إن مشاهدة انخفاض إنتاجك من الطاقة الشمسية في فصل الشتاء يمكن أن يجعل أي مدير منشأة يشكك في استثماره. هل النظام ضعيف الأداء، أم أن هذا هو الواقع الجديد؟
دعني أكون واضحًا: إن الانخفاض الموسمي أمر طبيعي تمامًا، وهو ناتج عن قصر النهار وانخفاض زاوية الشمس. لكن كلمة "طبيعي" لا تعني أنك لا حول لك ولا قوة. إن تعظيم الأداء في فصل الشتاء ينحصر في خمسة مجالات رئيسية: الحفاظ على لوحاتك نظيفة، وتحسين زاويتها، ومراقبة صحة النظام، وإدارة استخدامك للطاقة، وتحقيق أقصى استفادة من تخزين البطاريات.
وبفضل خبرتي التي تزيد عن 15 عاماً في مساعدة العملاء الصناعيين على تخطي هذا التحدي بالتحديد، سأوضح لك الخطوات العملية المدعومة من الخبراء التي تحدث فرقاً حقيقياً.
بطارية كامادا باور 10 كيلو وات في الساعة بطارية أيونات الصوديوم المنزلية
بطارية كامادا باور 12 فولت 200 أمبير لايف بوو 4
بطارية كامادا باور 12 فولت 200 أمبير أيونات الصوديوم
لماذا ينخفض إنتاج الطاقة الشمسية في الشتاء؟
قبل أن نصل إلى "الكيفية"، عليك حقًا أن تفهم "السبب". فالأمر لا يتعلق بشيء واحد فقط، بل بمجموعة من العوامل التي تخلق العجز الشتوي.
- زاوية الشمس (الزاوية الشمسية): أسهل طريقة للتفكير في ذلك هي باستخدام مصباح يدوي. في الصيف، تكون الشمس عالية في الأعلى، وتسلط شعاعًا مباشرًا ومركّزًا على ألواحك. في الشتاء، تتدلى الشمس منخفضة في الأفق. ينتشر هذا الشعاع نفسه الآن على مساحة أكبر ويتعين عليه أن يخترق مساحة أكبر من الغلاف الجوي للأرض، مما يضعفه. وبصراحة، فإن زاوية السقوط المنخفضة هذه هي أكبر محرك لانخفاض التوليد.
- ساعات النهار الأقصر (الفترة الضوئية): هذا الأمر بسيط، ولكن تأثيره كبير. تشرق الشمس في وقت متأخر وتغرب في وقت مبكر، وبالتالي فإن نظامك لديه ساعات أقل في اليوم لتوليد الطاقة. بالنسبة للعملية التجارية في شمال الولايات المتحدة أو أوروبا، يمكن أن يعني ذلك خسارة 5-6 ساعات من وقت الإنتاج مقارنة بيوم يونيو.
- التهديد الثلاثي للطقس من الواضح أن طقس الشتاء يجلب معه بعض التحديات.
- الغطاء السحابي: المزيد من السحب يعني "إشعاعًا شمسيًا" أقل، وهو المصطلح التقني الذي يشير إلى كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى منطقة معينة.
- الثلج والصقيع: هذا هو القاتل الأكثر مباشرة للإنتاج. فحتى طبقة رقيقة وموحدة من الثلج تعمل مثل ستارة معتمة تخفض إنتاجك إلى الصفر بشكل أساسي.
ولكن إليك الجزء غير البديهي الذي يفاجئ الكثير من الناس: يعزز الطقس البارد في الواقع من كفاءة الألواح الشمسية. الألواح الشمسية هي أشباه موصلات. ومثل معظم الإلكترونيات، فإنها تعمل بشكل أفضل في درجات الحرارة الباردة لأن الحرارة هي شكل من أشكال فقدان الطاقة. في يوم شتوي صافٍ ونقي ومشمس وصافٍ، ستعمل ألواحك على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بمعدل كفاءة أعلى من يوم صيفي حار شديد الحرارة. وتتمثل مهمتنا في خلق المزيد من الفرص لتلك الأيام.
