وفقًا لهيئة الإذاعة البريطانية (بي بي سي) ، استخدمت المملكة المتحدة طاقة الفحم لأول مرة منذ 46 يومًا بسبب انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية. غرد النائب البريطاني سامي ويلسون ، "في هذه الموجة الحارة ، اضطرت المملكة المتحدة إلى تشغيل مولدات تعمل بالفحم لأن الشمس قوية جدًا لدرجة أن الألواح الشمسية يجب أن تتوقف عن الاتصال بالإنترنت ". إذن ، مع وجود الكثير من أشعة الشمس في الصيف ، لماذا بدأت المملكة المتحدة طاقة الفحم؟
في حين أنه من الصحيح القول إن الألواح الشمسية أقل كفاءة في درجات الحرارة المرتفعة ، فإن هذا الانخفاض صغير نسبيًا وليس السبب الرئيسي لبدء محطات الطاقة التي تعمل بالفحم في المملكة المتحدة. قد يبدو الأمر غير منطقي ، يمكن للحرارة الشديدة أن تقلل من كفاءة الألواح الشمسية. تعمل الألواح الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء وليس حرارة ، وعندما ترتفع درجة الحرارة تقل كفاءتها في تحويل الضوء إلى كهرباء.
الصعوبات المحتملة مع الطاقة الشمسية الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة
بينما تزدهر الألواح الشمسية في الظروف المشمسة ، يمكن أن تشكل الحرارة الزائدة العديد من التحديات لكفاءة وطول عمر نظام الطاقة الشمسية. فيما يلي بعض الصعوبات المحتملة الناتجة عن ارتفاع درجات الحرارة:
1. انخفاض الكفاءة: الألواح الشمسية تحول ضوء الشمس إلى كهرباء وليس حرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تنخفض كفاءة الألواح الشمسية بسبب ظاهرة تعرف باسم معامل درجة الحرارة. لكل درجة أعلى من 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) ، قد ينخفض إنتاج كهرباء الألواح الشمسية بحوالي 0.3٪ إلى 0.5٪.
2. الضرر المحتمل: قد تؤدي الحرارة الزائدة إلى إتلاف الألواح الشمسية بمرور الوقت. يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في تمدد وتقلص المواد الموجودة في الألواح ، مما يؤدي إلى إجهاد بدني قد يؤدي إلى حدوث تشققات أو أشكال أخرى من التلف.
3. تقليل العمر الافتراضي: يمكن أن يؤدي التعرض المستمر لدرجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع عملية تقادم الألواح الشمسية ، مما قد يقلل من عمرها وأدائها بمرور الوقت.
4. احتياجات التبريد: قد تتطلب الألواح الشمسية آليات تبريد إضافية في المناخات الحارة ، مثل التهوية المناسبة أو أحواض الحرارة أو حتى أنظمة التبريد النشطة ، والتي يمكن أن تضيف التعقيد والتكلفة إلى التركيب.
5. زيادة الطلب على الطاقة: غالبًا ما تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة استخدام أنظمة تكييف الهواء ، مما قد يزيد من الطلب على الطاقة ويضع ضغطًا إضافيًا على نظام الطاقة الشمسية لتلبية هذا الطلب.
كيف تصبح الألواح الشمسية أقل كفاءة في مناخات معينة
1. المناخات ذات درجات الحرارة العالية: تعمل الألواح الشمسية بشكل أفضل في حالة اختبار قياسية تبلغ 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت). مع ارتفاع درجة الحرارة فوق هذا المستوى ، تقل كفاءة الألواح الشمسية. هذا بسبب معامل درجة الحرارة السالب للألواح الشمسية. في المناخات شديدة الحرارة ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى انخفاض كبير في خرج الطاقة.
2. المناخات المتربة أو الرملية: في المناطق التي يوجد بها الكثير من الغبار أو الرمل في الهواء ، يمكن بسرعة تغطية الألواح الشمسية بطبقة من الأوساخ. يمكن أن تمنع هذه الطبقة ضوء الشمس من الوصول إلى الخلايا الكهروضوئية ، مما يقلل من كفاءة اللوحة. يلزم التنظيف المنتظم للحفاظ على الأداء الأمثل ، مما قد يزيد من تكاليف الصيانة.
3. المناخات الثلجية أو الباردة: على الرغم من أن الألواح الشمسية يمكن أن تعمل بكفاءة أكبر في درجات الحرارة الباردة ، إلا أن تساقط الثلوج بغزارة يمكن أن يغطي الألواح ، مما يحجب أشعة الشمس ويقلل من توليد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحد ساعات النهار الأقصر في أشهر الشتاء أيضًا من كمية الكهرباء التي يمكن إنتاجها.
