رغم اتساخ الألواح الشمسية.... تعمل 100%

بشكل دائم وأثناء عملنا في مجال الطاقة الشمسية نرى ألواح شمسية وقد تراكمت عليها الأوساخ بشكل واضح، لكن وحسب المالك لهذه الألواح تعمل هذه الألواح بشكل ممتاز وتنتج طاقة أعلى من المتوسط أحيانا.. هل هذا ممكن رغم اتساخ تلك الألواح..!

في الواقع... عند اتساخ الألواح الشمسية يقل الإشعاع الشمسي الواصل إلى الطبقة المسؤولة عن توليد الطاقة الكهربائية، ومن البديهي بذلك أن تقل نسبة توليد الطاقة الكهربائية. هذا علم الفيزياء الصلبة يبين لنا الفكرة بوضوح أكثر، سقوط الفوتون الضوئي على ذرة ما يعمل على اكسابها طاقة ما، و بقدر كمية الفوتونات الساقطة على نفس الذرة. يعتمد هذا كله على نوع الخلايا الشمسية، على ميلان الألواح الشمسية، نوع الأوساخ المتراكمة، درجة الإتساخ، المناخ والتوقيت السنوي، هذا كله يعمل على التأثير على الطاقة الكهربائية المنتجة وبشكل كبير أحيانا. لكن هناك خطأ بطريقة تفكير البعض برغم تراكم الاوساخ على الألواح الشمسية يبقى توليد الطاقة بمستويات جيدة.

كيف يصل الناس أحيانا إلى تلك الصورة الخاطئة ؟؟

الاحتمال الأول:

هذا نادر أحيانان لكن موجود.. أن الأوساخ موجودة لكن هي عبارة عن نقاط صغيرة داكنة اللون، وبرغم وجودها تمر عنها خطوط الضوء الشمسي، لكن من نظرتنا الأولى للألواح الشمسية يتهيأ لنا أنها متسخة بشكل كبير. لكن الأمور طبيعية...

الاحتمال الثاني:

 بسبب التغيرات المناخية أصبح اشراق الشمس لفترات أطول وازدادت شدة الاشعاع الشمسي، وهذا الاشعاع القوي يمكنه اختراق الألواح المتسخة بسهولة. أي انخفاض في كفاءة الألواح الشمسية ناجم عن طريق ارتفاع شديد بدرجات حرارة اللوح الشمسي. بحالات الاشعاع الشديد تزداد درجات حرارة اللوح الشمسي مع ارتفاع درجة الاتساخ للوح الشمسي أو لبقعة ما في اللوح الشمسي، حيث أن الاتساخ يعمل حالة من التظليل. التغيرات الكيميا فيزيائية الحاصلة في الزجاج الشمسي والناجم عن تجمع الأوساخ تعمل مع الوقت على اشتعال منطقة تكاثف الأوساخ.

الاحتمال الثالث:

 امتلاك الواح شمسية من النوع الرقيق thinfilm . الألواح الشمسية العاملية بتقنية الأمورف أو النوع ذات الطبقة الرقيقة، تمتلك كفاءة أقل من كفاءة الألواح الشمسية أحادية الكرستال monocrystalline أو متعددة الكرستال polycrystalline، وهي تعمل بشكل جيد في حالة الاشعاع الشمسي الضعيف، في هذه الحالة يتم انتاج طاقة مساوية لمقدار الطاقة المولدة في حالة كان الاشعاع شديد (هذا لا يتناقض مع مبادئ الفيزياء الصلبة المذكورة اعلاه)، وحتى في حالات الاتساخ الشديد للألواح الشمسية يكون كل شيء على ما يرام. لكن اذا زادت درجة الاتساخ لهذه الالواح تصل إلى مرحلة انهيار اللوح الشمسي من نوع Amorphe .. بسبب هذه الميزة لهذا النوع من الألوح يعمل صاحبها على تركها لفترات طويلة بدون تنظيف، هذا التصرف يقود بأحيان كثيرة إلى حدوث تلف في بعض الألواح الشمسية، وخاصة تلك التي تعاني أصلا من مشاكل الجودة المصنعية. و بهذه الحالة يفقد اللوح الشمسي كفالة المصنع، التلف بسبب قلة الاهتمام!!

