مجسات درجة حرارة وحدات الخلايا الكهروضوئية لمراقبة محطات الطاقة الشمسية

مقدمة

غالبًا ما تُقيّم محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بناءً على كمية ضوء الشمس التي تتلقاها. مع ذلك، لا يُمثل الإشعاع الشمسي سوى جزء واحد من معادلة الأداء. ففي ظروف التشغيل الفعلية، تؤثر درجة حرارة الألواح الشمسية تأثيرًا مباشرًا على إنتاج الطاقة، والكفاءة، ونسبة الأداء، وموثوقية المعدات على المدى الطويل.

لهذا السبب مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية يُعد قياس درجة الحرارة جزءًا مهمًا من المراقبة الاحترافية لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية. فمن خلال قياس درجة الحرارة الفعلية للطبقة الخلفية للوحة الشمسية أو سطح الوحدة، يستطيع المشغلون فهم كيفية تأثير الحرارة على توليد الطاقة بشكل أفضل، وما إذا كان نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية يعمل كما هو متوقع.

بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق، وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على أسطح المنازل، ومحطات الطاقة الشمسية العائمة، ومشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصحراوية، تساعد مراقبة درجة حرارة الوحدات على تحويل البيانات البيئية الخام إلى رؤى مفيدة حول الأداء.

ما هو مستشعر درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية؟

A مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية هو جهاز مراقبة يُستخدم لقياس درجة حرارة تشغيل لوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. يُركّب عادةً على الجانب الخلفي لوحدة كهروضوئية نموذجية، حيث يمكنه أن يعكس بدقة الحالة الحرارية الحقيقية للوحة أثناء التشغيل.

بخلاف مستشعرات درجة حرارة الهواء المحيط، التي تقيس درجة حرارة الهواء المحيط، يقيس مستشعر درجة حرارة الوحدة الشمسية درجة حرارة اللوحة الشمسية نفسها. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن درجة حرارة اللوحة قد تكون أعلى بكثير من درجة حرارة الهواء، خاصةً في ظل سطوع الشمس الشديد، أو انخفاض سرعة الرياح، أو في البيئات المناخية الحارة.

يمكن توصيل مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية النموذجية بما يلي:

• محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية
• أنظمة مراقبة الإشعاع الشمسي
• مسجلات البيانات
• أجهزة RTU
• أنظمة سكادا
• بوابات إنترنت الأشياء
• منصات مراقبة الخلايا الكهروضوئية القائمة على الحوسبة السحابية

في نظام مراقبة الخلايا الكهروضوئية المتكامل، غالبًا ما يُستخدم مستشعر درجة حرارة الوحدة مع... مستشعر الإشعاع الشمسي لمراقبة الخلايا الكهروضوئية, ، ومستشعر سرعة الرياح، ومستشعر درجة الحرارة المحيطة والرطوبة، ومعدات جمع البيانات.

لماذا تؤثر درجة حرارة الألواح الشمسية على إنتاج الطاقة؟

تُنتج الألواح الشمسية الكهرباء من ضوء الشمس، لكن ارتفاع درجة حرارة الألواح عادةً ما يُقلل من كفاءتها الكهربائية. فمع ارتفاع درجة حرارة الألواح الكهروضوئية، يميل جهدها الكهربائي إلى الانخفاض، مما قد يؤدي إلى انخفاض إنتاج الطاقة حتى في ظل سطوع الشمس القوي.

وهذا يعني أن محطتين للطاقة الشمسية تتلقيان ضوء الشمس بشكل مماثل قد تنتجان طاقة مختلفة إذا كانت درجات حرارة وحداتهما مختلفة.

تشمل الأسباب الشائعة لارتفاع درجة حرارة الألواح الشمسية ما يلي:

• إشعاع شمسي قوي
• مناخ صحراوي حار أو مناخ استوائي
• ضعف دوران الهواء حول الألواح
• سرعة رياح منخفضة
• تراكم الغبار والأوساخ
• انعكاس الحرارة من سطح المبنى
• تصميم تركيب كثيف
• سلوك الوحدة النمطية بسبب الشيخوخة أو السلوك غير الطبيعي

بدون مراقبة درجة حرارة الوحدة، يصعب تحديد ما إذا كان انخفاض الإنتاج ناتجًا عن انخفاض الإشعاع الشمسي، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو مشاكل في العاكس، أو التظليل، أو الاتساخ، أو أعطال المعدات.

