نظرة عامة على مقدمة
المفارقة الصيفية: ضوء الشمس الوفير مقابل درجات حرارة عالية
خلال الصيف ، هناك أيام أطول وأشعة الشمس الأقوى. في نصف الكرة الشمالي ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون هناك أكثر من 14 ساعة من أشعة الشمس في يوم واحد. يمنح هذا الوقت الأطول وقتًا أكبر لتوليد الطاقة. ومع ذلك ، فإن العلاقة بين الحرارة والكفاءة معقدة.
تميل الألواح الكهروضوئية إلى العمل بشكل أقل كفاءة مع ارتفاع درجات الحرارة. يمكن تفسير معامل درجة حرارة الألواح الشمسية ، عادة -0.3 ٪ إلى -0.5 ٪/OC على أنه يعني لكل درجة أن اللوحة أعلى من 25 درجة مئوية (77of) تنخفض كفاءة اللوحة قليلاً. خلال موجات الحرارة الشديدة ، يمكن أن تؤدي درجات حرارة الصيف إلى كفاءة أقل بنسبة 5-7 ٪. بالإضافة إلى الحرارة ، يرحب الصيف أيضًا بالضباب والغبار الناتج عن تلوث الهواء الذي يبعث ويمتص أشعة الشمس قبل أن يضرب الألواح.
مثال الحياة التوضيحية الرائعة - على ذلك من مزرعة شمسية 300 ميجاوات في فوشون ، الصين. أنتجت المزرعة 36.2 مليون كيلو واط في الساعة في يوليو 2024 ، وأقل بكثير من إنتاج 47.85 مليون كيلو وات في مارس ، و 40.09 مترًا كيلوواط ساعة في أكتوبر. قام مشغل المزرعة بحساب زاوية الشمس من أي وقت مضى إلى الصيف إلى الألواح المائلة على النحو الأمثل ، أقل مباشرة مما كانت عليه في أشهر الربيع والخريف مما تسبب في إنتاج المزرعة أقل خلال الأيام الطويلة.
تحديات الشتاء: أيام أقصر ولكن درجات حرارة أكثر برودة
الظروف في الشتاء هي عكس ظروف الصيف. التقييد الأول والأكثر وضوحًا هو انخفاض عدد ساعات النهار. تعني الساعات المنخفضة أن هناك وقتًا أقل للإنتاج المحتمل للكهرباء ، ومع انخفاض مسار الشمس أيضًا في السماء ، يتعين على أشعة الشمس أن تسير عبر المزيد من الغلاف الجوي للأرض ، مما يعني أنه سيكون أقل كثافة في الوقت الذي يصل فيه إلى اللوحات.
حتى مع هذين التحديين ، يمكن أن يكون الهواء الشتوي البارد بمثابة دفعة في الأداء. تؤدي الألواح الشمسية بشكل أكثر كفاءة في درجات حرارة أكثر برودة. يعزى نفس معامل درجة الحرارة المرتبط بالخسائر في حرارة الصيف إلى تحسينات الأداء في الطقس البارد. وبالتالي ، استحقاق يوم الشتاء المشرق والباردة على الفور. قد يؤدي اللوحة الشمسية أداء أفضل من التوقعات.
تأثير الشتاء يعتمد بشكل كبير على الجغرافيا. قد تواجه المناطق الشمالية انخفاضًا كبيرًا في الإنتاج ، على سبيل المثال ، في مدينة سان بيدرو ، بليز ، حيث يبلغ متوسط بيانات ناتج الشتاء في اليوم 5.09 كيلو وات في الساعة لكل كيلوواط ، مقابل متوسط الناتج الصيف 6.90 كيلو واط واهبة. شهدت نظام سكني في المملكة المتحدة أدنى إنتاجه الذي يبلغ 10.3 كيلو وات في الساعة في يوم شتاء ممطر.
ما وراء درجة الحرارة: الدور الحاسم للتكنولوجيا والموقع
الفجوة في الأداء الموسمي لا ترتبط ببساطة بالطقس ؛ يتأثر بالجغرافيا والتكنولوجيا.