الاحتمال الرابع: 

من الصعب معرفة كمية الطاقة التي سوف تنتج من الألواح الشمسية تحت أفضل الظروف،  في حال تم أخذ القراءات مباشرة من عداد الطاقة، وبدون وجود مرجع حقيقي، هذا المرجع هو عبارة عن خلية شمسية تعمل على حساب شدة الاشعاع اليومي، وإعطاءنا بيانات حقيقية عن شدة الاشعاع، وعن جودة عمل النظام بشكل كامل، وعن أن هناك أعطال متوقعة في أحد الألواح الشمسية أو لا.. هذا المرجع يجب أن يكون سهل الوصول له، و يتم الاعتناء به بشكل دائم، وخاصة موضوع التنظيف من الغبار و غيره، يكون طبعا بنفس اتجاه الالواح الشمسية الأخرى وبنفس زاوية الميلان.  في خال اتساخ هذا اللوح المرجعي، يتم اعطاءنا بيانات خاطئة أن كل شيء طبيعي في هذا النظام. في حال كانت درجة اتساخ اللوح المرجعي أعلى من باقي النظام فسوف يعطينا الكومبيوتر أن النظام يعمل بكفاءة أعلى من الطبيعي..

لكن السعقة الكبرى هي.. عندما نحصل على الفاتورة الشهرية أو السنوية للطاقة الكهربائية.. ونتفاجئ أن النظام به عيوب كبيرة

كيفية تنظيف الألواح الكهروضوية.. إرشادات هامة

كيفية تنظيف الألواح الكهروضوية.. إرشادات هامة

التنظيف موضوع هام في مجتمعنا، تنظيف المطبخ، تنظيف الملابس، تنظيف الحذاء، تنظيف النظارة، و كذلك أحيانا الألواح الشمسية أصبح موضوع تنظيفها شيء هام وخاصة في بداية كل عام.. لكن أحذر!! هذا النوع من التنظيف بحاجة للشخص الخبير به وليس أي شخض!

الألواح الشمسية لا تحتاج للتنظيف، هذه العبارة انتشرت لسنوات، لكن الحقيقة مختلفة. الألواح الكهروضوئية أو PV تحتوي على ألواح زجاجية كبيرة و هذه بدورها تحتا للتنظيف المستمر وحسب مكان وجودها و المنطقة التي تحيط بها، أحيانا كل عدة أسابيع وأحيانا أخرى مرة في السنة أو عدة مرات كل سنة، أو لا تحتاج للتنظيف. يعتمد هذا كله بالطبع على شدة تشكل الأتربة والأوساخ على السطح الزجاجي الخارجي الذي بدوره يؤثر سلبا على قدرة الألواح الشمسية على توليد الطاقة الكهربائية.

1.       كل بداية سنة يجب الكشف على الألواح الشمسية، حتى لو لم يكن هناك أوساخ واضحة للعين المجردة.. يجب الكشف على أي خلل في الالواح الشمسية.