A مستشعر درجة حرارة الألواح الشمسية يساعد المشغلين على تحديد العامل الحراري وراء تغيرات الأداء ويدعم مراقبة أكثر دقة لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

كيف تدعم درجة حرارة الوحدة حساب نسبة الأداء؟

نسبة الأداء، أو اختصاراً PR، هي مؤشر رئيسي يُستخدم لتقييم كفاءة محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في تحويل الطاقة الشمسية المتاحة إلى طاقة كهربائية. ولحساب نسبة الأداء وتفسيرها بدقة، يحتاج المشغلون إلى بيانات موثوقة من أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، ومقاييس الطاقة، وأجهزة الاستشعار البيئية.

تُعدّ درجة حرارة الوحدة الشمسية ذات أهمية بالغة، لأن كفاءة هذه الوحدات تتغير بتغير درجة الحرارة. فعندما ترتفع درجة حرارة اللوحة، قد ينخفض الإنتاج الفعلي حتى في ظل ظروف الإضاءة الجيدة.

من خلال دمج بيانات درجة حرارة الوحدة في حساب نسبة الضغط، يمكن للمشغلين ما يلي:

• افصل الخسائر المتعلقة بدرجة الحرارة عن خسائر الأداء الأخرى
• قارن الناتج الفعلي بالناتج المتوقع في ظروف الحقل الحقيقية
• تحديد انخفاض الأداء غير الطبيعي
• تحسين تحليل أداء محطات الطاقة الشمسية
• دعم عملية صنع القرار في مجال التشغيل والصيانة على المدى الطويل
• تقييم استراتيجيات التنظيف أو التبريد أو تحسين التصميم

على سبيل المثال، إذا كانت شدة الإشعاع الشمسي عالية ولكن إنتاج الطاقة أقل من المتوقع، فإن بيانات درجة حرارة الوحدة تساعد في تحديد ما إذا كان الفقد ناتجًا عن الحرارة. أما إذا كانت درجة الحرارة طبيعية، فقد يحتاج المشغل إلى فحص الاتساخ، وكفاءة العاكس، وفقدان الطاقة في الأسلاك، والتظليل، أو تدهور حالة الوحدة.

ولتحليل أداء الخلايا الكهروضوئية على نطاق أوسع، يوفر JW-IoT نظامًا قائمًا على إنترنت الأشياء. نظام مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية يدعم هذا النظام المراقبة الآنية للإشعاع الشمسي، والظروف الجوية، وأداء وحدات الخلايا الكهروضوئية، وبيانات توليد الطاقة.

موضع التركيب وطريقة التثبيت

يُعدّ التركيب الصحيح أمراً بالغ الأهمية لمراقبة درجة حرارة الوحدة بدقة. في معظم مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يجب تركيب الحساس على الغطاء الخلفي لوحدة كهروضوئية نموذجية.

وضع التركيب الموصى به

عادةً ما يتم وضع المستشعر على النحو التالي:

• على الجانب الخلفي من وحدة الخلايا الكهروضوئية
• بالقرب من المنطقة المركزية للوحدة
• بعيدًا عن حواف الإطار
• بعيدًا عن صناديق التوصيل
• بعيدًا عن المناطق المظللة أو المتضررة
• في وحدة تمثل حالة التشغيل العادية للمصفوفة

بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية الكبيرة، يمكن تركيب أجهزة استشعار متعددة عبر مناطق الخلايا الكهروضوئية المختلفة لتعكس اختلافات درجة الحرارة الناتجة عن التضاريس أو التعرض للرياح أو التخطيط أو اتجاه الوحدات.

طريقة التركيب

تشمل طرق التركيب الشائعة ما يلي:

• وسادة حرارية لاصقة
• شريط مقاوم للحرارة العالية
• مشبك تثبيت ميكانيكي
• مجسات مثبتة على السطح
• مجموعة تركيب محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية المتكاملة

يجب أن يكون المستشعر متصلاً جيداً بالغطاء الخلفي للوحدة لضمان استجابة دقيقة لدرجة الحرارة. قد يؤدي التركيب غير المحكم، أو وجود فجوات هوائية، أو ضعف التوصيل الحراري إلى قراءات غير دقيقة.

