ماهي أهم العوامل التي تؤثر على جودة الإشعاع الشمسي الساقط على الأرض

أحد أهم المسائل التي تثير الحيره للمستخدمين في مايخص الطاقة الشمسية هي العلاقة الغير مفهومه أحياناً بين الطاقة المتوقعة للوحات الشمسية والطاقة الفعلية التي تنتج منها . ولكي تتضح الصورة أكثر لنفترض أنك ركّبت لوحات شمسية في سطح منزلك ذات قدرة 500 واط في الساعة , كم عدد الواطات التي سوف ينتجها هذا النظام خلال اليوم أو خلال السنة كاملة، هل هي بالفعل 500 واط ام لا. نفس هذه اللوحه لو تم تركيبها في الرياض سوف تنتج طاقة مختلفة عندما تركّب في أبها. السؤال هنا، ماهي العوامل التي أثرت على هذه اللوحه لتعطيك هذه المتغيرات وكيف نضع تنبىْ واقعي لكفائة أي نظام طاقة شمسية.

نبذة بسيطة عن الإشعاع الشمسي

الإشعاع الشمسي هو الوقود الفعلي لكل أنظمة الطاقة الشمسية، لذالك تعتمد كفائة اللوحات الشمسية المنتجة للكهرباء وكذالك الأنظمة الحرارية المنتجة للماء الحار على توفر وكثافة الإشعاع الشمسي.

الإشعاع فوق الغلاف الجوي يعتبر ثابت نسبياً لكن تختلف الكمية الواصلة الى سطح الأرض بإختلاف المكان بشكل كبير جدا، لماذا؟

في الواقع هنالك العديد من العوامل ، ولكن هنا سوف نطرح أهم خمسة عوامل تؤثر على جودة الإشعاع الشمسي الساقط وبالتالي كفاءة الإنتاجية للوحات الشمسية , لنأخذ نظره سريعة عليها.

١-العرض الجغرافي

بسبب كروية الاْرض ,تكون الأشعة الساقطة على السطح اكثر كثافة وقوة كلما اقتربنا من خط الاستواء ولذالك لأنة اقصر الطرق للإشعاع لتصل السطح بشكل عامودي وبذالك يكون الاشعاع المفقود بسبب الاصطدام بالغلاف الجوي اقل. اما لو ابتعدنا من خط الاستواء شمالاً او جنوبا فأنه سيزيد من فترة الألتحام بين الإشعاع والغلاف مما يسبب تشتيتها وبذالك يٌضعف كثافة وقوة الاشعاع.

٢-التغطية السحابية

السٌحب عامل مؤثر كبير بالنسبية لكمية الاشعاع الشمسي الساقط على السطح وذالك لأنها تعكس وتمتص جزء كبير من الأشعة القادمة من الشمس. لذالك, لو أن هناك موقعين على خط عرض واحد من الممكن ان يكون الفارق بالإشعاع الساقط كبير اعتماداً على التغطية السحابية الموسمية. بالتقدير المتوسط, السحب تمتص وتعكس 20% من مجموع الأشعة القادمة من الشمس.

٣-الجٌزيئيات العالقة

بشكل طبيعي , يوجد بالغلاف الجوي للأرض جٌزيئيات عالقة من الغبار أو نواتج من النشاط الصناعي البشري والتلوث وتختلف كمّيات وتركيز هذه الجريئيات على حسب المكان والوقت من السنة. تكمن أهميتها بالنسبة للإشعاع الشمسي بأنها تفلتر وتنقص الإشعاع وبينما هذا يؤثر على أداء اللوحات الشمسية إلا أنه يضر بشكل أكبر على أداء مركّزات الإشعاع المستخدمه في الأنظمة الشمسية العملاقة.

٤-الإرتفاع

المسافة التي يقطعها الإشعاع قبل الوصول الى سطح الأرض تكون أقل كلما زاد إرتفاع الأرض عن مستوى سطح البحر. لذالك تقل معدلات الفقدان للإشعاع وينتج عن هذا أداء أفضل للمّولدات الشمسية بشتى انواعها.

٥-الظلّ والزاوية

يعتبر مكان وضع اللوحات والتركيب للنظام الشمسي من أهم الأمور التى يجب أخذها بالإعتباراذا اردنا ان يتم إمتصاص أكبر قدر من الإشعاع الساقط بحث أنه يجب أن يتم تجنب وقوع أي ظِلال على اللوحات أو المٌركزات الشمسية بفعل مباني مجاورة أو غيره خلال فترات النهار. كذالك يجب أن يتم ظبط الزاوية للوحات بحث تقابل الشمس بأكبر قدر ممكن طوال ساعات النهار وغالباً ماتعتمد الزاوية المثالية على مكانك بالنسبة لخطوط الطول ودوائر العرض والمواسم السنوية وسوف نتطرق لها في موضوع منفصل لاحقاً ان شاء الله.

خاتمة

إذا كان النظام الشمسي أو اللوحات التي تنوي تركبيها تقع بالقرب من خط الإستواء و مكان بعيد عن المدن الصناعية وكذالك يكون إرتفاع مكانك عن مستوى سطح البحر عالى بشكل نسبي وبدون وجود أي ظلال حولك يغطي على لوحاتك الشمسية فأنت في المكان المثال في الأرض لكي تتمتع بطاقة لامحدوده مباشرة من مركز الطاقة الأعظم لكوكبنا. هل يوجد مكان بهذه المثالية, نعم .. إقرء عن صحراء اتاكاما في دولة تشلي.