سولارابيك، سويسرا – 9 نوفمبر 2025: طور باحثون سويسريون نموذجًا متقدمًا لدراسة تأثيرات أنماط الثلوج على أداء الأنظمة الكهروضوئية (PV) في البيئات الجبلية، بهدف تحسين تصميمها ومكافحة تراكم الثلوج. تركز الدراسة، التي أجراها باحثون من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) ومعهد أبحاث الثلوج والانهيارات الجليدية (WSL)، على تحسين أداء هيكل “Helioplant” النمساوي العمودي الحاصل على براءة اختراع. في حين أن المنشآت الشمسية الجبلية تقدم إنتاجًا قويًا للطاقة شتاءً بفضل انعكاس ضوء الشمس على الثلج، إلا أن التراكم المفرط للثلوج يمكن أن يحجب الألواح، مما يقلل الكفاءة، بل ويؤدي إلى خسائر في التوليد قد تصل إلى 100% خلال الشتاء.
نموذج المحاكاة الأول من نوعه “Snowbedfoam”
يُعد “الاتساخ” (Soiling)، الذي تساهم فيه جزيئات الثلج بشكل كبير، ثاني أهم عامل يؤثر على كفاءة الألواح الكهروضوئية بعد الإشعاع الشمسي. وعندما يتراكم الثلج أسفل الألواح، فإنه يمنع انزلاق المزيد منه، مما يجبر الألواح على الاعتماد على الذوبان البطيء. ولمواجهة هذا، يتميز هيكل “Helioplant” العمودي بإطار متقاطع وأربعة أجنحة شمسية تمنع بشكل سلبي تراكم الثلوج. وبالإضافة إلى ذلك، طبق الباحثون نموذجًا لديناميكيات الموائع الحاسوبية (CFD) يُطلق عليه “Snowbedfoam”، وهو مُحلل أويلري-لاغرانجي يعتمد على “OpenFOAM”، لمحاكاة انتقال الثلوج وانزياحها. وتمثل هذه الدراسة التطبيق الأول لنموذج مفصل لانتقال الثلوج على الهياكل الكهروضوئية، ضمن تحليل حساسية يهدف لتحديد تأثيرات التصميم المختلفة على سلوك الثلج.
توصيات التصميم والنتائج الميدانية
أنتجت الدراسة، التي دمجت بين المحاكاة والملاحظات الميدانية، عدة توصيات لتحسين التخطيط في البيئات الجبلية. فقد حللت محددات رئيسية تشمل زاوية السَّمْت، والارتفاع، والتباعد بين الألواح، ومحاذاتها. وأشارت النتائج إلى أن الفجوة بين الألواح والأرض يجب أن تتجاوز 0.6 متر لتقليل تراكم الثلوج. كما أنه يجب محاذاة الهياكل قدر الإمكان مع اتجاهات الرياح السائدة لتجنب المناطق المحجوبة التي يتراكم فيها الثلج، ووُجد أن المواقع ذات أنماط الرياح المتعامدة أو المتعاكسة تقدم الأداء الأفضل. ويؤكد الفريق البحثي أن هذه المقاربة وأساليب المحاكاة تنطبق على مختلف أنظمة التثبيت، وسيتم توسيعها مستقبلاً لدمج نمذجة الترسب مع محاكاة إنتاج الطاقة لتحليل أكثر دقة.
تابعونا على لينكيد إن Linked–in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