5 طرق عملية لتعزيز توليد الطاقة الشمسية في فصل الشتاء
1. حافظ على لوحاتك نظيفة ونظيفة (بأمان!)
إن غطاء الثلج الذي يغطي مصفوفتك ليس مجرد منظر خلاب، بل هو عائق يكلفك المال. كما غطينا للتو، حتى الغبار الخفيف يمكن أن يوقف الإنتاج بالكامل.
وظيفتك الأولى هي الإزالة، ولكن السلامة هي كل شيء. لا يتعلق الأمر فقط بالمخاطر الشخصية؛ فبالنسبة للأعمال التجارية، إنها مسؤولية واعتبار من إدارة السلامة والصحة المهنية. لنكن صريحين: لا تسمح أبداً لموظفين غير مدربين على سطح جليدي.
- طرق الإزالة الآمنة: بالنسبة للمصفوفات المثبتة على الأرض أو الأنظمة ذات السقف المسطح، فإن أفضل أداة هي مجرفة الثلج ذات الرأس الناعم ذات المقبض الطويل. ابحث عن الموديلات المصنوعة خصيصاً للألواح الشمسية. الرأس الناعم أمر بالغ الأهمية. يمكن أن يتسبب استخدام مجرفة بلاستيكية صلبة في حدوث خدوش دقيقة على الطلاء المضاد للانعكاس على اللوحة، مما يؤدي إلى تدهور أدائها بشكل دائم مع مرور الوقت.
- متى تتصل بمتخصص بالنسبة للأسطح المائلة، أو الجليد الثقيل، أو المصفوفات التجارية واسعة النطاق، ما عليك سوى الاتصال بشركة صيانة شمسية محترفة. فهم يمتلكون معدات السلامة المناسبة والخبرة اللازمة لإنجاز العمل بشكل صحيح.
نصيحة احترافية من الميدان: من واقع خبرتي، فإن الغبار الخفيف من الثلج غالباً ما يذوب أو ينزلق من تلقاء نفسه بمجرد أن تضرب الشمس سطح الألواح المظلم. إذا كانت التوقعات تشير إلى وجود شمس والتراكم طفيف، فيمكنك في كثير من الأحيان توفير المال عن طريق الانتظار ليوم واحد قبل نشر فريق. إنه قرار تقديري.
2. تحسين زاوية ميل اللوحة الخاصة بك لتتناسب مع شمس الشتاء
والفكرة هنا هي مواجهة شمس الشتاء المنخفضة عن طريق إمالة ألواحك بشكل أكثر انحداراً، بحيث تواجهها بشكل مباشر أكثر.
- للحوامل الأرضية والرفوف القابلة للتعديل: هذا هو المكان الذي تتمتع فيه بميزة تشغيلية حقيقية. تستخدم العديد من الأنظمة التجارية المثبتة على الأرض وأنظمة الصابورة الأرضية أرجل مائلة قابلة للتعديل لهذا السبب تحديداً. القاعدة الأساسية الثابتة التي نستخدمها هي خذ خط عرض موقعك وأضف إليه 15 درجة. يجب أن تهدف منشأة في شيكاغو (خط عرض 42 درجة تقريبًا) إلى أن يكون الميل الشتوي حوالي 57 درجة. يمكن لهذا التعديل البسيط أن يعزز الإنتاج الشتوي بمقدار 5-151 تيرابايت 3 تيرابايت - وهو مكسب غالبًا ما يدفع ثمن العمالة في موسم واحد.
- لحوامل السقف الثابتة: إذا كانت لوحاتك على حامل ثابت الإمالة، فمن الواضح أن هذا ليس خياراً متاحاً. ومع ذلك، فهو عامل حاسم يجب مراعاته في المشاريع المستقبلية. عندما تقوم بتصميم مصفوفة جديدة، فإن تحديد نظام إمالة قابل للتعديل يمكن أن يكون له تأثير واضح ويمكن التنبؤ به على عائد الطاقة على مدار العام والنموذج المالي.
