كيف يؤثر مناخ كازاخستان في أداء محطات الطاقة الشمسية: تأثير درجات الحرارة والغبار والثلوج وأحمال الرياح

عند التخطيط لإنشاء محطة طاقة شمسية، يركز معظم المستثمرين على تكلفة المعدات وحجم إنتاج الكهرباء المتوقع، إلا أن الأداء الفعلي للمحطة يعتمد أيضاً على الظروف المناخية المحلية. تمتد كازاخستان على مساحة جغرافية واسعة تضم الصحارى والسهوب والجبال والمناطق التي تشهد شتاءً طويلاً وتساقطاً كثيفاً للثلوج، لذلك يجب أن تراعي عملية التصميم تأثير درجات الحرارة، والغبار، والثلوج، وأحمال الرياح إلى جانب معدلات الإشعاع الشمسي. ويساعد هذا النهج على تحقيق كفاءة أعلى واستقرار أكبر للمحطة على المدى الطويل.

تتمتع كازاخستان بإمكانات كبيرة لتوليد الطاقة الشمسية

تشير الدراسات الدولية إلى أن معظم مناطق كازاخستان تستقبل ما بين 2200 و3000 ساعة من سطوع الشمس سنوياً، بينما يتراوح متوسط الإشعاع الشمسي السنوي بين 1300 و1800 كيلوواط ساعة لكل متر مربع، مما يجعل البلاد من الأسواق الواعدة لمشروعات الطاقة الشمسية في آسيا الوسطى.

ومع ذلك، فإن وفرة أشعة الشمس لا تعني أن إنتاج الكهرباء سيبقى ثابتاً طوال العام، إذ تؤثر العوامل المناخية المختلفة بشكل مباشر في كفاءة النظام.

يمكن الاطلاع على معلومات إضافية عبر الملف التعريفي لشركة Helio Solar على Mytrade.kz.

ارتفاع درجات الحرارة يقلل من كفاءة الألواح الشمسية

يعتقد البعض أن ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة إنتاج الكهرباء، إلا أن الألواح الكهروضوئية تعتمد على شدة الإشعاع الشمسي وليس على حرارة الجو.

تبلغ قيمة معامل الحرارة في معظم الألواح المصنوعة من السيليكون البلوري حوالي ‎-0.30% إلى ‎-0.45% لكل درجة مئوية فوق درجة الاختبار القياسية البالغة 25 درجة مئوية. وعندما تصل حرارة سطح اللوح إلى 60 أو 70 درجة مئوية، قد تنخفض القدرة الإنتاجية بنسبة تتراوح بين 10% و18%.

ما الذي يحدث أثناء موجات الحر؟

1. ترتفع درجة حرارة الخلايا الشمسية.
2. تزداد المقاومة الكهربائية الداخلية.
3. ينخفض الجهد الكهربائي.
4. يتراجع إجمالي إنتاج الكهرباء.

لهذا السبب يحرص المهندسون على توفير تهوية طبيعية أسفل الألواح لتقليل تأثير الحرارة.

الغبار من أكثر العوامل التي يتم التقليل من تأثيرها

تتميز أجزاء واسعة من كازاخستان بالمناخ الجاف والعواصف الترابية الموسمية، مما يؤدي إلى تراكم الغبار على سطح الألواح الشمسية وتقليل كمية الضوء التي تصل إلى الخلايا الكهروضوئية.

وتشير الدراسات الدولية إلى أن خسائر الإنتاج الناتجة عن تراكم الغبار قد تبلغ:

1. من 2% إلى 5% في حالات الاتساخ الخفيف.
2. من 5% إلى 10% في المناطق الجافة عند غياب التنظيف المنتظم.
3. حتى 20% أو 30% عند تراكم الغبار لفترات طويلة.

وتزداد سرعة تراكم الأتربة بالقرب من الطرق والمناطق الصناعية ومواقع البناء والأراضي الزراعية.

يمكن مشاهدة أمثلة للمشروعات المنفذة عبر مقاطع Reels الخاصة بشركة Helio Solar.

الثلوج لا تعني توقف المحطة عن العمل

يعتقد كثير من المستثمرين أن الشتاء يقلل دائماً من إنتاج الطاقة الشمسية، إلا أن انخفاض درجة حرارة الخلايا يساعد غالباً على تحسين كفاءتها. وتكمن المشكلة الأساسية في تراكم الثلوج فوق الألواح، حيث تمنع وصول أشعة الشمس إلى الخلايا، مما يؤدي إلى انخفاض مؤقت في إنتاج الكهرباء.

يجب احتساب أحمال الثلوج أثناء التصميم

تشهد المناطق الشمالية والشرقية والوسطى من كازاخستان تساقطاً كثيفاً للثلوج، لذلك يتم اختيار زاوية ميل مناسبة تساعد على انزلاق الثلوج بصورة طبيعية. كما يتم حساب قدرة السقف والهياكل المعدنية وأنظمة التثبيت لتحمل الأحمال المتوقعة في كل منطقة.

يمكن التعرف على الحلول المتاحة عبر العروض الحالية للشركة.

أحمال الرياح تؤثر في السلامة والأداء

تشتهر العديد من مناطق كازاخستان برياحها القوية، ولذلك يتم خلال مرحلة التصميم احتساب أقصى سرعات الرياح والقوى الهوائية المؤثرة على الألواح والهياكل المعدنية. ويساعد التصميم الصحيح لأنظمة التثبيت في تقليل الاهتزازات وزيادة العمر التشغيلي للمحطة.

وفي المقابل، يمكن للرياح المعتدلة أن تساهم في تبريد الألواح، مما يقلل خسائر الحرارة ويحسن الأداء.

تأثير العوامل المناخية على إنتاج الكهرباء

لكل مشروع ظروفه المناخية الخاصة

حتى المنشآت المتجاورة قد تحقق مستويات مختلفة من إنتاج الكهرباء بسبب اختلاف اتجاه السطح، والظلال، والتضاريس، ومستوى التلوث، والظروف الجوية المحلية. ولهذا تعتمد شركة Helio Solar على دراسة كل مشروع بشكل مستقل بدلاً من الاعتماد على المتوسطات العامة فقط.

يمكن الاطلاع على المزيد من المواد المتخصصة عبر قسم الأخبار والعروض الخاص بالشركة.

التصميم الهندسي الجيد يحول تحديات المناخ إلى ميزة تنافسية

توفر كازاخستان موارد شمسية ممتازة تتيح تشغيل محطات الطاقة الشمسية بكفاءة عالية. ورغم تأثير الحرارة والغبار والثلوج والرياح في الإنتاج، فإن التصميم الهندسي الصحيح والاختيار المناسب للمعدات والصيانة المنتظمة تساعد على تقليل هذه التأثيرات وضمان استقرار إنتاج الكهرباء لسنوات طويلة.

وللتعرف على أسباب انخفاض كفاءة الألواح الشمسية مع مرور الوقت، يمكن قراءة المقال السابق حول تدهور أداء الألواح الشمسية وطرق إطالة عمرها التشغيلي.

يمكنكم أيضاً استكشاف المزيد من الحلول عبر منصة Mytrade.kz.