قراءة النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet)

مقالات مشابهة

أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للتحكم بحركة الرمال

يناير 31, 2024

كهربة القطاعات، ماذا تمثل؟ ما أهميتها؟ وأثرها على الشبكات الكهربائية

يوليو 1, 2023

منحنى البطة وتأثير مشاريع الطاقة المتجددة على الشبكة الكهربائية

يونيو 13, 2023

في هذا المقال توضيح وشرح للمعلومات التي تتضمنها النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية.

الصفحة الأولى

تتكون النشرات الفنية للألواح من صفحتين. وتحتوي الصفحة الأولى عادةً على:

1. شعار الشركة المصنعة للألواح.
2. اسم طراز الألواح المعروض في النشرة الفنية.
3. صورة توضيحية للألواح.

4. أبرز خصائص أو مميزات الألواح من وجهة نظر الشركة.
5. معلومات الكفالة، ونسبة الانخفاض التدريجي (Degradation) في قدرة الألواح.

على سبيل المثال، في هذه النشرة الفنية تصل مدة الكفالة المحدودة للمنتج (Limited Product Warranty) ل12 عاماً، ومدة الكفالة المحدودة للطاقة القصوى (Limited Power Warranty) ل25 عاماً.  وأما الانخفاض التدريجي في قدرة اللوح فيبلغ حوالي -0.53% لكل عام.

ومن الرسم البياني يمكننا تحديد مجموع الانخفاض التدريجي في العام الأول والانخفاض الناتج عن التعرض لأشعة الشمس (Light-induced degradation (LID)) والذي يبلغ 2% (100% – 98%)، وسوف تنخفض قدرة وكفاءة اللوح بنسبة 15.2% مع نهاية العام ال25 (100% – 84.8%).

مثال: سوف تنخفض قدرة اللوح الذي تبلغ قدرته 580 واط عند فحصه في المصنع إلى 491.84 واط مع نهاية العام ال25 (580 * 0.848).

6. الجهات التي قامت بفحص المنتجات المعروضة في النشرات الفنية، وبعض الشركات الشهادات الخاصة بالمصنع، أو الشهادات الخاصة بالمنتجات.

 

الصفحة الثانية

  أما في الصفحة الثانية في النشرات الفنية، فتحتوي على معظم المعلومات والخصائص الفنية الخاصة بالألواح، مثل:

 

1. الخصائص الكهربائية (Electrical Characteristics)

يحتوي هذا الجزء من النشرات الفنية على جدول يوضح الخصائص الكهربائية للألواح عند ظروف الاختيار القياسية (STC)، إي إشعاع شمسي بقيمة 1000 واط/ المتر المربع، درجة حرارة خلايا تساوي 25 درجة مئوية، وكتلة هواء (Air Mass) بمقدار 1.5.  (يمكنك النقر على أي مسمى أو تعريف لكي تقرأ معلومات إضافية عنه):

•  قدرة اللوح الكهروضوئي أو نقطة الطاقة التشغيلية القصوى (Maximum Power: Pmax).وتمثل قدرة اللوح الشمسي الكهروضوئي تحت ظروف الاختيار القياسية (STC).
• التيار عند أقصى قدرة (Impp)، وتمثل التيار الخارج من اللوح عند نقطة الطاقة التشغيلية القصوى (Pmax). 
• تيار القصر (Short Circuit Current: Isc)، ويمثل التيار الخارج من اللوح عند وجود دارة قصر بين طرفي اللوح، أي عندما يكون الحمل والجهد يساوي صفراً. وهو أعلى تيار يمكن أن يخرج من اللوح الشمسي تحت ظروف الاختيار القياسية (STC).
• الجهد عند أقصى قدرة (Vmpp). ويمثل الجهد الخارج من اللوح عند نقطة الطاقة التشغيلية القصوى (Pmax).
• جهد الدائرة المفتوحة (Open Circuit Voltage: Voc). ويمثل الجهد الخارج من اللوح عندما تكون الدارة بين طرفي اللوح مفتوحة، أي عندما تكون المقاومة بين طرفي اللوح عالية بشكل لا نهائي ولا يوجد تيار لأن الدائرة غير مكتملة (دارة مفتوحة).