3. إجراء فحص صحة النظام وفحص البطارية
لا يقتصر الأداء على اللوحات فقط، بل يجب أن يعمل النظام بأكمله معاً. والشتاء يضع ضغوطاً فريدة على جميع مكوناته.
- افحص العاكس (العواكس) الخاص بك: سواءً كان لديك عاكسات مركزية أو خيطية، تأكد من خلو مراوح التهوية والمصارف الحرارية من الانجرافات الثلجية والحطام. قد يستمر ارتفاع درجة حرارة العاكس، حتى في فصل الشتاء، مما سيؤدي إلى خفض معدل خرج الطاقة أو إيقاف تشغيله. افحص الشاشة بحثًا عن أي رموز أعطال نشطة.
- فحص الأسلاك: يمكن أن يساعدك التجول السريع لفحص الأنابيب والأسلاك في اكتشاف الأضرار الناجمة عن السدود الجليدية أو المخلوقات التي تبحث عن مكان دافئ للاختباء.
- تحسين البطارية: إذا كانت منشأتك تستخدم نظام ESS التجاري (نظام تخزين الطاقة)، فإن الشتاء هو الوقت المثالي لمراجعة إعداداته.
- تحقق من الوضع: قد يحتوي نظام إدارة البطارية (BMS) على وضع "الشتاء" أو "العاصفة". عادةً ما تخبر هذه الإعدادات البطارية بإعطاء الأولوية لبقاء البطارية مشحونة من أجل الطاقة الاحتياطية - وهو خطر أكبر بكثير خلال العواصف الشتوية.
- ضبط السعة الاحتياطية: في إعدادات نظام إدارة المباني، يمكنك ضبط الحد الأدنى لحالة الشحن (SoC). في فصل الشتاء، قد تخفض هذا الاحتياطي (على سبيل المثال، من 20% إلى 15%) لتحرير آخر جزء من الطاقة المخزنة للمساء. لكن الأمر يحتاج إلى موازنة بين المنفعة اليومية وصحة الأصول على المدى الطويل، حيث تريد تجنب تدوير البطارية بشكل عميق يوميًا والإضرار بها دورة الحياة.
4. حوّل استهلاكك للطاقة إلى منتصف النهار
يمكن القول إن هذه هي الاستراتيجية الأكثر فعالية والأقل تكلفة. والهدف بسيط: مواءمة الطلب على الطاقة في منشأتك مع النافذة القصيرة لذروة إنتاج الطاقة الشمسية، والتي عادةً ما تكون من الساعة 10 صباحًا إلى 2 ظهرًا في الشتاء.
هذه الممارسة تبديل الأحماليعني فقط تشغيل العمليات الأكثر استهلاكًا للطاقة خلال ساعات ذروة الشمس هذه. بدلاً من تشغيل وردية عمل ثانية في المساء، هل يمكن القيام بهذا العمل في منتصف النهار؟ هل يمكنك جدولة الشحن لأسطول الرافعات الشوكية الكهربائية أو غيرها من المعدات الصناعية لهذه النافذة؟ حتى التدفئة المسبقة لقسم من منشأتك خلال هذه الساعات يمكن أن تحول حملاً كبيراً عن الشبكة.
استخدم منصة المراقبة الخاصة بنظامك للعثور على "النقطة الشمسية المثالية" الفريدة لمنشأتك ومواءمة عملياتك معها.
5. الاستفادة من نظام تخزين البطاريات أو تركيبه
في نهاية المطاف، البطارية هي الأداة المثلى لحل مشكلة الطاقة الشمسية الشتوية. فهي تفصل بين وقت توليد الطاقة ووقت استخدامها.
- كيف يعمل: A حزمة بطاريات أيونات الصوديوم أو LiFePO4 يخزن الطاقة المحدودة التي تولدها خلال ذروة منتصف النهار. عندما تغرب الشمس وترتفع أحمال الإضاءة والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء في منشأتك، يقوم نظام إدارة المباني بتفريغ البطارية تلقائيًا لتشغيل عملياتك. وهذا يقلل بشكل كبير من حاجتك لسحب الكهرباء المكلفة في ساعات الذروة من الشبكة.