كل وحدة توليد شمسية، بغض النظر كانت على سطح البناء أو على جانب البناء أو على الأرض، يجب أن يتم فحصها بعناية. في البداية يجب فحص المنحنى البياني ( U-I). كذلك يجب فحص نظام التأريض والتأكد من عمله. القاء نظرة على الألواح الشمسية للحصول لتكوين فكرة عن اذا ما كان النظام يعمل بشكل جيد أو لا. الهواء القوي أو الثلج في الشتاء يعمل أحيانا على تحريك اللوح من مكانه، هذا يتم الكشف عنه من خلال هزه بشكل بسيط. من المهم أن يكون الحساس المرجعي(reference sensor) في مكان سهل الوصول له. البراغي والوصلات والمداخل يجب فحصها والتأكد أنها ثابتة في مكانها، وأنا لا تحوي مياه. وهذا ممكن أن يتم في حال كانت المحطة الشمسية كبيرة من خلال الاختيار العشوائي. ومن خلال هذه الزيارة للألواح الشمسية ممكن التعرف على شدة اتساخ الألواح الشمسية، وعن مدة تأثير هذه الأوساخ على كفاءة اللوح الشمسي من خلال الحساس المرجعي. يتم معرفة نسبة التقصير في عمل الالواح الشمسية بسبب الأوساخ. وبعد ذلك يتم التوصل لحد إذا كانت عملية تنظيف الألواح شيء مجدي ماديا أو لا.

2.       تحليل نوع وشدة الأوساخ على الألواح الشمسية

هل الألواح الشمسية متسخة؟ هذا يعتمد طبعا على المعطيات في مكان تلك الألواح. بالوضع الطبيعي لا تتسخ الألواح الشمسية بشكل كبير. في كانت الألواح الشمسية مجاورة لمكان عمل يحتوي على غبار، حيث يتجمع هذا الغبار على الألواح الشمسية ويلتصق بشكل حاجب لأشعة الشمس وتزداد المشكلة بعد هطول الأمطار بتكون كتل ترابية قاسية، هذه الكتل تكون ماصة للحرارة فتعمل على احداث نقاط ذات حرارة مرتفعة و أخرى منخفضة على نفس اللوح الشمسي، وكذلك تكون نقاط معتمة في نفس اللوح ونقاط غير معتمة. في حال كان اللوح الشمسي في وضعية مائلة أو على سطح مائل، فهذا جيد، حيث يعمل على ترسب الأتربة على الاطار الخاص باللوح الشمسي.

الأماكن الصناعية، الغبار الصناعي، غازات المصانع، هذا كله يعمل على تكون طبقات قاسية من الأتربة والغبار. لا ننسى كذلك مخلفات الطيور، روث الطيور أو عش الطيور هو من المشاكل المنتشرة في مجال الألواح الشمسية. أو قد تكون أحد أكبر تلك المشاكل... وحلها خاصة موضوع أعشاش الطيور يتطلب إجراءات خاصة من مختصين بمجال الطيور، وعمل التصرف معها بشكل لا أخلاقي، حيث أن الطيور تبحث دائما عن أماكن مظللة لإخصاب البيض ولفراخها. لا تنسى أن مجال الطاقة الشمسية هو مجال صديق للبيئة في كل الاتجاهات!

3.       الألواح الشمسية هي ليست كالشبابيك !!

الكثير من مشغلي وأصحاب محطات الألواح الشمسية يتعاملون مع موضوع تنظيف الألواح الشمسية كأنها شبابيك في منزل وبحاجة للتنظيف. حيث يتم استخدام المياه ومواد التنظيف الكيميائية، و كذلك الفراشي وفوط التنظيف، لكن أحذر!! اللوح الشمسي يختلف عن الشباك. حيث أن اللوح الشمسي يحتوي على لوح زجاجي خارجي، فهذا لا يعني أنه كزجاج الشباك. هذا الزجاج هو زجاج شمسي يسمح بمرور ضوء الشمس بشكل أفضل من الزجاج العادي، وأيضا يحتوي على طبقة رقيقة من مادة لمنع انعكاس الضوء الشمسي، فعملية تنظيف اللوح الشمسي هو شيء غير مرغوب من مصنعي اللواح الشمسية ويؤثر في أحيانا كثيرة على الكفالة المصنعية. حيث أن مصنعي الألواح الشمسية لهم دائما مجموعة نصائح عن كيفية تنظيف الواحهم الشمسية، عموما.. ماء، اسفنج طري، و فوطة تنظيف ناعمة ممكن استخدامها في تنظيف الألواح الشمسية، يجب الابتعاد عن الفرشاة أو مواد التنظيف. كذلك يجب الاعتماد على شركات خاصة تعمل على تنظيف تلك الألواح. في بعض الأحيان من الممكن العودة للشركة الصانعة.

