الفهرس
مُقدّمة
تعد عملية تنظيف الألواح الكهروضوئية أمراً ضرورياً وخطوةً لا يُمكن الاستغناء عنها أثناء إجراء الصيانة الوقائية والدورية للنظام الكهروضوئي. إذ غالباً ما تكونُ مكونات النظام الكهروضوئي معرّضةً لعدد واسع من العوامل والظروف الجويّة التي قد تؤثر سلباً على كفاءتها، ومن هذه الظروف درجات الحرارة المرتفعة، والرطوبة، والأتربة والغبار والرياح العاتية وغيرها من الظروف في مُختلف السيناريوهات والتضاريس. ولذا يأتي تنظيف الألواح كخطوة استباقية تحمي النظام من أية خسائر في الإنتاجية ومن أية تبعات اقتصادية.
نتناول في هذا المقال مفهوم تقنيات التنظيف الذاتي في الألواح الكهروضوئية، أنواعها ومقارنة بين أنظمة التنظيف المختلفة.
أهمية تنظيف اللوح
عند تعرض اللوح للظروف الجوية المختلفة في الموقع، يتراكم الغبار والأتربة وغيرها من الجسيمات على سطح اللوح، وهو ما يمنع أو يقلل من قدرة اللوح على امتصاص الإشعاع الشمسي وتوليد الكهرباء.
ومن ناحية أخرى، قد تؤدي الجسيمات الصغيرة إذا ما تُركت على سطح اللوح دون تنظيف، إلى إحداث ما يُعرف بالبقع الساخنة Hot Spots، قد تؤدي إلى تلف اللوح على المدى الطويل أو حتى إلى كوارث متعلقة بالأمان والسلامة كنشوب حرائق في الموقع، ولذا فإن التنظيف المستمر للألواح يسهم في إطالة عمرها التشغيلي، ويقلل من الحاجة لاستبدالها أو صيانتها عند تلفها.
تنوع طرق وأساليب تنظيف اللوح الكهروضوئي، بدءاً من أبسطها تلك التي تعتمد على الماء والفرش، مروراً بالتنظيف الجاف وانتهاءاً بالطرق الأكثر تطوراً كأنظمة التنظيف المعتمدة على الروبوتات وغيرها. ومن الجدير بالذكر أن استخدام أياً من هذه الوسائل يعتمد على نوع المشروع وموقعه والظروف الجوية المحيطة، والجدوى الاقتصادية، وكفاءة التنظيف وغيرها من العوامل.
وبشكلٍ عام، يمكن تقسيم أنواع وأساليب تنظيف الألواح الكهروضوئية، إلى نوعين اثنين، حسب حاجتهما إلى التدخل البشري:
أساليب التنظيف النشطة (Active Cleaning Systems): تتطلب هذه الأنظمة تدخلاً خارجياً أو نشاطاً يدوياً لتنظيف اللوح، ومن الأمثلة عليها، قيام العاملين في الموقع بتنظيف الألواح باستخدام الماء والفراشي، أو استخدام الروبوتات كنظام خارجي لتنظيف اللوح. ويتطلب هذ النوع الجدولة المستمرة.
أساليب التنظيف السلبية الخاملة :(Passive Cleaning Systems) أو كما تُعرف أيضاً بأنظمة التنظيف الذاتي .(Self- Cleaning Systems) تعتمد هذه الأنظمة على تصميم اللوح الكهروضوئي نفسه دون أي تدخل بشري. وعلى مر السنين تطور تصميم اللوح الكهروضوئي ليكون قادراً على التقليل أو التخلص من تراكم الأتربة والغبار أو الجسيمات على سطح اللوح الكهروضوئي وبالتالي الحفاظ على كفاءتها دون الحاجة للتوجه لطرق التنظيف اليدوي المتكررة والتي قد ينجم عنها بعض الأضرار كما سنبين لاحقاً. في حين تسهم تقنيات التنظيف الذاتي للألواح في تحسين إنتاج الطاقة، وتعزيز موثوقية أنظمة الطاقة الشمسية، خاصة في المناطق ذات مستويات الغبار العالية أو موارد المياه الشحيحة.
المزايا التصميمية والخصائص الميكانيكية للوح الكهروضوئي
من أساليب التنظيف السلبية الخاملة إضافة بعض الخصائص الميكانيكية للوح الكهروضوئي، حيث يتم تطوير اللوح منذ مراحل تصميمه ليتضمن خصائص ميكانيكية تمنع تراكم الجسيمات والأتربة على سطح اللوح بشكل تلقائي ودون الحاجة لأية تدخل بشري. والأمثلة على هذه الطريقة كثيرة، مثلاً يمكن تحسين زوايا اللوح لتسهيل جريان مياه الأمطار أو إضافة بعض التعديلات على الأطراف الخارجية لهياكل الألواح لتسهيل جريان مياه الأمطار وإزالة الأوساخ ذاتياً.
.
