تأثير درجات الحرارة المرتفعة على أداء أنظمة الخلايا الكهروضوئية في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى
تشير البيانات الميدانية إلى أن الحرارة المرتفعة وأشعة الشمس الشديدة والرطوبة تشكل ضغوطاً حرارية تؤثر مباشرة في أداء الخلايا الكهروضوئية، إذ تتجاوز حرارة سطح الوحدة غالباً 40 درجة مئوية في مناطق كثيرة وتزيد عن ما صُممت لأجله الأنظمة.
تؤكد الدراسات أن تجاوز حرارة سطح الوحدة 25 درجة مئوية يؤدي إلى انخفاض في كفاءة التحويل، وتصل الخسائر عند مستويات قصوى غالباً إلى ما يتجاوز 70 درجة مئوية، ما يقلل جهد الدائرة المفتوحة ويزيد من خسائر إعادة التوليد.
وتظهر البيانات أن وحدات السيليكون البلوري، وهي الأكثر انتشاراً، تعاني خسائر كفاءة تتراوح بين 15% و20% تحت هذه الضغوط الحرارية.
وتقلل هذه الخسائر من إجمالي إنتاج الطاقة، خاصة في الأنظمة المستقلة وغير المرتبطة بالشبكة والريفية حيث تكون هوامش السعة محدودة.
تأثير الغبار وتراكمه على أداء الألواح الشمسية
يُعَد تراكم الغبار مشكلة رئيسة تؤثر على أداء الأجهزة في المناطق الجافة وشبه الجافة من أفريقيا جنوب الصحراء.
ويمتاز الغبار بتركيبته التي تضم نسبة عالية من المواد العضوية وجزيئات تمتص الرطوبة ورواسب مالحة.
يتطلب تنظيف دوري لمنع الحجب وتراجع الإنتاج.
يتراوح انخفاض الإنتاج بين 20% وأكثر من 60%، ويتأثر ذلك بحجم الجسيمات وزاوية الميل والرطوبة.
تشير البيانات إلى أن الخسائر تختلف بحسب المصدر: 53-64% لغبار الفحم الصناعي، 58-72% لبقايا البناء والتعدين، و25-35% لغبار الأسمدة العضوية.
التحديات في الصيانة والوقاية
تواجه صيانة منشآت الطاقة الشمسية الريفية صعوبات بسبب محدودية البنية التحتية والموارد.
يعوق نقص الموارد وغياب الخدمات اللوجستية إجراء صيانة دورية وتحديثات لازمة.
استراتيجيات التبريد والتحسين والوقاية
درس الباحثون تقنيات التبريد السلبي والفعّال مثل أنظمة التهوية والمواد المبددة للحرارة والطلاءات العاكسة.
تعمل طرق التبريد السلبي على تحسين الأداء دون استهلاك إضافي للطاقة، بينما تتطلب أنظمة التبريد الفعالة الماء أو الكهرباء في كثير من الأحيان وتكون غير عملية في المناطق النائية.
وتشير النتائج إلى أن بعض الطلاءات الواقية تتدهور أسرع من المتوقع في البيئات الاستوائية، ما يزيد التكاليف على المدى الطويل.
أولويات وتوصيات لتنظيم وتطوير تقنيات مناسبة للظروف الإقليمية
تحدد النتائج ضرورة اعتماد معايير خاصة بالمنطقة لتصميم الألواح واعتمادها وصيانتها.
حدد الباحثون ثلاث أولويات: تطوير مكونات كهروضوئية تتحمل درجات حرارة عالية، وتكييف بروتوكولات التنظيف مع بيئات الغبار، وإنشاء أنظمة اعتماد للمكيفة في المناخات الاستوائية.