4.       أفكار بسيطة من تنظيف المنزل لا تكفي للألواح الشمسي

في حالات كثيرة لا تكفي الحيل أو الأفكار البسيطة لتنظيف المنزل في تنظيف الألواح الشمسية. لكن القاعدة العامة التي تقول الكثير من الماء ينظف أي شيء، هذه القاعدة جيدة كذلك للألواح الشمسية، وخاصة في تنظيف اللواح المتسخة بالأتربة الملتصقة، المياه الخالية من المعادن، وأنواع خاصة من مواد التنظيف التي لا تحوي على مواد كيميائية مقشعة أو تحوي على مواد قاعدية قوية أو أحماض قوية تؤثر على الطبقات المانعة لانعكاس الضوء الموجودة على سطح الزجاج الشمسي في تلك الألواح. الأوقات الأفضل للتنظيف هو المساء بعد غروب الشمس أو في ساعات الصباح الأولى، لأن أشعة الشمس ترفع من حرارة مياه التنظيف التي بدورها تزيد من مشكلة التنظيف، كذلك يمنع تنظيف الألواح في فترات النهار وعندما تكون الحرارة مرتفعة وحرارة مياه التنظيف أقل من حرارة الخلية الشمسية، هذا يعمل على تدمير الخلية الرقيقة بسبب فروقات درجة الحرارة.

5.       أعمال التنظيف فوق البنايات هو مضوع خطر!!

هناك سبب أخر لماذا يجب علينا الاستعانة بمن هو خبير بتنظيف الألواح الشمسية. في حالات كثير تتواجد الألواح الشمسية فوق البنايات المرتفعة والتي لا تحوي على حمايات، وهذا أمر خطير ويحتاج لمن يتحمل الارتفاعات العالية. الخبير في موضوع البنايات العالية يستخدم معدات السلامة العامة والنجاة في ما لو سقط من أعلى.. نأمل السلامة للجميع!

كذلك استخدام المياه في التنظيف، الأفضل طبعا المياه الغير معدنية أو المقطرة للتنظيف، والحذر أن ملامسة الماء للمداخل للوح الشمسي في حال كانت تلك المداخل تالفة قد يتسبب في حدوث صدمات كهربائية خطيرة.. كذلك عدم الوقوف أو المشي على الجلوس على اللوح الشمسي، برغم وجود الزجاج الخارجي، فتحت هذا الزجاج طبقة رقيقة جداد وقد تنكسر بالضغط عليها!

6.       تسجيل فترات النظافة وكيفيتها

بعد كل عملية تنظيف للألواح الشمسية يجب تسجيلها في بروتوكول خاص لذلك. و مقارنة الطاقة المكتسبة من الألواح الشمسية بعد عملية التنظيف بالقراءات السابقة قبل عملية التنظيف، والتأكد من أن عملية التنظيف كانت مجدية. وإذا لم يتحقق هذا الهدف فيجب البحث عن سبب اخر لانخفاض معدل الطاقة المكتسبة من الألواح الشمسية.

7.       يجب ترك هذه المهمة للخبراء فيها

الكهروضوئية

من أين تأتي كهرباء الألواح الشمسة.. يتساءل بعض الناس

في المرحلة الإعدادية وبالتحديد بدرس العلوم بدأنا نتعلم مبادئ هامة في موضوع الشغل، الطاقة وحفظها ونقلها.. ومن ثم إلى قوانين التصادم، من تصادم مرن إلى تصادم غير مرن.. وصولا إلى مبدأ حفظ الطاقة.

