مكونات الإشعاع الشمسي: الإشعاع الشمسي المباشر (DNI) ، الإشعاع الأفقي المشتت (DHI)، الإشعاع الافقي الكلي (GHI)

مقالات مشابهة

أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية أمام العداد وخلف العداد

سبتمبر 12, 2024

أنواع مشاريع الطاقة الشمسية: على مستوى المرافق، الصناعية والتجارية، والسكنية

يوليو 18, 2024

أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للتحكم بحركة الرمال

يناير 31, 2024

مقدمة

الإشعاع الشمسي هو مقدار الأشعة الشمسية الساقطة على مساحةٍ معينة والقادرة على توليد قدرةٍ كهربائية . لا يصيب الأرض إلا حوالي جزء من ألفي مليون جزء من أشعة الشمس التي تقدر بنحو 130 ميجاوات لكل متر مربع من سطح الشمس، وهذا القدر الضئيل هو المسئول عن كل الطاقة الحرارية لسطح الأرض و غلافها الجوي. (1)

تستخدم بيانات الإشعاع الشمسي في برامج محاكاة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لتحديد كمية الطاقة الكهربائية المتوقع توليدها على مدار عمر المشروع. بالتالي دقة أي محاكاة لإنتاجية أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية تعتمد بشكل كبير على دقة بيانات الإشعاع الشمسي.

مكونات الإشعاع الشمسي

يتكون الإشعاع الشمسي الساقط على سطح ما من:

 

الإشعاع الشمسي المباشر الساقط بشكل عمودي (Direct Normal Irradiation: DNI):

هو الإشعاع الشمسي الساقط مباشرة على وحدة من المساحة التي تواجه الشمس مباشرة في جميع الأوقات. وتبرز أهمية الإشعاع الشمسي المباشر بشكل كبير في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتتبعة لأشعة الشمس بالإضافة إلى أنظمة الطاقة الشمسية المركزة (Concentrating Solar Systems) والتي تستفيد فقط من الإشعاع الشمسي المباشر (DNI).

 

الإشعاع الشمسي الأفقي المشتت (Diffuse Horizontal Irradiation: DHI):

الإشعاع الشمسي الأفقي المشتت يمثل الإشعاع الشمسي الساقط على وحدة من المساحة المثبتة أفقياً بشكل غير مباشر من الشمس، أي الإشعاع الشمسي المنكسر/المبعثر من الغيوم أو الأجسام المحيطة.

 

الإشعاع الشمسي الأفقي الكلي (Global Horizontal Irradiation: GHI):

الإشعاع الشمسي الأفقي الكلي يمثل مجموع الإشعاع الشمسي الساقط على وحدة من المساحة مثبتة أفقياً، وتتضمن الإشعاع الشمسي الساقط من الشمس مباشرة (المكون الأفقي للإشعاع الشمسي المباشر DNI) والإشعاع الشمسي الأفقي المشتت (DHI).

GHI = DHI + DNI x cos

     مجموع الإشعاع الشمسي الأفقي الكلي على مدار العام يمثل أهمية كبيرة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، والتي لديها القدرة على الاستفادة من الإشعاع الشمسي المباشر والإشعاع الشمسي المشتت.

يستخدم الإشعاع الشمسي الأفقي الكلي (GHI) في برامج محاكاة إنتاجية أنظمة الطاقة الشمسية لحساب كمية الطاقة الكهربائية المتوقع توليدها، وتعمل البرمجيات على حساب الإشعاع الشمسي الساقط على الألواح بمستوى ميلانها (Global Tilted Irradiation: GTI) من خلال عمليات حسابية على الإشعاع الشمسي الأفقي الكلي (GHI).

 

الإشعاع الشمسي الكلي على سطح مائل (Global Tilted Irradiation: GTI):

الإشعاع الشمسي الكلي على سطح مائل (GTI) يمثل مجموع الإشعاع الشمسي الساقط على وحدة من المساحة مثبتة بشكل مائل عن الأرض، وتتضمن الإشعاع الشمسي الساقط من الشمس مباشرة والإشعاع الشمسي المشتت بالإضافة إلى الأشعة المنعكسة من سطح الأرض (الوضاءة: Albedo).

 

الوضاءة (Albedo):

هي قدرة جسم ما على عكس الضوء الساقط عليه من مصدر ضوئي كالشمس. وهو مصلح أكثر خاصية من الانعكاسية reflectivity، فتعرف الوضاءة بأنها قدرة الجسم على عكس “كافة” الأشعة الكهرومغناطيسية على اختلاف طول موجتها. تعطى الوضاءة كرقم بلا وحدات، فهي النسبة بين الأشعة المنعكسة على سطح إلى الأشعة الساقطة عليه (أي أن الوضاءة Albedo 0,9 تعادل 90 % لانعكاس الأشعة من على سطحه).

تتراوح قيمة الوضاءة لمادة ما في الضوء المرئي بين قيمة 0.9 للثلج الجديد و0.04 للفحم الحجري وهو واحد من أكثر المواد سوادًا. وتصل قيمة الوضاءة لـ الجسم الأسود إلى الصفر. تختلف قيمة الوضاءة على سطح الأرض تبعًا للتضاريس، فمثلًا قيمة وضاءة المحيط منخفضة وكذلك بالنسبة للغابات بينما تملك الصحراء قيمة من أعلى قيم الوضاءة في المناطق المختلفة. تتراوح قيمة الوضاءة على سطح الكرة الأرضية بين 0.1 و 0.4 وتبلغ قيمة متوسط الوضاءة لكوكب الأرض حوالي 0.3 وهو أعلى بكثير من قيمة وضاءة المحيط المكون الأساسي للأرض بسبب مساهمة الغيوم برفع القيمة.

 

1. كتاب الجغرافيا المناخية والنباتية المؤلف: عبد العزيز طريح
2. ويكيبيديا