نصائح التركيب

لضمان مراقبة موثوقة لدرجة حرارة الوحدة:

• قم بتثبيت المستشعر بإحكام على سطح الغطاء الخلفي
• تجنب التعرض المباشر لتأثير المطر قدر الإمكان
• حماية مسارات الكابلات من أضرار الأشعة فوق البنفسجية وقوة الشد
• استخدم موصلات مقاومة للماء للتركيب في الهواء الطلق
• حافظ على ترتيب الأسلاك وفصلها عن كابلات الطاقة الشمسية ذات الجهد العالي
• سجّل موضع التركيب لأغراض الصيانة المستقبلية

محترف محطة رصد الأحوال الجوية الكهروضوئية يمكن دمج وظائف درجة حرارة الوحدة، والإشعاع الشمسي، والرياح، والرطوبة، وتسجيل البيانات في نظام مراقبة ميداني واحد.

التطبيقات في المناطق ذات المناخ الحار

في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، تزداد أهمية مراقبة درجة حرارة الوحدات الشمسية. ففي مشاريع الطاقة الشمسية الصحراوية والاستوائية، وعلى أسطح المنازل، والمشاريع العائمة، قد يصبح فقدان الأداء الناتج عن الحرارة عاملاً رئيسياً في توليد الطاقة اليومي.

محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصحراوية

غالباً ما تواجه محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الصحراء إشعاعاً شمسياً قوياً، ودرجة حرارة محيطة عالية، وغباراً، وفروقاً كبيرة في درجات الحرارة بين النهار والليل. مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية يساعد المشغلين على فهم كيفية تأثير الحرارة الشديدة على كفاءة التوليد ويدعم تحليل فقدان التلوث عند دمجه مع بيانات مراقبة الإشعاع والغبار.

أنظمة الطاقة الشمسية على أسطح المنازل

قد تتعرض أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على أسطح المباني لارتفاع في درجة حرارة الألواح نتيجةً للحرارة المنعكسة من أسطح المباني ومحدودية تدفق الهواء أسفل الألواح. وتساعد مراقبة درجة حرارة الألواح على تقييم الإجهاد الحراري ودعم مقارنة الأداء بين مختلف مناطق أسطح المباني.

محطات الطاقة الشمسية العائمة

قد تختلف الخصائص الحرارية لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة عن الأنظمة الأرضية بسبب تأثيرات التبريد السطحي، والرطوبة، والرياح، والانعكاس. في تطبيقات الخلايا الكهروضوئية العائمة، يمكن لبيانات درجة حرارة الوحدات أن تساعد في مقارنة الظروف البيئية وأداء توليد الطاقة عبر مختلف المناطق العائمة.

توفر شركة JW-IoT أيضًا لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة حلول محطات مراقبة الطاقة الشمسية العائمة مصمم لمراقبة الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الوحدة والطقس وسطح الماء في الوقت الفعلي.

مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصناعية والتجارية

بالنسبة للمجمعات الصناعية والأسطح التجارية، تدعم مستشعرات درجة حرارة الوحدات تحليل إنتاج الطاقة، وإعداد تقارير التشغيل والصيانة، والتحقق من أداء النظام. وعند دمجها مع المراقبة السحابية، يمكن للبيانات أن تساعد مالكي الأصول على تقييم ما إذا كان نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية يعمل بشكل طبيعي.

كيفية دمج أجهزة استشعار درجة الحرارة مع مسجلات البيانات؟

يُعدّ مستشعر درجة حرارة الوحدة ذا قيمة عالية عند توصيله بنظام جمع البيانات ومراقبتها. إذ يُمكن للمستشعر إرسال البيانات إلى مسجل بيانات محلي، أو وحدة طرفية عن بُعد، أو بوابة، أو محطة أرصاد جوية خاصة بالخلايا الكهروضوئية، ثم إرسالها إلى منصة سحابية أو نظام SCADA.

