‏رصد فواقد مؤشر التلوث في أنظمة التتبع الشمسية

خلفية المشروع وحجمه

ضمّت المحطة أنظمة تتبع وروبوتات تنظيف آلية، مما جعلها بيئة مثالية لتطبيق تقنيات متقدمة لقياس التلوث. ومع نشر عشرات محطات رصد الطقس ووحدات مخصصة لمؤشر التلوث في أنحاء الموقع، استهدف المشروع تحقيق دقة عالية في رصد الأداء.

وتبرز عمليات النشر واسعة النطاق هذه أهمية التوحيد القياسي والامتثال للمعايير الدولية. فقد صُممت الأنظمة لتلبية متطلبات صارمة، بما يضمن الموثوقية والاتساق في التركيب بأكمله.

تطبيق نظام قياس مؤشر التلوث (نظام اللوحتين الكهروضوئيتين)

تركيب وحدة تقليدية لقياس مؤشر التلوث بلوحتين على نظام قائم على أجهزة التتبع، مع تفعيل روبوتات التنظيف الآلي.

يُعد مشروع MBR Solar Park في الإمارات بقدرة 1800 MW من أكبر المشاريع في الإمارات، ويطوره بالاشتراك كلٌّ من هيئة كهرباء ومياه دبي وشركة أبوظبي لطاقة المستقبل (Masdar) ضمن المرحلة السادسة من مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية (MBR Solar Park).
اختار المقاول EPC شركة Aeron Systems موردًا لمحطات الأرصاد الجوية. وقد قُسّم المشروع إلى 4 دفعات ضمن خطة التطوير التي وضعها مطوّر IPP. وقد ورّدت Aeron 54 محطة رصد طقس (محطات أرصاد جوية) و24 وحدة لقياس مؤشر التلوث (SIMS-100)، وهي تندرج ضمن الفئة CLASS-A وتتوافق مع معيار IEC 61724-1:2021.

في محطات الطاقة الكهروضوئية الشمسية بنطاق الشبكة، يمكن أن يتسبب ترسب الغبار والجسيمات على الوحدات الشمسية في فواقد سنوية في الطاقة تصل إلى 7%. وإذا تُركت هذه الفواقد دون رصد، فإنها تؤثر مباشرة في إنتاجية النظام والإيرادات. ومن خلال قياس فواقد التلوث آنيًا، يستطيع المشغلون التخطيط لاستراتيجيات تنظيف فعالة من حيث التكلفة وتحسين ممارسات التشغيل والصيانة (O&M)، وبالتالي رفع كفاءة التوليد إلى أقصى حد

ولأن المحطة تُطوَّر بتقنيات مبتكرة وتفرض على الموردين تحديات جديدة للامتثال لمتطلبات تصميم جديدة، فقد تمكنا نحن في Aeron، ضمن المشروع، من تصميم وتطوير نظام تقليدي لقياس فواقد التلوث بلوحتين رُكّب على نظام التتبع دون التأثير في نظام التتبع وروبوتات التنظيف الآلي.

يجب استخدام لوحتين من المصفوفة للمقارنة بين اللوحة المتسخة واللوحة النظيفة. ولما كانت المصفوفات مجهزة بروبوتات تنظيف آلية، فقد استخدمنا آلية توقف عليها تقطع مسار روبوت التنظيف قبل اللوحة النظيفة.
وتتصل اللوحتان (النظيفة والمتسخة) بوحدة واجهة اللوحة الشمسية، وتُحسب فواقدهما وفق مبدأ انخفاض تيار الدائرة القصيرة.

يتكون النظام من المكونات التالية:

1. ARN-SPIM2000 – وحدة واجهة اللوحة الشمسية

o تقيس تيار الدائرة القصيرة (Isc) لكل من:

• اللوحة النظيفة (المرجعية)

• اللوحة المتسخة (قيد الاختبار)

o تلتقط قراءات متزامنة خلال ثانيتين لضمان اتساق البيانات.

2. ARN-XG-920 – مسجّل بيانات

o يجمع ويسجل:

• القياسات الكهربائية للوحات

• درجات حرارة الأسطح الآنية عبر مستشعرات خارجية

• بيانات موقع GPS

3. مستشعرات درجة حرارة سطح الوحدة

o مثبتة على اللوحتين لتتبع درجة حرارة الوحدة آنيًا.

o المستشعر Rigel PT1000 من إنتاج Aeron هو مستشعر من الفئة A ويتوافق مع معيار IEC61724-1:2021.

4. مستشعرات قياس زاوية جهاز التتبع

o مستشعرات مركّبة على جهاز التتبع لقياس زاوية الميل

5. هوية النظام

o يُسوَّق العرض المتكامل باسم ARN-SIMS100.

o متصل بنظام SCADA للقياس الدقيق لفواقد التلوث.

حساب نسبة التلوث

استنادًا إلى قيمة الإشعاع الفعّال للوحدة الكهروضوئية النظيفة وتيار الدائرة القصيرة للوحدة الكهروضوئية المتسخة، إضافةً إلى بيانات درجة حرارة الوحدة الكهروضوئية المتسخة، يحسب مسجّل البيانات نسبة التلوث.
تعكس نسبة التلوث المحسوبة (SR) التدهور الآني الناتج عن تراكم الغبار. ونسبة التلوث المقاسة بالطريقة الموصوفة أعلاه قيمة لحظية. وتُظهر القيم المقاسة لحظيًا عادةً تشويشًا ناتجًا عن تقلبات الإشعاع وعدم المحاذاة الزاوية بين جهازي المرجع وعوامل أخرى. لذلك يجب تكامل القيم المقاسة لحظيًا لحساب متوسط يومي.

استخدام وحدات المحطة الكهروضوئية للحصول على نتائج دقيقة

لضمان أعلى دقة في حساب مؤشر فواقد التلوث، توصي Aeron باستخدام وحدتين كهروضوئيتين مأخوذتين من المحطة الشمسية نفسها (إحداهما نظيفة والأخرى متسخة).
ومن خلال استخدام وحدات كهروضوئية مطابقة للموقع، تكون خصائص STC مماثلة لخصائص الوحدات المولدة للطاقة، مما يضمن تقييمًا دقيقًا وقابلًا للمقارنة لفواقد التلوث في المحطة بأكملها.

الخلاصة :

أسهم التطبيق الفعّال لنظام قياس مؤشر التلوث التقليدي في تقليل الجهد اليدوي والتقاط بيانات دقيقة وفق حركة أجهزة التتبع، وأتمتة الروبوتات لتنظيف اللوحات بما يقلل فواقد التلوث بفعالية.

المؤلف : Mr. Sagar Pathak & Mr. Saurabh Dey