ماهي العوامل الأساسية التي تؤثّر في نسبة امتصاص الاشعاع الشمسي المنعكس في الوجه الخلفي لدى الألواح الشمسية الكهروضوئية ثنائية الوجه؟
يعتبر قياس معامل الإنعكاس و توفر البينات الخاصة به من أهم المعلومات التي يتحتاجها المطورين و مصممي مشاريع الطاقة الشمسية التي تستخدم الألواح الشمسية الكهروضوئية ثنائية الوجه ولهذا يقوم المختبر الوطني للطاقة المتجددة NREL ببناء أول قاعدة بيانات وطنية لمعامل الانعكاس أو مايعرف ب albedo على الأنواع المختلفة للأسطح
Image Source:
يعمل المختبر الوطني للطاقة المتجددة NREL ببناء أول قاعدة بيانات وطنية لمعامل الانعكاس أو مايعرف ب albedo والذي هو مصطلح مشتق من أصل لاتيني ويعني البياض وهو جزء من ضوء الشمس الذي ينعكس بشكل منتشر بواسطة الأجسام وسطح الأرض والغطاء الأرضي مثل العشب أو الحصى أو المسطحات المائية أو السحب… ويتم قياسه على مقياس من 0 ويقابل جسم أسود يمتص كل الإشعاع الساقط عليه بشكل كامل, إلى 1 ويقابل الجسم الذي يعكس كامل الإشعاع الساقط عليه. ويشير هذا المعامل لدى الباحثين و العاملين في مجال الطاقة الشمسية إلى انعكاس الضوء عن الأسطح الأرضية.
الغاية من بناء قاعدة بيانات مماثلة هي المساعدة في نمذجة أداء الألواح الشمسية الكهروضوئية ثنائية الوجه، التي أصبحت أحدث أنواع الألواح الشمسية في الصناعة حالياً. وتعد قاعدة البيانات هذه ثمرة اختبار ميداني كبير للألواح ثنائية الوجه في المختبر، والذي يتضمن مجموعة متنوعة من أنظمة التثبيت والتتبع ومزيج من الألواح ثنائية الوجه من مختلف الشركات المصنعة. ستضم هذه القاعدة بيانات تمّ أخذها على مدى عدّة سنوات لقيم “البياض” المقاسة بجودة ودقّة عالية لعدّة مواقع وأنواع من أسطح الأرضيات.
سيتم ترتيب البيانات الوصفية لكل موقع مع الصور المرافقة وأدوات القياس المستخدمة وتاريخ المعايرة ونوع التربة والنباتات وغيرها من المعلومات المتعلّقة بهذا الموقع. وستتضمن قاعدة البيانات ملفات تعريفية نهارية وشهرية وسنوية لكل موقع.
بوجود قيم مناسبة لمعامل الانعكاس أو اللبيدو يمكن للألواح الشمسية الكهروضوئية ثنائية الوجه التقاط المزيد من ضوء الشمس يفوق قدرة الألواح الشمسية القياسية أحادية الوجه , خاصّة وأنّه وبحسب اختبارات الانعكاس المخبربة للألواح الشمسية ثنائية الوجه من مختلف الشركات المصنّعة فإنها قادرة على امتصاص ما يقارب 90% من الإشعاع الشمسي المنعكس الواصل إليها. لكن وبحسب الاختبارات العملية ونظرًا لوجود العديد من المتغيرات المتضمنة في وضع الألواح ثنائية الوجه على موقع معين لزيادة امتصاص الاشعاع الشمسي، فإن النتائج الميدانية تظهر أنّ هذه الألواح قادرة على امتصاص قرابة 30-15% فقط من الاشعاع الشمسي المنعكس و الواصل إليها من الجهة الخلفية.
Image Source: Steven Earle
ماهي العوامل الأساسية التي تؤثّر في نسبة امتصاص الاشعاع الشمسي المنعكس في الوجه الخلفي لدى الألواح الشمسية الكهروضوئية ثنائية الوجه؟
هناك ستة عوامل أساسية تؤثّر في نسبة امتصاص الاشعاع الشمسي المنعكس لدى الألواح الشمسية الكهروضوئية ثنائية الوجه, هي: نوع الغطاء الأرضي للسطح, و ارتفاع اللوح عن سطح الأرض, وزاوية الميل للوح, وموقع عمود الدوران للألواح ذات أنظمة التعقب إضافة لأماكن تموضع الأسلاك والعواكس الصغرية أو أية عناصر إلكترونية أو ميكانيكية موجودة في الجزء الخلفي أو أي أجسام مضافة أخرى في الجزء الخلفي. ويتوقع أن ترتفع هذه النسبة مستقبلاً إلى 30%.
وقد طلب مؤسسو قاعدة البيانات من الشركات من الشركات المصنعة للألواح الشمسية الكهروضوئية تزويدهم ببيانات لمعامل الالبيدو المقاسة الخاصة بهم والبيانات الوصفية المتعلقة بالتركيب والمعدات، ومعلومات الصيانة العامة مثل تنظيف الأجهزة وفترات المعايرة وما إلى ذلك..
كما قام المؤسسون بطلب بيانات الأرصاد الجوية, لتقييم الجودة ونمذجة الأداء, وتشمل بيانات الأرصاد الجوية عوامل مثل الإشعاع الأفقي المباشر العادي و الإشعاع الشمسي المتشتت ، ودرجة حرارة المحيط، والرطوبة النسبية، وسرعة الرياح واتجاهها، وتساقط الثلوج، وهطول الأمطار حيث يكون للتربة الرطبة معامل انعكاس أقل.
ستضم قاعدة البيانات نتائج الاختبارات الميدانية والبيانات المأخوذة من الأقمار الصناعية من أجل المقارنة بينها, حيث تكون بيانات الأقمار الصناعية مأخوذة من MODIS albedo والذي هو نظام أقمار صناعية بمقياس طيفي للتصوير المتوسط الدقة تابع لوكالة ناسا.
كما ستتضمن القاعدة البيانات المأخوذة من شبكات القياس SURFRAD و Ameriflux SURFRAD والتي هي عبارة عن شبكة الإشعاع السطحي التابعة لـ Ameriflux, بينما NOAA فهي شبكة لقياس ثاني أكسيد الكربون والمياه وتدفق الطاقة في أمريكا الشمالية والوسطى والجنوبية, وقد تمّ انشاؤها لربط البحث في المواقع الميدانية التي تمثل المناطق المناخية والحيوية والبيئية الرئيسية, بما في ذلك السهول الجرداء والأراضي العشبية والسافانا والمحاصيل والغابات الصنوبرية، والغابات المطيرة ، والغابات الاستوائية.
من المتوقع أن تبدأ NREL بملء قاعدة البيانات في الأشهر المقبلة وستكون البيانات والمنتجات ذات الصلة متاحة بعد ذلك عبر موقع DuraMAT.
المختبر الوطني للطاقة المتجددة NREL