أساليب التكامل الشائعة

يمكن لمستشعرات درجة حرارة وحدات الخلايا الكهروضوئية دعم مخرجات إشارة مختلفة حسب متطلبات المشروع، مثل:

• مودبوس RS485
• خرج تناظري 4-20 مللي أمبير
• خرج 0-5 فولت أو 0-10 فولت
• مخرج SDI-12
• واجهات إشارات صناعية مخصصة

بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الحديثة، يتم استخدام RS485 Modbus على نطاق واسع لأنه يسمح باتصال رقمي مستقر وسهولة التكامل مع مسجلات البيانات وبوابات إنترنت الأشياء.

تدفق البيانات النموذجي

قد تتضمن بنية النظام الشائعة ما يلي:

مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ← مسجل البيانات / وحدة التحكم عن بعد ← بوابة 4G / LoRaWAN / إيثرنت ← منصة سحابية ← تحليل أداء الطاقة الشمسية الكهروضوئية

يسمح هذا الهيكل للمشغل بجمع بيانات درجة الحرارة بالإضافة إلى الإشعاع الشمسي وسرعة الرياح ودرجة الحرارة المحيطة والرطوبة وهطول الأمطار ومخرجات العاكس وبيانات توليد الطاقة.

يمكن لحلول مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية من JW-IoT دمج أجهزة الاستشعار ووحدات جمع البيانات وبوابات الاتصال ومنصات الحوسبة السحابية لمراقبة محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل مركزي.

الفوائد الرئيسية لمراقبة درجة حرارة الوحدة

A مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية يوفر قيمة عملية طوال دورة حياة محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، بدءًا من التشغيل التجريبي وحتى التشغيل اليومي وتقييم الأداء على المدى الطويل.

1. تحليل أكثر دقة لأداء الخلايا الكهروضوئية

تساعد بيانات درجة حرارة الوحدة في تفسير تغيرات الإنتاج في ظل ظروف جوية وتشغيلية مختلفة.

2. حساب أفضل للعلاقات العامة

تدعم بيانات درجة الحرارة حساب نسبة الضغط بشكل أكثر موثوقية وتساعد في فصل الخسائر المتعلقة بالحرارة عن خسائر النظام الأخرى.

3. تحديد الأعطال بشكل أسرع

قد تشير درجة حرارة الوحدة غير الطبيعية إلى وجود تظليل، أو بقع ساخنة، أو تهوية سيئة، أو مشاكل في التركيب، أو مشاكل في المعدات.

4. تحسين قرارات التشغيل والصيانة

يمكن للمشغلين استخدام اتجاهات درجة الحرارة لدعم خطط التنظيف وجداول التفتيش وتحسين الأداء.

5. بيانات أفضل لمشاريع المناخ الحار

في أنظمة الخلايا الكهروضوئية الصحراوية والاستوائية وأنظمة أسطح المنازل، يعد رصد درجة حرارة الوحدات أمرًا ضروريًا لفهم ظروف التشغيل الحقيقية.

6. سهولة التكامل مع محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية

يمكن دمج المستشعر مع مستشعرات الإشعاع الشمسي، ومحطات الأرصاد الجوية، ومسجلات البيانات، ومنصات مراقبة السحابة.

معايير المراقبة الموصى بها لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية

للحصول على نظام مراقبة متكامل لمحطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، لا ينبغي قياس درجة حرارة الوحدة بشكل منفرد، بل يجب دمجها مع معايير بيئية وأدائية أخرى.

تشمل المعايير الموصى بها ما يلي:

للحصول على مزيد من المعلومات الأساسية حول مراقبة محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكنك أيضًا قراءة مقال JW-IoT: كيف تُحسّن محطات مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أداء محطات توليد الطاقة.

التعليمات

1. ما هو استخدام مستشعر درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية؟

يُستخدم مستشعر درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية لقياس درجة حرارة تشغيل اللوحة الشمسية. ويساعد هذا المستشعر المشغلين على فهم كيفية تأثير درجة حرارة اللوحة على الإنتاج والكفاءة وأداء محطة الخلايا الكهروضوئية.

2. لماذا تعتبر درجة حرارة الوحدة مهمة لحساب نسبة الضغط؟

تؤثر درجة حرارة الوحدة الكهروضوئية على كفاءتها. ومن خلال تضمين بيانات درجة الحرارة في حساب نسبة الأداء، يستطيع المشغلون التمييز بشكل أفضل بين فقدان الطاقة الناتج عن الحرارة ومشاكل الأداء الأخرى.