تقنية الألواح: تصاميم اليوم للألواح الشمسية تقلل من الخسائر السنوية حتى خلال ظروف الشتاء. Bifacial (اثنان -استنبط بشكل مريح أكثر من الضوء العاكس من الثلج على الأرض خلال فصل الشتاء. في دراسة أجراها مجموعة National Electric Power Investment Corporation (State Power Investment Corporation) أن وحدات Topcon ثنائية الجهد لها إنتاج سنوي متفوق جزئيًا بسبب ثنائية الكتيبات (تتجاوز 80 ٪). ثنائية الكتيبة هي قدرة الألواح على التقاط الضوء العاكس ، والتي لاحظتها هذه الدراسة يمكن أن تسهم 15 - 25 ٪ من إنتاج الشتاء من الضوء المنعكس القادم من الجانب الخلفي من اللوحة ، والذي يساعد في موازنة أداء الخط السفلي في الأداء الصيفي المنخفض بسبب الحرارة العالية.
الجغرافيا: يختلف النمط الموسمي لأداء الإنتاج تمامًا اعتمادًا على الجغرافيا/منطقة المناخ.
المناطق المعتدلة: غالبًا ما يكون الربيع والخريف "المواسم الذهبية" الفعلية لتحقيق أقصى قدر من إنتاج الطاقة ، لأن تلك الفترات الزمنية هي الظروف المثالية لزاوية الشمس ، ووضوح الهواء ودرجات الحرارة المعتدلة.
المناطق الاستوائية: لا تظهر المناطق الاستوائية غالبًا تغيرًا كبيرًا في درجة الحرارة بين المواسم ، ولكن بدلاً من ذلك تعاني من دورات رطبة/جافة. الصيف (موسم الجفاف) هو في أغلب الأحيان موسم إنتاج الذروة.
المناطق القاحلة الساخنة: حتى مع ارتفاع الحرارة خلال الصيف ، يظل الصيف إلى حد بعيد أكثر الوقت إنتاجية في العام مع سماء واضحة وأيام طويلة.
الوجبات الرئيسية لأصحاب الطاقة الشمسية والدعاة
يعزز التباين الموسمي للإخراج الشمسي بعض النقاط الرئيسية. أولاً ، نظرًا لأن الأنظمة يجب أن تكون وتمويلها بناءً على عائد الطاقة السنوي بدلاً من الذروة في الإنتاج الصيفي ، يمكن تلبية احتياجاتك على مدار العام. ثانياً ، إن التقنيات مثل الألواح الثنائية ، وتعديلات الميل للرف التي من شأنها أن تنتظر وضعها الموسمي ، مفيدة إن لم تكن أفضل طريقة لتحسين التوليد خلال الفترات الزمنية المختلفة.
ربما تكون الرؤية الأكثر أهمية هي زيادة قيمة تخزين الطاقة والمرونة من الشبكة. على سبيل المثال ، على غرار ما كان يختبر في الموجة الحرارية الأوروبية ، يمكن أن يهيمن توليد الطاقة الشمسية على توليد النهار ، ومع ذلك ، فإن أكبر الطلب على الذروة يميل إلى الحدوث في الليل لتخفيض درجة حرارة اليوم. إنه يشير إلى أن مستقبل الطاقة الشمسية سيبدأ الآن في توليد الطاقة من الطاقة الشمسية عندما تشرق الشمس ، أي توليد ، والمزيد حول مدى جودة الطاقة وتخزينها في لحظات الذروة من الطلب.
بشكل عام ، الصيف رائع ، ومع ذلك ، فإنه يميل إلى توفير الكثير من الشمس. من ناحية أخرى ، يميل أعلى الناتج الشمسي من الألواح الشمسية إلى أن يكون خلال أيام الربيع والخريف الأكثر معتدلة. علاوة على ذلك ، حتى لو كان التوليد في فصل الشتاء قد انخفض بشكل عام ، فإن الجيل أكثر كفاءة في الطقس البارد. تساعد هذه المعرفة في تصميم نظامنا بشكل أفضل وفهم دور الطاقة الشمسية في تقديم الطاقة النظيفة على مدار العام.