• كفاءة اللوح الكهروضوئية عند ظروف الاختبار القياسية (Module Efficiency STC (%)). كفاءة اللوح الكهروضوئي هي عبارة عن نسبة الإشعاع الشمسي الساقط على اللوح الذي يتم تحويله إلى كهرباء بالنسبة إلى الإشعاع الكلي الساقط على نفس اللوح. على سبيل المثال إذا كان لديك لوح كهروضوئي بطول 1 متر وبعرض 1 متر، في حال كانت كمية الكهرباء المنتجة 100 واط، وكمية الإشعاع الشمسي الساقطة على اللوح الكهروضوئي 1000 واط لكل متر مربع، في هذه الحالة تكون كفاءة اللوح الكهروضوئي تساوي 10%.
• السماحية (Tolerance).
• ظروف الاختبار القياسية للألواح الشمسية الكهروضوئية (Standard Test Condition: STC).
• درجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT)

كما قد تحتوي بعض النشرات الفنية على خصائص اللوح الكهربائية تحت ظروف درجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT) في نفس الجدول الخاص بالخصائص الكهربائية تحت ظروف الاختيار القياسية (STC)، أو بجدول منفصل. وشركات أخرى بدأت تقوم باضافة المواصفات الكهربائية تحت درجة حرارة تشغيل اللوح الاسمية (Nominal Module Operating Temperature (NMOT))  

 

2. المعلومات الكهربائية (Electrical Characteristics) طبقاً للإنتاجية الإضافية للألواح ثنائية الأوجه.

في حال كانت الألواح المعروضة في النشرة الفنية بتقنية الألواح ثنائية الأوجه (Bifacial PV Modules)، تتجه الشركات لإضافة جدول ثالث يتضمن المعلومات الكهربائية للألواح طبقاً للإنتاجية الإضافية المتوقعة عن استخدام هذه الألواح. على سبيل المثال، يتم ذكر المعلومات الكهربائية عند إنتاجية إضافية متوقعة تساوي 5%، 15%، و25%.

** يمكنك قراءة مقال كامل عن الألواح ثنائية الأوجه بالنقر على هذا الرابط.

 

3. مواصفات المواد (Materials Characteristics).

يحتوي هذا الجزء من النشرات الفنية على وصف لفاتورة المواد (Bill of Materials: BOM) المستخدمة في تصنيع اللوح. مثل:

• التكنولوجيا المستخدمة في صنع الخلايا (Cell Type).
• عدد الخلايا وطرقة توصيلها (Cell Arrangement).
• أبعاد اللوح (Module Dimensions).
• وزن اللوح (Weight).
• بنية اللوح (Module Structure)، على سبيل المثال، بنية هذا اللوح (Glass/Encapsulant/Backsheet)، وهذا يعني أن وجه الأمامي للوح يتكون من الزجاج، والطبقة الخلفية عبارة عن طبقة خلفية (Backsheet). أي في حال كان اللوح زجاج مزدوج (Double Glass)، فسوف يكتب في هذا الجزء (Glass/Encapsulant/Backsheet).
• سمك الزجاج (Glass Thickness).
• تصنيف اللوح كحماية من الصعقات الكهربائية (PV Module Classification).
• درجة الحماية (IP Rating)، هي معيار عالمي يستخدم في جميع الأجهزة الإلكترونية من أجل تقييم جودة وحساسية الجهاز ضد الغبار والماء وكذلك الحرارة.
• سمك أسلاك الألواح وطولها (Cables).
• نوع موصلات الألواح (Solar Connectors).

* تسمي بعض الشركات هذا الجزء من النشرة الفنية بالمواصفات الميكانيكية (Mechanical Characteristics)، ولكن ارتأينا اعتماد مسمى مواصفات المواد (Materials Characteristics)، كونه يعبر بدقة أكبر عن المعلومات الموجودة في هذا الجزء.

 

4. المعلومات المتعلقة بالتغليف والشحن (Packaging Configuration)

تتم عملية شحن الألواح من خلال حاويات (Containers) تنقل بالسفن من الدول المصنعة للألواح إلى الدول التي سوف يتم تركيبها فيها لعدة أسباب، نذكر منها:

• مميزات الحاويات في عمليات الشحن بين الدول (يمكنك القراءة أكثر عن هذه النقطة في ويكيبيديا من خلال النقر هنا).
• بسبب حجم الألواح ووزنها، يكون الشحن الجوي مكلف جداً وغير منطقي.
• معظم عمليات تصنيع الألواح تتم في الصين، ولذلك يكون الشحن البحري هو الخيار الأفضل.

ويحتوي هذا الجزء من النشرات الفنية على المعلومات المتعلقة بتغليف الألواح وتجهيزها للشحن. من حيث عدد الألواح التي يتم وضعها على الطبلية (Pallet) الواحدة، عدد الطبالي التي يتم وضعها فوق بعضها عمودياً (Stacking)، وعدد الألواح أو الطبالي الإجمالي في كل حاوية (Container).

• أبعاد الطبلية (Pallet Dimensions).
• عدد الألواح التي يتم وضعها على الطبلية الواحدة (Pieces per Pallet).
• عدد الألواح التي يمكن شحنها من خلال حاوية بسعة 40 قدم عالية (40f HQ container).

 

5. الخصائص الحرارية (Thermal characteristics)

تحتوي النشرات الفنية للألواح أيضاً على جزء خاص يوضح الخصائص الحرارية (Thermal characteristics) للألواح، من معاملات درجة الحرارة ودرجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT).

1. معامل درجة الحرارة لقدرة اللوح الكهروضوئي (Temperature coefficient of Pmax).
2. معامل درجة الحرارة لجهد الدائرة المفتوحة (Temperature coefficients of Voc).
3. معامل درجة الحرارة لتيار القصر (Temperature coefficients of Isc).
4. درجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT)

 

6. الظروف التشغيلية (Operating Conditions)

يشمل هذا الجزء من النشرات الفنية على عدة معلومات بخصوص الظروف التشغيلية للألواح مثل:

• نطاق درجة حرارة التشغيل (Operating Temperature).
• أقصى ضغط يمكن أن يتحمله الوجه الأمامي والوجه الخلفي للألواح، ويشار إلى أقصى ضغط يمكن أن يتحمله الوجه الأمامي بأقصى حمل من الثلج (Maximum Snow Load)، وأقصى ضغط يمكن أن يتحمله الوجه الخلفي للألواح بأقصى حمل من الرياح (Maximum Wind Load).
• الحد الأقصى لجهد النظام (Maximum System Voltage)

الألواح الشمسية الكهروضوئية مثلها مثل بقية الأجهزة الكهربائية مثل الكوابل والقواطع، لها حد أقصى للجهد تستطيع أن تتحمله. وتجاوز الحد الأعلى لجهد النظام الخاص بهذه الأجهزة يؤدي إلى انهيار العزل الكهربائي وتعطل هذه الأجهزة.

** يمكنكم قراءة معلومات أكثر عن الحد الأقصى لجهد النظام في المقال في هذا الرابط.

• أقصى قيمة لفيوز الحماية (Maximum Series Fuse Rating)

يتم تصميم الألوح لكي تتحمل قيم تيار معينة، لذلك ينصح بوضع فواصم منصهرة “فيوزات” في حال كان هناك احتمالية لنشوء تيار عكسي (Reverse Current) يمكن أن يعود إلى إحدى السلاسل.

وتقوم مصانع الألواح بذكر أقصى قيمة لفيوز الحماية (Maximum Series Fuse) في نشراتها الفنية.

• عدد الصمامات الثنائية “الديودات” في اللوح الواحد (Number of Diodes).
• تصنيف الحريق للألواح (Fire Class Rating).

 

7. المخططات الميكانيكية (Mechanical Diagrams) أو رسومات الألواح (Module Drawings).

ويحتوي هذا الجزء على رسومات هندسية للألواح تبين أبعاد اللوح (الطول، العرض، السمك)، مواقع ثقوب التأريض (Grounding Holes)، مواقع ثقوب التثبيت (Mounting Holes)، ومواقع ثقوب تصريف المياه (Drainage Holes) إن وجدت.

 

8. منحنيات التيار- الجهد (I-V Curve)، والقدرة الجهد (Power-Voltage Curve) وغيرها

• منحنى التيار-الجهد (I-V curve) مع تغيّر الإشعاعية.

يوضح منحنى التيار-الجهد (I-V Curve) المجموعات المحتملة من التيار والجهد الخارجة منه. حيث إنه في أي لحظة ينتج اللوح الكهرضوئي قيمة محددة من التيار والجهد تقع على منحنى التيار-الجهد.

وبعض الشركات المصنعة للألواح قد تعمل على إضافة رسم بياني منفصل لمنحنى التيار-الجهد (I-V Curve) عند قيم إشعاعية مختلفة. بهدف توضيح أثر اختلاف الإشعاع على منحنى-التيار الجهد.

(للمعرفة أكثر عن هذا المنحنى يمكنكم قراءة المقال في هذا الرابط).

 

• منحنى القدرة-الجهد (Power-Voltage Curve) مع تغير الإشعاعية.

بعض الشركات المصنعة للألواح قد تعمل على إضافة رسم بياني منفصل لمنحنى القدرة-الجهد (Power-Voltage Curve) عند قيم إشعاعية مختلفة. وتقوم شركات أخرى بإضافة منحنى التيار- الجهد ومنحنى القدرة-الجهد في نفس الرسم البياني.

 

• منحنى تغير تيار القصر (Isc)، جهد الدائرة المفتوحة (Voc) وقدرة اللوح (Pmax) مع تغير درجة الحرارة

هذا المنحنى يبين العلاقة بين تيار القصر، جهد الدائرة المفتوحة، وقدرة اللوح مع درجة الحرارة. ونلاحظ من المنحنى، الانخفاض الكبير في قدرة اللوح وجهد الدائرة المفتوحة مع ارتفاع درجة الحرارة، وارتفاع طفيف لتيار القصر.

 

• منحنى التيار-الجهد (I-V Curve) مع تغير درجة حرارة الخلايا.

تتجه بعض الشركات المصنعة للألواح إلى إضافة رسم بياني منفصل لمنحنى التيار-الجهد (I-V Curve) عند درجات حرارة مختلفة. بهدف توضيح أثر اختلاف درجة الحرارة على منحنى-التيار الجهد.