recent
أحدث المواضيع

حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية

طريقة حساب المسافة بين صفوف الواح الطاقة الشمسية بالمعادلات

كنا قد تحدثنا بالتفصيل في موضوع "تركيب الواح الطاقة الشمسية" عن تحديد اتجاه الالواح الشمسية وزاوية الميل، وفي هذ الموضوع سنتناول جزئية أخرى مهمة جداً، وهي حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية في حالة المشاريع الضخمة والمزارع الشمسية او في حالة تم تركيب صفوف متوازية من الالواح الشمسية لأي سبب ما.

حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية

عند تصميم مشروعات الالواح الشمسية الكهروضوئية لتوليد الكهرباء يعتبر الظل هو العدو الأكبر، ففي اي بلد عربي نتوقع على الأقل 6 ساعات عمل كاملة في اليوم، ولكن تخيل انه لو وقع الظل على أحد اركان لوح شمسي قد يحرمنا ذلك من طاقته كاملة او نصف طاقته!!، لذلك يجب حساب المسافة بين الألواح بدقة حتى نضمن انه في اسوأ الظروف لن يغطي ظل الألواح علي بعضها البعض.

وقبل ان نبدأ في شرح طريقة حساب المسافة بين الالواح الشمسية يجب ان نقوم بإجراء الحسابات اعتماداً على اسوأ الأوقات في السنة وفي هذه الحالة أكبر مسافة ظل قد يلقيها اللوح الشمسي خلفه هي في الشتاء وتحديدا في يوم 21 ديسمبر، حيث تكون زاوية ميل الشمس بأقل قيمة لها وهذه الزاوية هي الموضحة على الرسم بالأسفل بالرمز الفا α وهذه الزاوية نسميها minimum solar altitude angle.

حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية

ولأن الظل لا يكون في اتجاه واحد فقط، بينما يعتمد على اتجاه آخر وهو زاوية ميل الشمس ناحية الشرق أو الغرب سواء في بداية النهار أو آخره، يجب ايضاً ان نأخذ هذا في الاعتبار، فمثلا لو كنا نتوقع للنظام ان يعمل 6 ساعات يومياً بطاقته الكاملة فذلك يعني انه سيعمل ثلاثة ساعات قبل ساعة الذروة (الظهيرة) وثلاث ساعات بعد ساعة الذروة.

فلو فرضنا ان ساعة الذروة هي الثانية عشرة ظهراً فسنأخذ حساب زاوية ميل الشمس في الساعة التاسعة صباحاً أو الثالثة مساءاً، وستكون زاوية الميل متطابقة في الحالتين ويمكن الحساب على أي حالة فيهم.

وهذه الزاوية موضحة بالرمز زيتا ψ في الشكل الموضح بالأسفل، وتسمي هذه الزاوية Suns azimuth angle.

حساب المسافة بين صفوف الواح الطاقة الشمسية - حساب زاوية ميل الشمس

وكما أصبح واضح لنا فالحسابات ستعتمد بشكل رئيسي على هاتين الزاويتين الفا وزيتا، ولكن كيف تحصل على هاتين الزاويتين بدقة؟

في الحقيقة فان الحصول على هاتين الزاويتين بدقة في يوم 21 ديسمبر تحديدا يعتبر امراً ليس سهلاً لو قررت ان اشرحه اعتماداً على الخرائط والجداول، ولكن لحسن الحظ هناك بعض الأدوات على الانترنت تسهل هذا الأمر كثيراً، ولقد تم اختيار هذه الأداة الرائعة المتوفرة من NOAA لحساب زوايا ميل الشمس، والتي ستساعدك كثيراً في حساب المسافة بين الألواح الشمسية، وسنحاول شرح كيفية استخدام الأداة بشكل مبسط.

حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية-اداة حساب الزوايا

هذا هو شكل الاداة الذي سيظهر لك:

  • أولاً عليك ان تقوم بسحب السهم الأحمر من على الخريطة ووضعه في المدينة التي تريد ان تقوم بإجراء حساب المسافة بين الألواح الشمسية فيها لتقوم الاداة تلقائيا بحسابات الإحداثيات لها.
  • ففي هذا المثال مثلا السهم موجود في القاهرة تقريباً، ثم تقوم بتحديد التاريخ على يوم 21 ديسمبر كما هو واضح.

  • ثانياً أول ما يجب عليك ملاحظته هو القيمة الموجودة في المربع المحدد باللون الأحمر وهو يعبر عن ساعة الظهيرة او ساعة الذروة وفي هذه الحالة كما هو واضح هي الساعة 11:52 دقيقة.
  • ثالثاً لو كنت تريد ان تعمل الواح الطاقة الشمسية الخاصة بك لفترة 6 ساعات يوميا بطاقتها القصوى وهو غالبا ما ستقوم بأجراء حساباتك عليه، عليك ان تطرح نصف هذه القيمة اي 3 ساعات من ساعة الذروة الظاهرة عندك او ساعة الظهيرة، ففي هذه الحالة مثلاً ستكون الساعة التي سنحسب عليها هي الساعة 9:10 تقريبا.
  • رابعاً قم بكتابة هذه القيمة وهي 9:10 في مثالنا هذا في المربع المحدد باللون الأزرق.
  • خامساً وأخيراً ستظهر لك قيمتين في المربع المحدد باللون الأخضر هاتين القيمتين هما ما تبحث عنهما تحديداً.
  • فان القيمة الصغيرة وهي في مثالنا هذا 23.79 هي الزاوية الفا α minimum solar altitude angle.

    والقيمة الكبيرة وهي في مثالنا هذا 139.17 هي الزاوية زيتا ψ suns azimuth angle.

معادلات لحساب المسافة بين الواح الطاقة الشمسية

عليك الرجوع لصور الزوايا بالأعلى لتعرف المقصود بالرموز الموضحة بالمعادلات.

أولاً: نقوم بحساب القيمة h وهي ارتفاع اللوح الشمسي.

حساب المسافة بين صفوف الواح الطاقة الشمسية

القيمة x هي عرض اللوح كما هو واضح بالصورة بالأعلى أيضا والزاوية سيتا θ هي زاوية الميل التي قمنا بحسابها من قبل في موضوع تركيب الواح الطاقة الشمسية، وهي غالبا وفي معظم البلاد العربية ستساوي قيمة دائرة العرض الواقع عليها مدينتك + 15 درجة.

ثانياً: حساب 'D وهي مسافة الظل المائلة

حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية-حساب مسافة الظل المائلة

وطبعا قيمة الزاوية الفا قمنا بالحصول عليها من قبل باستخدام الاداة التي قمنا بشرحها.

ثالثاً: حساب المسافة بين الألواح

حساب المسافة بين صفوف الالواح الشمسية

وهو ما نريد أخيراً الحصول عليه، وطبعا الزاوية زيتا قمنا ايضا بالحصول عليها منذ قليل باستخدام الاداة التي قمنا بشرحها.

وبذلك تكون قد استطعت ان تحسب المسافة اللازم توافرها بين صفوف الواح الطاقة الشمسية لتتفادي سقوط ظلها على بعضها البعض وذلك تحت أسوأ الظروف في السنة وبذلك ستضمن كفاءتها طوال ايام وساعات السنة.

شارك المقال مع اصدقاءك عبر طرق النشر التالية: