سبب انخفاض كفاءة الألواح الشمسية، لعل الكثير يتحدثوا عن سبب محدودية كفاءة الألواح الشمسية، وأن أعلى نسبة كفاءة تم الوصول إليها لا تتعدى 22.6% لعام 2021.
ولكن لماذا نسبة الكفاءة هكذا؟ وليست عالية كنسبة 80% أو 60%؟ لذلك قد خصصنا لكم مقال عن هذا الموضوع الهام، وما السبب وراء وضع نسبة الكفاءة المنخفضة؟ وهل اللوح الشمسي ينتج فقط حسب النسبة بينما باقي قدرة اللوح فاقد أم هذه الفكرة خاطئة؟ هذه التساؤلات سنتعرف عليها في مقال سبب انخفاض كفاءة الألواح الشمسية.
اقرأ أيضاً
كفاءة اللوح الشمسي
إن كلمة كفاءة تعني مقدار الاستفادة، وعند الحديث عن كفاءة الألواح الشمسية فإننا نتحدث عن مقدار استثمار مساحة اللوح الشمسي لإنتاج طاقة كهربائية، كما أن الكفاءة هي نسبة بين مقدار الطاقة الناتجة إلى مقدار الطاقة الداخلة للوح الشمسي. كما في القانون الآتي:
كفاءة اللوح الشمسي = (القدرة الناتجة من اللوح الشمسي لكل متر مربع (W/m2) ÷ كمية الإشعاع الشمسي الواصل لسطح اللوح لكل متر مربع (W/m2)) × 100%
تعرف كفاءة تحويل الطاقة للوح الشمسي بأنها النسبة المئوية للقدرة الكهربائية الناتجة من اللوح الشمسي والقدرة المحولة من الإشعاع الضوئي الواصل إلى سطح اللوح الشمسي، وذلك من خلال قياس كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح اللوح الشمسي بوحدة الـ (W/m2) باستخدام جهاز قياس شدة الإشعاع الشمسي.
سبب انخفاض كفاءة الألواح الشمسية
إن السبب الرئيسي وراء انخفاض كفاءة الألواح الشمسية هو أن مساحة اللوح الشمسي كبير مقارنة مع نسبة إنتاجيته، وقد تعمل بعض الشركات على تحسين هذه النسبة بتقليل مساحة اللوح الشمسي مع رفع نسبة الإنتاجية للوح الشمسي.
وحتى نحصل على كفاءة عالية يجب أن تكون قدرة اللوح الشمسي 1000 بمساحة 1 متر مربع، ونستنتج من ذلك أنه كلما قلت مساحة اللوح مع زيادة قدرته فإن الكفاءة ستكون أعلى.
لاحظ مدى التطور في رفع كفاءة اللوح الشمسي مع ثبات المساحة على مدى السنين لرفع الإنتاجية كما هو موضح في الصورة التالية.
وخلاصة القول أن الكفاءة تعتمد بناءً على القدرة الإنتاجية، وأبعاد اللوح الشمسي بوحدة المتر (الطول L، العرض W)، وأخيراً على معامل الملئ (FF).
العوامل المؤثرة على الكفاءة
من أهم العوامل المؤثرة على قيمة الكفاءة هو معامل الملئ (FF)، ويعرف معامل الملئ (بالإنجليزية: Fill Factor): بأنه المعامل الذي يقيس جودة اللوح الشمسي، حيث يمثل النسبة بين القدرة القصوى الحقيقية (Pmax) والقدرة النظرية (Pt) للوح الشمسي والمتمثل بحاصل ضرب تيار الدارة المغلقة وجهد الدارة المفتوحة.
المعادلات المستخدمة في إيجاد كفاءة اللوح الشمسي
قيمة معامل التعبئة (FF) = (تيار العمل (Imp) × جهد العمل (Vmp)) ÷ (تيار القصر (Isc) × جهد الدارة المفتوحة (Voc))
قدرة اللوح الشمسي لكل متر مربع (W/m2) = قدرة اللوح الشمسي (Pmax) ÷ (الطول L × العرض W)
كفاءة اللوح الشمسي = (قدرة اللوح لكل متر مربع W/m2 ÷ 1000W/m2) × 100%
كما ويمكنك إيجاد كفاءة اللوح باستخدام معادلة واحدة فقط كالآتي:
كفاءة اللوح الشمسي = (قدرة اللوح (Pmax)) ÷ (1000W/m2 × مساحة اللوح بالمتر المربع)
مثال على إيجاد كفاءة اللوح الشمسي
لوح شمسي تحتوي لوحة بياناته على المعلومات الآتية، إذا علمت أن أبعاد اللوح الشمسي، هي: (طول = 2 متر، عرض = 1 متر). وكمية الإشعاع الشمسي الذي تم قياسه على سطح اللوح الشمسي هو (1000 W/m2)، احسب ما يلي:
- معامل الملئ (FF).
- كفاءة اللوح الشمسي.
بيانات اللوح الشمسي:
- القدرة المقننة (Pmax) = 320W.
- جهد العمل (Vmp) = 37.1V.
- جهد الدارة المفتوحة (Voc) = 45.7V
- تيار العمل (Imp) = 8.63A
- تيار القصر (Isc) = 9A
الحل:
معامل الملئ (FF) = (تيار العمل (Imp) × جهد العمل (Vmp)) ÷ (تيار القصر (Isc) × جهد الدارة المفتوحة (Voc))
= (8.63 × 37.1) ÷ (9 × 45.7)
= 320.173 ÷ 411.3
= 0.778
= (9 × 45.7 × 0.778) ÷ (1 × 2) = 160 واط لكل متر مربع
كفاءة اللوح الشمسي = (قدرة اللوح لكل متر مربع W/m2 ÷ 1000W/m2) × 100%
كفاءة اللوح الشمسي = (160 ÷ 1000) × 100% = 16%
يمكن إيجاد كفاءة اللوح أيضاً باستخدام المعادلة التالية:
كفاءة اللوح الشمسي = (قدرة اللوح (Pmax)) ÷ (1000W/m2 × مساحة اللوح بالمتر المربع)
= (320) ÷ (1000× 1 × 2)
= 320 ÷ 2000
= 0.16
= 0.16 × 100 = 16%
إذاً كفاءة اللوح الشمسي 16%
اقرأ أيضاً:
المصادر والمراجع
- بعض الكتب التعليمية
- solar reviews
تعليق واحد