الضوء هو شيء محسوس وغير ملموس لكنه فيزيائيا ملموس أيضا، فضوء الشمس الأبيض الساطع في فترة منتصف النهار ينتقل لنا من الشمس إلى سطح الأرض عن طريق جسيمات فيزيائية تسمى فوتونات. لو أنتقل فوتون أو جزئ ضوئي بسرعة الضوء إلى سطح الأرض وارتطم في حجر فسوف تنتقل طاقة هذا الفوتون الضوئي إلى جزيئات الحجر، هنا سوف يفقد الفوتون طاقته إلى مقدار الصفر وسوف يختفي، لكنه لن يختفي إلى الفراغ، لكنه انتقل إلى شكل اخر من أشكال الطاقة، ربما حرارية أو حركية.

الخلية الشمسية التي تنتشر في كل أنحاء الأردن والعالم على أسطح المنازل أو المؤسسات. هي قطع زجاجية تعطينا الطاقة الكهربائية لمدة تزيد عن 30 عاما بدون أن تنضب هذه الطاقة أو تنتهي من هذه القطع الزجاجية.. لكن من أين تأتي هذه الكهرباء التي تشغل مصانع وجامعات كبيرة، ولماذا لا تستطيع الصحون والكاسات الزجاجية أن تعطينا كهرباء مثل تلك الالواح الزجاجية الزرقاء والسوداء التي تولد الكهرباء على أسطح المنازل.

الفرق بين الكاسات الزجاجية العادية والالواح الزجاجية المسؤولة عن توليد الكهرباء هو أن تلك الالواح تحتوي على طبقة من مادة شبه موصلة للتيار الكهربائي.. هذه الطبقة تحتوي على جهتين/وجهبن، الجهة الأولى تم حقنها بمادة سالبة القطبية أما الجهة الأخرى حقنت بمادة موجبة القطبية.. الجهة السالبة القطبية تحوي على الكترونات أعلى من الجهة موجبة القطبية.. فعند سقوط طاقة ضوئية تعمل الفوتونات الحاملة للطاقة الضوئية على نقل طاقتها بالتصادم إلى الالكترونات، وتعمل على رفع طاقتها، ونقلها بعد ذلك إلى اتجاه القطب السالب وحيث تترك هذه الإلكترونات فراغا وراءها مخلفا قطبية موجبة.

اللوح الشمسي بشكله الطبيعي يمثل لنا بطارية شبيه ببطارية الساعة أو بطارية الهاتف المحمول، للاستفادة من هذه الطاقة لتغذية  المنزل نحتاج إلى تحويلها إلى كهرباء ملاءمة للمنزل أو المصنع. مع مرور الوقت على استغلال هذه الالواح الشمسية كمصدر للطاقة الكهربائية تتغير خصائصها الفيزيائية، فيقل عدد الالكترونات المستغلة من هذه  الالواح مع الوقت، وتحدث تشوهات بها تضعفها على انتاج الالكترونات، بالنهاية هذا مصدر طاقة يمكن نظريا على الأقل استنفاذه... ولو بعد حين!

بكل جهاز توليد طاقة كهربائية هناك عامل فيزيائي مهم وهو الكفاءة، وتعرف كفاءة أي مصدر كهربائي بقابليته على تحويل الطاقة من شكل لشكل أخر. وللألواح الشمسية كفاءة أصبحت ثابتة، ومن الصعب تحسينها لأننا وصلنا إلى الحدود الفيزيائية القصوى لهذه الالواح، يعني هذا أن الألواح ذات كفاءة 20% تعطينا استغلال للضوء الشمسي الساقط على الكرة الأرضية بمقدار 20 بالمئة فقط. لذلك تحاول الشركات والمراكز البحثية في الدول الصناعية تقليل تكلفة الإنتاج، وجعلها أرخص قدر الإمكان..  

في الأردن ومنطقة الشام هناك كميات كبيرة من السيليكا الذي هو المركب الأساسي الذي يعطينا عنصر السيليزيوم  والذي يستفاد منه بصناعة الالواح الشمسية، والزجاج الشمسي.