح لأقصى قدر من أشعة الشمس.

وفي الختام، فإن الظروف المناخية لها تأثير واسع النطاق ومعقد على أداء أنظمة تخزين بطاريات الطاقة الشمسية، مما يستلزم النظر الشامل في هذه العوامل في تصميم النظام وتشغيله لضمان الأداء الفعال والموثوق والاقتصادي.