خطوات حساب كفاءة اللوح الشمسي، هل يمكن حساب نسبة كفاءة اللوح الشمسي أو الخلية الشمسية؟ بالتأكيد هناك بعض الخطوات التي يمكن إتباعها في تحديد جودة وكفاءة اللوح الشمسي.
ما هي كفاءة اللوح الشمسي؟
تعبر الكفاءة عن مقدار استثمار مساحة اللوح الشمسي في توليد الطاقة الكهربائية، ويمكن تعريف كفاءة اللوح الشمسي: بأنها النسبة بين للقدرة التي يمكن للوح توليدها والقدرة المحولة من أشعة ضوء الشمس الساقطة على سطح اللوح الشمسي.
ويتم قياس كمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطح اللوح الشمسي المتعارف عليه بوحدة W/m2 بواسطة جهاز يطلق عليه مقياس شدة الإشعاع الشمسي.
وأهم ما يؤثر على قيمة الكفاءة هو معامل الملئ (بالإنجليزية: Fill Factor)، وهو الذي يمثل النسبة بين القدرة القصوى Pmax والقدرة النظرية PT للوح الشمسي.
خطوات حساب كفاءة اللوح الشمسي
إليك الخطوات المتبعة في تحديد كفاءة اللوح الشمسي:
الخطوة الأولى: حساب معامل الملئ للوح الشمسي
وذلك باستخدام العلاقة الرياضية التالية:
معامل الملئ= (تيار اللوح عند القدرة القصوى Imp × جهد اللوح عند القدرة القصوى Vmp) ÷ (تيار دارة القصر للوح Isc × جهد الدارة المفتوحة Voc)
الخطوة الثانية: حساب قدرة اللوح بوحدة واط/ متر مربع W/m2
قدرة اللوح الشمسي (واط/ متر مربع)= (تيار القصر× جهد الدارة المفتوحة× معامل الملئ) ÷ (طول اللوح× عرض اللوح)
ملاحظة: يفضل اختيار قياس مساحة الخلايا الشمسية بدقة دون الإطار حتى نحصل على أقرب كفاءة ممكنة للوح الشمسي.
الخطوة الثالثة: حساب كفاءة اللوح الشمسي
وذلك باستخدام العلاقة التالية:
كفاءة اللوح الشمسي= (قدرة اللوح الشمسي بالواط لكل متر مربع ÷ 1000) × 100%
كيفية تحديد كفاءة اللوح الشمسي
مثال تطبيقي:
لوح شمسي يحتوي على البيانات الآتية:
علماً أن أبعاد اللوح الشمسي: الطول= 2.17 متر، العرض= 1.3 متر، وكمية الإشعاع الشمسي الذي تم قياسه على سطح اللوح الشمسي يساوي1000W/m2
احسب:
- معامل الملئ FF
- كفاءة اللوح الشمسي μ
أولاً: حساب معامل الملئ
معامل الملىء= (تيار اللوح عند القدرة القصوى Imp × جهد اللوح عند القدرة القصوى Vmp) ÷ (تيار دارة القصر للوح Isc × جهد الدارة المفتوحة Voc)
= (17.02 × 34.1) ÷ (18.27 × 40.5)
= 580.38 ÷ 739.93
= 0.784
ثانياً: حساب قدرة اللوح بوحدة (واط/ متر مربع)
قدرة اللوح الشمسي (واط/ متر مربع)= (تيار القصر× جهد الدارة المفتوحة × معامل الملئ) ÷ (طول اللوح × عرض اللوح)
= (18.27 × 40.5 × 0.784) ÷ (2.17 × 1.3)
= 580.1 ÷ 2.82
= 205.7 واط/ متر مربع (W/m2)
ثالثاً: حساب كفاءة اللوح الشمسي
كفاءة اللوح الشمسي= (قدرة اللوح الشمسي بالواط لكل متر مربع ÷ 1000) × 100%
= (205.7 ÷ 1000) × 100%
= 0.205 × 100%
= 20.5%
إذا كفاءة اللوح الشمسي الذي بقدرة 580 واط عند الظروف القياسية تساوي 20.5%.
الخلاصة: لكل لوح شمسي كفاءة محددة تختلف حسب الموديل والتقنية المستخدمة، وعموما فإن معظم الألواح الشمسية ذات أنصاف الخلايا تزيد كفاءتها عن 20% وقد تصل إلى 24%.
فمثلاً لدنيا لوح شمسي من شركة كنديان سولار موديل CS7N-715TB-AG حيث تصل كفاءة هذا اللوح إلى 23% للوجة الأمامي، وبما أن اللوح له وجه خلفي فإن نسبة كفاءة اللوح كاملاً (أمامي وخلفي) قد تصل إلى 27.6%
المراجع:
- شركات عالمية مختصة في تصنيع الألواح الشمسية
