سولارابيك، تايوان- 1 مارس 2025: سلطت دراسة حديثة أجراها فريق بحثي بقيادة جامعة تايوان الوطنية للعلوم والتكنولوجيا الضوء على تأثير أحمال الرياح على أداء الأنظمة الكهروضوئية العائمة (FPV) في البيئات البحرية. وقد كشفت الدراسةعن تأثير زاوية دخول الرياح وشدة الاضطراب على قوى السحب والرفع المؤثرة على الألواح الشمسية، مما يفتح الباب أمام فرص جديدة لتحسين تصميم هذه الأنظمة وزيادة كفاءتها.
تأثير زاوية الرياح وشدة الاضطراب
أجريت الدراسة باستخدام نماذج مصغرة لأنظمة كهروضوئية عائمة، حيث تم اختبارها في نفق رياح مُحكم لمحاكاة ظروف الرياح البحرية المختلفة. وقد أظهرت النتائج أن توزيع معامل السحب وضغط الرياح على الألواح يختلف باختلاف زاوية دخول الرياح. فعند الزوايا المنخفضة، لوحظ زيادة في قوى السحب بسبب الضغط السلبي على السطح العلوي والإيجابي على السطح السفلي، كما أنه يتضخم هذا التأثير بفعل الاضطراب (تغيرات وتقلبات في سرعة واتجاه الرياح). بينما تقل قوى السحب عند الزوايا الأعلى نتيجة لتوازن الضغط.
وبشكل أكثر تحديدًا، عند زوايا دخول 0 درجة و30 درجة، يزيد الضغط السلبي على السطح العلوي والإيجابي على السطح السفلي من السحب، ويتضخم أكثر بسبب الاضطرابات. عند 60 درجة، يرتفع السحب قليلاً بسبب إعادة توزيع الضغط، بينما يقلل توازن الضغط عند 90 درجة من السحب. بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن الاضطراب يؤدي إلى انخفاض كبير في متوسط معامل الرياح، مما يؤثر على القوى الديناميكية الهوائية المؤثرة على الألواح. وأظهرت النتائج أن الاضطرابات الأعلى في المنبع خفضت المعامل بنسبة 70-80٪ مقارنة بالاضطرابات المنخفضة.
فرص لتوفير التكاليف
من ناحية أخرى، لم تقتصر الدراسة على دراسة تأثير الرياح على أداء الأنظمة الكهروضوئية العائمة فحسب، بل تطرقت أيضًا إلى إمكانية تحسين التكلفة من خلال اختيار المواد المناسبة. وقد أظهرت النتائج أن استبدال البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ، المستخدم بشكل واسع في هذه الأنظمة ، ببولي إيثيلين متوسط الكثافة (MDPE) في المناطق التي تكون فيها قوى السحب والرفع أقل ، يمكن أن يؤدي إلى خفض تكاليف النظام بنسبة 10.2% وذلك لأن البولي إيثيلين متوسط الكثافة يوفر توازنًا جيدًا بين القوة والتكلفة ، مما يجعله خيارًا مثاليًا لزيادة الكفاءة الاقتصادية للأنظمة الكهروضوئية العائمة ، وخاصة الأنظمة الكبيرة.
وفي تصريح للفريق البحثي، أكدوا على أهمية هذه الدراسة في فهم التأثير الكبير للرياح على سلامة الأنظمة الكهروضوئية العائمة، خاصة في الظروف البحرية القاسية مثل الأعاصير. كما أشاروا إلى أن هذه النتائج ستساهم في تطوير تصميمات أكثر متانة وكفاءة، مما يدعم التوسع في استخدام هذه التكنولوجيا الواعدة في توليد الطاقة المتجددة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
