ما هي الزاوية الأمثل (الأفضل) لتوجيه الألواح؟

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

من المعروف أن تغيير توجيه الألواح سواء من ناحية زاوية الميل عن الأرض (Tilt Angle) أو زاوية السمت (Azimuth Angle) تؤثر على كمية الإشعاع الشمسي الساقط على الألواح، وبالتالي على كمية الطاقة الكهربائية المنتجة من الألواح. فما هي الزاوية الأمثل لتوجيه الألواح؟

 

مقدمة:

يجب أن تكون الألواح موجهة نحو الشمس مباشرة للوصول إلى أعلى كمية من الإشعاع الشمسي الساقط على الألواح. ولكي تكون الألواح موجهة مباشرة نحو الشمس في جميع الأوقات فإن ذلك يعني تركيب الألواح على هياكل معدنية متحركة مما يؤدي إلى كلف إضافية في عمليات التركيب.

في العديد من الحالات يكون من الأفضل اقتصادياً تركيب الألواح على هياكل معدنية ثابتة بحيث تتلقى الألواح بالمتوسط أكبر كمية من الإشعاع على مدار العام في وضعها الثابت، وذلك لتلافي التكاليف الإضافية الناتجة عن استخدام الهياكل المتحركة.

(سوف نقوم قريباً بنشر مقال عن الهياكل المعدنية المتحركة والجدوى الاقتصادي من استخدامها)

 

زاوية السمت (Azimuth Angle)

للوصول إلى أكبر كمية من الإشعاع الساقط على الألواح على مدار العام، يجب توجيه الألواح نحو خط الاستواء. أي توجيه الألواح نحو الجنوب في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، وتوجيه الألواح نحو الشمال في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية.

نقصد بزاوية السمت (Azimuth Angle) هنا إلى زاوية انحراف اللوح عن الجنوب (في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، أما في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية فتشير زاوية السمت إلى زاوية انحراف اللوح عن الشمال). وتوضح الصورة أدناه زاوية السمت:

زاوية الميل (Tilt Angle)

زاوية الميل هي الزاوية بين المستوى الأفقي واللوح الشمسي الكهروضوئي كما توضح الصورة أدناه:

زاوية الميل (Tilt Angle) للأنظمة الكهروضوئية المتصلة مع الشبكة الكهربائية والتي تستخدم الهياكل المعدنية الثابتة هي الزاوية التي يمكن من خلالها الحصول على أكبر من كمية من الإشعاع الشمسي على مدار العام.

ولمعرفة زاوية الميل الأفضل حسب الموقع الجغرافي للمشروع يفضل دوماً استخدام برامج متخصصة في محاكاة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية مثل برنامج الPVsyst وعدم الاعتماد على الحسابات اليدوية. حيث يمكن من خلال برنامج الPVsyst على سبيل المثال وبعد تحديد الموقع الجغرافي للمشروع معرفة زاوية الميل الأمثل للألواح على مدار العام من خلال نافذة التوجيه “Orientation” كما في الصورة أدناه:

حالات خاصة:

في العديد من الحالات يكون من الأفضل اقتصادياً تركيب الألواح بزوايا تختلف عن الزوايا الأمثل، من هذه الحالات على سبيل المثال:

• وجود ظلال تؤثر بشكل مباشر كمية الإشعاع الساقط على الألواح في حال توجيهها على زاوية السمت الأمثل (Azimuth Angle).
• في بعض الحالات وللوصول إلى أعلى عدد من الألواح التي يمكن تركيبها على سطح منشأة ما، يتم توجيه الالواح بما يتناسب مع اتجاه المبنى. وفي حالات أخرى يتم تركيب الألواح باتجاه (شرق-غرب) وذلك بهدف الاستفادة من جميع المساحات المتاحة على سطح المبنى.

• في مشاريع الطاقة الشمسية المفصولة عن الشبكة الكهربائية (Off-grid PV systems) وفي حال كان هناك حاجة لزيادة الطاقة المنتجة من المشروع في الفترة الصباحية أو المسائية، قد يتم تركيب الألواح بزاوية سمت (Azimuth Angle) تختلف عن الزاوية الأمثل. وكذلك الأمر في حال وجود محددات لضخ الطاقة الفائضة عن الحاجة على الشبكة الكهربائية، فيتم توجيه الألواح بما يتناسب مع نمط استهلاك المبنى/المنشأة.
• في مشاريع الطاقة الشمسية المفصولة عن الشبكة الكهربائية (Off-grid PV systems) قد يتم تغيير زاوية الميل (Tilt Angle) برفعها قليلاً (10-15 درجة) عن زاوية الميل الأمثل، وذلك بهدف الحصول على طاقة منتجة أفضل في فصل الشتاء، ويمكنك تحديد الزاوية الأمثل في فصل الشتاء من خلال برنامج الPVsyst. ويتجه البعض إلى عدم استخدام الزاوية الأمثل لفصل الشتاء في الانظمة المفصولة عن الشبكة الكهربائية كونها تعتبر زاوية مرتفعة (تصل في بعض الأحيان إلى 45-50 درجة) وقد تؤثر على المظهر الجمالي للمنشأة أو تؤثر بشكل كبير على كلف الهياكل المعدنية المستخدمة لتثبيت الألواح.
• حتى لو كانت زاوية الميل (Tilt Angle) الأفضل للألواح حسب التصميم أقل من 10 درجات، فإنه لا يفضل تركيب الألواح على هذه الزاوية، لأنها تمنع وتعيق تنظيف الألواح ذاتياً (Self-Cleaning) عند سقوط الأمطار. لذلك ينصح دوماً بأن تكون زاوية الميل (Tilt Angle) لا تقل عن 10 درجات.
• في بعض المناطق والتي تكون فيها سرعات الرياح عالية، قد تكون الهياكل المعدنية المستخدمة في تثبيت الألواح على زاوية الميل (Tilt Angle) الأمثل مكلفة جداً لمقاومة سرعات الرياح العالية. لذلك يفضل في هذه الحالات تقليل زاوية الميل (Tilt Angle) لتقليل أثر سرعات الرياح العالية على الألواح وبالتالي تخفيض كلف الهياكل المعدنية المستخدمة في تثبيت الألواح.