المسافة بين الألواح و حساب المساحة

حساب المسافة بين الألواح عند تركيب صفوف متوازية من الخلايا له اهيمة قصوي لتقليل الفاقد الناتج من الظلال الي اقل قيمة ممكنة.
اول خطوة عند تصميم المسقط الأفقي لأي نظام شمسي هي حساب هذه المسافات لمعرفة قدرة و مساحة المشروع.
من الأخطاء الشائعة تصور ان هذه المسافات ارقام ثابتة, و لكن الحقيقة هي تعتمد علي المعطيات الأتية:

• موقغ المشروع
• زاوية التركيب
• ارتفاع المصفوفة

و قمنا في شركة النصر سولر بتطوير تطبيق لمساعدة المختصين و العملاء في تحديد المسافات المطلوبة بين صفوف الألواح الشمسية
[xyz-ips snippet=”distance”]

خطوات حساب المسافة بين الألواح

1- حساب عرض الصف الواحد “X” و هو ببساطة عبارة عن عدد الخلايا * عرض اللوح الواحد.
مثال: الصف الواحد يتكون من لوحتين و عرض اللوحة الواحدة = 1 متر.
عرض الصف = 2متر

2- تحديد زاوية ميل الخلايا و رمزها في الرسمة “W” طبقا لموقع المشروع و متطلبات النظام

3- من القيم السابقة يتم حساب الأسقاط الأفقي لصف الخلايا الشمسية و رمزه “L1” في الرسمة, و هذا الحسبة عبارة عن معادلة حساب مثلثات عادية:
L1=cos(W) * X
مثال: عرض الصف “X” يساوي 2 متر و زاوية الميل الخلايا 26 درجة
LI = cos(26) *2 =1.8 m

4- حساب الفرق في الأرتفاع لصف الخلايا الشمسية بين اعلي و اقل نقطة, و رمزه “H” في الرسمة
و يتم ذلك طبقا لمعادلة حساب المثلثات:
H = sin(W) * X
مثال: عرض الصف “X” يساوي 2 متر و زاوية الميل الخلايا 26 درجة
H = sin(26) *2 =0.88 m

5- يتم تحديد متوسط زاوية سطوح الشمس في اسواء شهر في السنة (يناير في النصف الشمالي من الكرة الأرضية)
و لأ يوجد طرق بمعدلات بسيطة لحساب هذه الزاوية و يمكن مراجعة قاعدة بيانات وكالة الفضاء الأمريكية و التي تم استخدامها في اعداد هذا البرنامج علي موقعنا.
مثال: هذه الزاوية في القاهرة = 36.8 °

6- تحديد الزاوية “a” التي سوف تستخدم في التصميم, و هذه القيمة هي 0.5 من قيمة متوسط زاوية سطوح الشمس في اسواء شهر في السنة السابقة
مثال: زاوية التصميم في مدينة القاهرة = 0.5 * 36.8 = 18.4 °
و يجب الأشارة هنا الي ان الضرب في معامل 0.5 سوف يمنع تعرض الخلايا للظلأل لمدة حوالي 6 ساعات في اليوم مما يعطيها حوالي 85% من قدرتها الأنتاجية. و تظل نسبة ال15% فاقد ظلال قائمة في اوقات شروق الشمس و الغروب حيث تكون زاويا سطوح الشمس قليلة جدأ يستحيل فيها عمل اي تصميم عملي يتفادي تماما اي فاقد ناتج ظلأل الخلايا علي بعضها, حيث ان الضرب في معامل اقل من 0.5 سوف يؤدي الي زيادة كبيرة في المساحة المطلوبة للتركيب دون اي زيادات فعالة و جيدة في انتاج الخلايا مما يقلل من اقتصاديات المشروع

7- حساب المسافة بين الألواح رمز “L2” في الصورة طبقا لمعادلة حساب المثلثات العادية:
(L2 = H/tan(a
مثال: فرق الأرتفاع “H” يساوي 0.88 متر و زاوية ميل الشمس 18.4 °
L2 = 0.88/tan(18.4) = 2.65 m

8- حساب المسافة بين الألواح الكلية “L3” و هي ببساطة
L3 = L1+L2

حقائق عن المسافات و المساحات

1- كلما اقتربنا من خط الأستواء سوف نجد ان زاوية سطول الشمس في الظهر تكون اكبر, و هذا بدوره يودي الي مسافات اقل بين صفوف الخلايا و عدد اكبر من الخلايا لكل متر مربع من ارض المشروع.

2- استخدام زاوية ميل “W” شتوية للألواح تودي الي زيادة في المساحة الحرة بين صفوف الخلايا “L2” و بالتالي المساحة المطلوبة للتنفيذ

3- لأ يوجد اي فرق من حيث التوفير في المساحة عند رص عدد اكبر من الخلايا فوق بعض , لأن ذلك في النهاية يودي الي زيادة متساوية تماما في عرض المسافة الحرة “L2” بين الصفوف. كما تؤدي هذه الزيادة في ارتفاع تكلفة التشييد نتيجة استخدام هياكل تثبيت اكبر تفي باحتياجات الوزن و الرياح الأكبر التي تتعرض لها هذه الهياكل العالية, دون ان يؤدي ذلك لأي توفير في المساحات, فضلأ عن صعوبة صيانة و غسيل الخلايا.
و هذه النقطة بالذات تكون دائما مجال جدل مع المبتدئين في مجال الطاقة المتجددة حيث يكون هناك عندهم تصور مبدئي ان تركيب عدد كبير من الخلايا فوق بعض سوف يؤدي الي توفير في المساحات المطلوبة.
و هو تصور صحيح فقط في حال تركيب النظام علي صف واحد مثل المظلة او التندة, اما في حال التركيب علي صفوف متتالية, فلأ يوجد وفر للمساحة الكلية المطلوبة

4- لأ يوجد اي فرق في متطلبات المساحة في حال تركيب الخلايا بصورة افقية “Landscape” او عرضية “Portrait”, و لكن يفضل دائما تركيب الخلايا بطريقة افقية “landscape” و ذلك بسبب ترتيب الدايود الثنائي داخل اللوح, مما يعطي انتاجية افضل للألواح في حال تعرضها الجزئي للظلأل اثناء الصباح الباكر و الفترة بين العصر و الغروب.
و هذه النقطة ايضا مجال للجدل حيث يتصور البعض ان تركيب الخلايا بصورة عرضية “Portrait” سوف يوفر في المساحة المطلوبة للتنفيذ
لو كان الظل عبارة عن عمود او شئ نحيف يجب وضع الالواح بطريقة portrait وفي حال كان الظل كان عبارة عن مبنى يجب وضع الالواح landscape للاستفادة القصوى من bipass diodes في حال سقوط الظلال على الالواح