4. المناخات الرطبة: يمكن أن تؤدي الرطوبة العالية إلى دخول الرطوبة ، مما قد يؤدي إلى إتلاف الخلايا الشمسية وتقليل كفاءة اللوحة. علاوة على ذلك ، في المناطق الساحلية ، يمكن أن يؤدي ضباب الملح إلى تآكل الملامسات والأطر المعدنية ، مما يؤدي إلى مزيد من الخسائر في الكفاءة.
5. مناخات مظللة أو غائمة: في مناطق الغابات الكثيفة أو المناطق ذات الغطاء السحابي المتكرر ، قد لا تتلقى الألواح الشمسية ما يكفي من ضوء الشمس المباشر للعمل بأقصى قدر من الكفاءة.
الحلول الممكنة لمواجهة هذه التحديات
على الرغم من التحديات التي تفرضها الظروف المناخية المختلفة على كفاءة الألواح الشمسية ، هناك العديد من الحلول المحتملة لمعالجة هذه المشكلات:
1. أنظمة التبريد: لمكافحة انخفاض الكفاءة بسبب درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن تركيب أنظمة تبريد للمساعدة في تنظيم درجة حرارة الألواح. يمكن أن تشمل هذه الأنظمة السلبية مثل المشتتات الحرارية أو الأنظمة النشطة التي تستخدم الماء أو الهواء لتبريد الألواح.
2. طلاء طارد الغبار والثلج: يمكن وضع طبقات طلاء خاصة على الألواح الشمسية لجعلها مقاومة للغبار والثلج. يمكن أن يقلل هذا من الحاجة إلى التنظيف المنتظم ويضمن بقاء الألواح نظيفة لأقصى امتصاص لأشعة الشمس.
3. التثبيت المائل: في المناخات الثلجية ، يمكن تركيب الألواح بزاوية أكثر انحدارًا للمساعدة في انزلاق الثلج بسهولة أكبر. يمكن أيضًا استخدام أنظمة التتبع التلقائي لضبط زاوية الألواح لتتبع الشمس وتعظيم التقاط الطاقة.
4. مواد وتصميمات متقدمة: استخدام المواد والتصميمات المتقدمة يمكن أن يساعد الألواح الشمسية على الأداء بشكل أفضل في ظل ظروف أقل من مثالية. على سبيل المثال ، يمكن للألواح الشمسية ثنائية الوجه أن تمتص الضوء من كلا الجانبين ، مما يزيد من إنتاج طاقتها في ظروف غائمة أو مظللة.
5. الصيانة الدورية: يمكن أن يساعد التنظيف والصيانة المنتظمان في الحفاظ على كفاءة عمل الألواح الشمسية ، خاصة في البيئات المتربة أو الرملية. من المهم أيضًا في المناخات الرطبة التحقق بانتظام من وجود أي علامات للتآكل أو دخول الرطوبة.
6. تخزين الطاقة: يمكن استخدام أنظمة تخزين البطارية لتخزين الطاقة الزائدة المتولدة خلال ساعات ذروة ضوء الشمس. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الطاقة المخزنة عندما يكون ضوء الشمس منخفضًا أو غائبًا ، مما يضمن مصدر طاقة ثابتًا.
7 أنظمة هجينة: في المناطق ذات ضوء الشمس المتقلب ، يمكن دمج الطاقة الشمسية مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، مثل الرياح أو الطاقة الكهرومائية ، لإنشاء مصدر طاقة أكثر موثوقية وثباتًا.
وفي الختام
من أجل ضمان نجاح مشاريع إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية ، من الضروري اختيار مادة يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية.
أضواء الشوارع الشمسية من SRESKY تم تصميمها للعمل في بيئات ذات درجات حرارة تصل إلى 40 درجة ، دون المساس بعمر الخدمة. لقد تم تصميمها لتحمل درجات الحرارة القصوى ، مما يضمن أداء طويل الأمد.
مجهزة بتكنولوجيا براءات الاختراع الأساسية ALS2.1 و TCS ، فإن مصابيح الشوارع الشمسية الخاصة بنا محمية من التلف الناجم عن البيئات ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة. يمكنهم تحمل الأيام الغائمة والممطرة بشكل مستمر ، مما يضمن التشغيل الموثوق به في أي ظروف جوية.
علاوة على ذلك ، تتميز مصابيح الشوارع الشمسية لدينا ببطاريات ليثيوم عالية الجودة مصممة خصيصًا لتحمل درجات الحرارة العالية. من خلال دمج تقنية TCS ، قمنا بتحسين عمر البطارية ، مما يضمن أداءً ثابتًا بمرور الوقت.
جدول المحتويات