- الفوائد الصناعية في الشتاء:
- تعظيم الاستهلاك الذاتي: فهو يضمن لك استخدام كل كيلووات ساعة من الطاقة الشمسية في الموقع بدلاً من تصديرها مقابل أجر ضئيل من الدولار.
- يوفر الاستمرارية التشغيلية: يحافظ على سير عملياتك الحيوية أثناء انقطاع التيار الكهربائي أثناء العواصف الشتوية.
- فتح ذروة الحلاقة: فهو يمنحك القدرة على إدارة رسوم الطلب في منشأتك بفعالية، والتي يمكن أن تمثل 501 تيرابايت في المائة من فاتورة المرافق التجارية.
بالنسبة لمسؤولي المشتريات الذين يوازنون بين الخيارات، تعتبر كيمياء البطاريات نقطة أساسية. في حين أن LiFeFePO4 هو العمود الفقري للبطاريات ذات كثافة الطاقة العالية، فإن البطاريات الناشئة حزمة بطارية أيون الصوديوم توفر التكنولوجيا مزايا مقنعة للتخزين الثابت. فهي ممتازة الأداء في درجات الحرارة القصوى دون إدارة حرارية معقدة واستخدامها لمواد وفيرة تلفت الأنظار لسبب وجيه.
الأسئلة الشائعة
ما مقدار الطاقة التي يمكن أن نتوقعها بشكل واقعي من ألواحنا في أيام الشتاء الملبدة بالغيوم؟
في يوم ملبد بالغيوم الشديدة، يجب أن تتوقع أن يكون الإنتاج حوالي 10-251 تيرابايت 3 تيرابايت مما ستحصل عليه في يوم صافٍ. في حين أن هذا انخفاض كبير، إلا أن الألواح الحديثة جيدة جدًا في التقاط الضوء المحيط المنتشر، لذلك ستظل تعوض جزءًا من حمل منشأتك.
هل الألواح الشمسية التجارية مصنفة لتحمّل أحمال الثلوج الثقيلة؟
إنها كذلك بالتأكيد. يقوم المصنعون باختبار الألواح التجارية بحيث يبلغ معدل حمل الثلج 5400 باسكال (باسكال). وهذا يعني أنها تستطيع تحمل حوالي 112 رطلاً لكل قدم مربع، وهو أكثر من كافٍ لأي عاصفة شتوية تقريباً.
ماذا لو كانت منشأتنا في موقع لا يمكننا فيه إزالة الثلوج لمدة أسبوع؟
إذا كانت الثلوج الكثيفة والمتكررة أمرًا مفروغًا منه، فيجب على مهندسي التصميم أن يضعوا ذلك في الحسبان في التصميم الأولي للنظام. تساعد زاوية الميل الأكثر انحداراً على التخلص من الثلوج بشكل طبيعي. والأهم من ذلك، يجب أن يأخذ النموذج المالي الخاص بك في الحسبان أيام "انعدام الإنتاج" في الشتاء. فالنظام المصمم بشكل جيد يكون مربحًا بناءً على سنويًا الإنتاج؛ فهو يتوقع ويضع في الحسبان تمامًا فترات الشتاء البطيئة هذه.
الخاتمة
لذا، دعونا نجمع كل ذلك معاً. سيكون إنتاج الشتاء دائماً أقل من الصيف - هذه هي الفيزياء فقط. ولكن هذا لا يعني أن عليك قبول عائد ضعيف على استثمارك لربع العام.
باتباع هذه النصائح التي يقدمها الخبراء - الحفاظ على خلو الألواح، وتحسين إمالتها، والتحقق من صحة النظام، وتغيير الأحمال، واستخدام بطارية التخزين - فأنت لا تحاول محاربة الطبيعة. أنت فقط تعمل معها بذكاء للتأكد من أن أصولك الشمسية توفر أقصى قيمة على مدار السنة.
هل تحتاج إلى نمذجة الأداء الشتوي لنظام الطاقة الشمسية زائد التخزين لمنشأتك المحددة؟ اتصل بنا. دعنا نتحدث عن البيانات وخيارات التصميم التي يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا في أرباحك النهائية.