التنظيف الذاتي مقابل التنظيف التقليدي للألواح
كما ذكرنا سابقاً، لا يمكن الفصل بجدوى استخدام طريقة تنظيف واحدة دوناً عن غيرها، إذ إن لكل مشروع عدة عوامل تحكمه. كما أن اختيار طريقة التنظيف المناسبة للألواح تعتمد على حجم المشروع، والظروف الجوية، وطبيعة التضاريس المحيطة، بالإضافة إلى الجدوى الاقتصادية. ولكن يمكن وبشكل عام يمكن المقارنة بين طرق التنظيف اليدوية وطرق التنظيف الذاتي للألواح من عدة نواح عامة، تشمل:
- الحاجة لاستخدام المياه
يتطلب التنظيف اليدوي بواسطة المياه والفرش عادةً كميات كبيرة من الماء، خاصة إذا تم غسل الألواح باستخدام الخراطيم في محطات الطاقة الشمسية للمشاريع الضخمة في حين يُقلل التنظيف الذاتي من استهلاك المياه بشكل كبير، ولذلك يعد الخيار الأمثل للأنظمة المركبة في المناطق الجافة أو التي تعاني من نقص المياه.
- الأمان والسلامة
تتطلب وسائل التنظيف النشطة تدخلاً بشرياً، مما قد يؤدي إلى مخاطر السلامة، خاصة عند تنظيف الألواح على الأسطح العالية أو الأماكن التي يصعب الوصول إليها في حين تتطلب أنظمة التنظيف الذاتي الحد الأدنى من القوى العاملة البشري، مما يقلل مخاوف الأمان والسلامة.
- الأثر البيئي
كما تحدثنا سابقاً، يتطلب التنظيف الذاتي استخداماً أقل للمياه، ما يعني أنه أكثر استدامة بيئياً من أنظمة ووسائل التنظيف الأخرى.
- الجدوى الاقتصادية
قد تتطلب أنظمة التنظيف الذاتي كُلفاً أولية أعلى بسبب التكنولوجيا المتخصصة المستخدمة فيها، خاصةً تلك الألواح المصممة بمزايا تمنح تراكم الأتربة أو الألواح ذات الطلاءات المقاومة للغبار، إلا أن المنافع الاقتصادية تأتي من تقليل تكرار التنظيف وتقليل تكاليف الصيانة المتكررة، وخاصة في المشاريع الضخمة في المناطق الجافة والصحراوية.
- العمر التشغيلي للوح
قد يتسبب التنظيف الخاطئ في طرق التنظيف التقليدية بإحداث ضرر للوح ، حيث إذا لم يتم تنظيف اللوح بشكل صحيح، وتم استخدام مواد كيميائية أو تنظيف اللوح بالفراشي بشكل قاس، يمكن أن يسبب ذلك تآكلًا أو خدشاَ في سطح اللوح، في حين يتم تجنب وقوع مثل هذه الأخطاء في أنظمة التنظيف الذاتي، الأمر الذي يسهم في زيادة العمر التشغيلي للوح والحفاظ على أدائه الأمثل لأطول فترة ممكنة.
دراسة حالة: تقنية التنظيف الذاتي في ألواح JA Solar
قامت شركة JA Solar حديثاً بتقديم ألواحها الكهروضوئية بتقنية التنظيف الذاتي، المعتمدة على تصميم اللوح الكهروضوئي نفسه، إذ يتضمن اللوح مزايا ميكانيكية متمثلة بإضافة فتحات تصريف صغيرة على الجانب القصير من إطار اللوح، ويُعدّ هذا التصميم الأول من نوعه على مستوى العالم. ويمتاز هذا التصميم بسهولة تصريفه للجسيمات والأتربة. كما ويمكن تركيب اللوح بسهولة دون أية متطلبات أو خطوات إضافية.
أثبت هذا التصميم الجديد للوح نجاحه على أرض الواقع، إذ عملت هذه الألواح ذات فتحات التصريف الصغيرة على رفع إنتاجية أحد المشاريع في الصين وهو مشروع محطة شنغهاي بنسبة 4.21% لكل واط، وبنتيجة مشابهة، عمل على رفع إنتاجية مشروع آخر في الصين وهو مشروع محطة يانغتشو بنسبة 3.56% لكل واط، وذلك فقط بإضافة هذا العامل، والذي ساهم بدوره بتقليل تراكم الغبار والأتربة على الألواح تلقائياً، مع تعزيز إنتاجية المشروع و تجنب أية خسائر محتملة.
خلاصة
في ظل التوجه العالمي المتسارع نحو الطاقة الشمسية، تبرز أهمية اعتماد أنظمة مبتكرة وأكثر كفاءة لمواجهة التحديات البيئية والمناخية. تقنيات التنظيف الذاتي في الألواح الكهروضوئية تلعب دورًا محوريًا في تعزيز كفاءة الأداء والإنتاجية، خاصة في مشاريع المرافق الخدمية والتطبيقات التجارية والصناعية التي تواجه ظروفًا جوية قاسية. هذه التقنيات تقلل من الحاجة إلى المراقبة المستمرة والصيانة الدورية، مما يحقق وفورات اقتصادية ملحوظة على المدى الطويل، ويجعلها استثمارًا استراتيجيًا يضمن استدامة النظام وأداءه الأمثل.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