3. أين ينبغي تركيب مستشعر درجة حرارة الألواح الشمسية؟

عادة ما يتم تركيبه على الجانب الخلفي من وحدة الخلايا الكهروضوئية النموذجية، بالقرب من مركز الغطاء الخلفي وبعيدًا عن الإطار أو صندوق التوصيل أو المناطق المظللة.

4. هل يمكن دمج مراقبة درجة حرارة وحدة JW-IoT مع محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية؟

نعم. يمكن لـ JW-IoT دمج مستشعرات درجة حرارة الوحدة مع مستشعرات الإشعاع الشمسي، ومحطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية، ومسجلات البيانات، وبوابات إنترنت الأشياء، ومنصات المراقبة السحابية.

5. هل مراقبة درجة حرارة الوحدات ضرورية لأنظمة الطاقة الشمسية المثبتة على أسطح المنازل؟

نعم. غالبًا ما تشهد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على أسطح المنازل ارتفاعًا في درجة حرارة الألواح بسبب انعكاس الحرارة ومحدودية تدفق الهواء. وتساعد مراقبة درجة حرارة الوحدات على تحسين تحليل الأداء.

6. ما هي إشارة الإخراج التي يمكن أن يدعمها مستشعر درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية؟

اعتمادًا على التكوين، يمكن للمستشعر دعم RS485 Modbus، 4-20 مللي أمبير، خرج الجهد، SDI-12، أو واجهات الإشارة الصناعية الأخرى.

7. كم عدد أجهزة استشعار درجة حرارة الوحدات التي تحتاجها محطة الطاقة الشمسية؟

تعتمد الكمية على حجم المحطة وتصميمها وتضاريسها واتجاه الوحدات ومتطلبات دقة المراقبة. عادةً ما تحتاج محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الكبيرة إلى نقاط مراقبة متعددة موزعة على مناطق مختلفة.

8. هل يمكن لتقنية JW-IoT أن توفر حلاً كاملاً لمراقبة محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟

نعم. توفر JW-IoT حلول مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التي يمكن أن تشمل أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، وأجهزة استشعار درجة حرارة الوحدات، وأجهزة مراقبة الطقس، ومسجلات البيانات، والبوابات، ومنصات الحوسبة السحابية.

9. هل يُعدّ رصد درجة حرارة الوحدات مفيدًا في مشاريع الطاقة الشمسية الصحراوية؟

نعم. غالبًا ما تواجه محطات الطاقة الشمسية الصحراوية درجات حرارة عالية، وإشعاعًا شمسيًا قويًا، وتراكمًا للغبار. يساعد رصد درجة حرارة الوحدات على تقييم الخسائر المرتبطة بالحرارة ويدعم اتخاذ قرارات أفضل في مجال التشغيل والصيانة.

خاتمة

A مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية يُعدّ جزءًا صغيرًا ولكنه أساسي في مراقبة محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الاحترافية. فهو يساعد المشغلين على فهم الحالة الحرارية الحقيقية للألواح الشمسية، وتحسين حسابات نسبة الأداء، وتحديد خسائر الأداء، ودعم اتخاذ قرارات تشغيل وصيانة أكثر ذكاءً.

بالنسبة للمناطق ذات المناخ الحار، وأنظمة الأسطح، ومحطات الطاقة الشمسية العائمة، ومشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق، توفر بيانات درجة حرارة الوحدة رؤية أوضح لكيفية تأثير الظروف البيئية على توليد الطاقة.

عند دمجها مع أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، ومحطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية، ومسجلات البيانات، وبوابات إنترنت الأشياء، ومنصات الحوسبة السحابية، تصبح مراقبة درجة حرارة الوحدة جزءًا أساسيًا من تحليل أداء الخلايا الكهروضوئية الموثوق به.

هل تحتاج إلى مستشعر درجة حرارة لوحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أو حل متكامل لمراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لمشروعك؟ تواصل مع JW-IoT لطلب عرض سعر لمستشعر درجة حرارة الوحدة والحصول على تكوين مراقبة مناسب لمحطة الطاقة الشمسية الخاصة بك.