تحديد زاوية ميل الألواح الشمسية، نعلم جميعنا أن إنتاجيه الألواح الشمسية تعتمد على معدل أشعة الشمس الساقط عليها، ولكن هل هذه الأشعة كافية لكي تلبي احتياج أفضل إنتاجيه للألواح الشمسية؟
سؤال قد يطرحه الكثير وأجابته يحدده بعض العوامل المؤثرة لأشعة الشمس الساقطة على سطح الأرض، لذلك فمن المستحيل الاستفادة من كامل أشعة ضوء الشمس الساقط.
دعنا نتعرف على العوامل التي تسبب في عدم سقوط كامل ضوء الشمس على الأرض، وكيفية تحديد زاوية ميل الألواح الشمسية.
مقدمة عن أشعة الشمس
يعتبر مصدر الشمس من المصادر الذي لا ينضب للطاقة ونظيف لا ينتج عن استعماله أي غازات أو نواتج ضارة للبيئة.
حيث تقاس الطاقة الشمسية بوحدة الجول، مع أن القياس الأكثر شيوعاً لفيض الإشعاع (Flux) أو لقدرة الإشعاع (Power)، والذي يعبر عن الطاقة خلال الزمن. وقد اتفقوا العلماء على أن قيمة ثابت الشمس حول الرقم 1360 واط لكل متر مربع.
ولكن ما يصلنا إلى الأرض قد يكون في المتوسط 1000 واط لكل متر مربع، وسبب الانخفاض في القيمة ناتج عن عمليات الامتصاص وتشتت الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي الواصل إلى الأرض.
يعد ميل أشعة الشمس على مدار العام له دور مهم وأساسي في إنتاجية الألواح الشمسية، إليك صورة توضح موضع الشمس في 21 ديسمبر، وموضعه في تاريخ 21 يونيو.
اقرأ أيضاً
أنواع الاشعاعات الساقطة على الأرض
يصل إلى الأرض ثلاث أنواع من الاشعاعات التي تمثل نسبة 50% من الأشعة الشمسية وهي:
- الإشعاع الشمسي المباشر: هي الأشعة التي تصل مباشرة من الشمس إلى سطح الأرض وترتفع قيمتها في فصل الصيف عندما تكون السماء صافية.
- الإشعاع الشمسي المشتت والمنتشر: ينتج عن انعكاس الشعاع المباشر من الشمس في الفضاء بسبب السحب وقطرات المياه والغازات في الغلاف الجوي للأرض وترتفع نسبته في فصل الشتاء عندما تكثر السحب، ويشكل النسبة الكبرى من الإشعاع الكلي.
- الإشعاع الشمسي المنعكس: ينتج عن انعكاس الشعاع الشمسي المباشر أو المشتت على سطح الأرض والبحار، ويختلف نسبته حسب السطح وقدرته على عكس الأشعة، ويرتفع خاصة قريباً من البحار أو الأراضي العاكسة.
الإنتاج السنوي لكل متر مربع من الشمس
كما أن هناك عوامل قد تؤثر بشكل مباشر في إنتاجيه الألواح الشمسية كالغلاف الجوي والغبار المتناثرة في الجو والمتراكمة على الألواح الشمسية وزاوية تسلط أشعة الشمس على الألواح.
انظر إلى شكل المنحنين، حيث تلاحظ أن إنتاجية الألواح على مدار اليوم وأثناء تواجد أشعة الشمس المثالي، بأنه ينتج طاقة تدريجية تبدأ من الصباح وتصل إلى قيمتها حسب قدرة الألواح الشمسية ثم تعود إلى الانخفاض التدريجي، بسبب تغير زاوية سقوط أشعة الشمس إلى زاوية مائلة.
ولكن على أرض الواقع هذا لا يحدث بشكل مثالي، بل يوجد تذبذبات في الإنتاجية حسب العوامل الجوية الخارجية المحيطة بالألواح الشمسية.
خطوط الطول والعرض للأرض
تختلف تحديد زاوية الألواح الشمسية بناءً على الموقع الجغرافي المتواجد به، وحسب خطوط الطول وخطوط العرض للكرة الأرضية.
حيث أن زاوية دوائر العرض هي المحصورة بين مستوى خط الاستواء والخط الواصل من هذه النقطة إلى مركز الأرض، وهذا يعني أن جميع النقاط الواقعة على خط الاستواء تقع على خط عرض صفر، وتتراوح زوايا خط العرض ما بين (0-90 درجة شمال) و(0-90 درجة جنوب).
بينما زاوية دوائر الطول هي التي تحدد وضع النقطة في اتجاهي الشرق والغرب على سطح الكرة الأرضية، وقد تم اعتبار نقطة الصفر هي خط الطول المار بمدينة جرينتش، وتتراوح زوايا خط الطول ما بين (0-180 شرقاً) إلى (0-180 غرباً).
ملاحظة مهمة: يتم توجيه الألواح الشمسية في منطقة شمال خط الاستواء باتجاه الجنوب، بينما منطقة جنوب خط الاستواء يتم توجيه ألواحهم باتجاه الشمال بزاوية محددة حسب خطوط العرض.
تحديد زاوية ميل الألواح الشمسية
يمكن بكل بساطة تحديد زاوية ميل الألواح الشمسية بواسطة تطبيق الخرائط بمعرفة خط العرض والطول للموقع المتواجد به، أو بواسطة تطبيق مخصص لتحديد زاوية الميل بوضع الهاتف على سطح اللوح، ويتم ميله إلى أن يعطيك زاوية الميل المناسبة.
عموماً كلما كانت أشعة الشمس عمودياً على الألواح الشمسية، كان ذلك أفضل لكي ينتج طاقة أكثر.
ملاحظة مهمة: في الواقع العملي يستخدم المهندسين أجهزة مخصصة لتحديد زاوية ميل الألواح الشمسية، بالإضافة إلى تحديد كمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطح الأرض بالمتر المربع.
المصادر والمراجع
تعليق واحد