الطاقة الشمسية هي أحد أكثر مصادر الطاقة المتجددة شيوعًا. تعمل أنظمة التتبع الشمسي على زيادة كفاءة الطاقة من خلال تمكين الألواح الشمسية من متابعة الشمس باستمرار. وتنتج هذه الأنظمة طاقة أكثر من الألواح الشمسية الثابتة، مما يجعل من الممكن تعظيم الاستفادة من الطاقة الشمسية.

الغرض الرئيسي من أنظمة التتبع الشمسي هو ضمان تلقي الألواح لأشعة الشمس بأعلى كفاءة. هذه الأنظمة، التي تتبع حركة الشمس، عادة ما تتحرك على محورين مختلفين وبالتالي تبقى في الزاوية المثلى طوال اليوم. تساهم هذه الحركة مساهمة كبيرة من خلال زيادة إنتاج الطاقة بنسبة 25-35%.

تُستخدم أنظمة التتبع الشمسي في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق وفي التطبيقات الفردية صغيرة النطاق. ولهذه الأنظمة مجموعة واسعة من الاستخدامات من القطاع الزراعي إلى الصناعة، ومن المساكن إلى المباني التجارية. ومع التطورات التكنولوجية، تنخفض تكاليف هذه الأنظمة وتتزايد إمكانية الوصول إليها، مما يسمح باستخدام الطاقة الشمسية على نطاق أوسع.

تطبيقات نظام التتبع الشمسي

تقدم تطبيقات أنظمة التتبع الشمسي حلولاً مبتكرة تهدف إلى تحقيق أقصى قدر من الكفاءة من الطاقة الشمسية. تعمل هذه الأنظمة على زيادة إنتاج الطاقة من خلال تمكين الألواح الشمسية من متابعة الشمس طوال اليوم. وبفضل قدرتها على الحركة ثنائية المحور، يتم الاحتفاظ بالألواح في الزاوية المثلى في جميع الأوقات، وبالتالي تحقيق زيادة كبيرة في إنتاج الطاقة. لأنظمة التتبع الشمسي مجموعة واسعة من التطبيقات من الأراضي الزراعية إلى محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق، ومن الأسطح السكنية إلى المباني التجارية. يمكنك أن ترى أدناه بعض الأمثلة على مجالات التطبيق المختلفة لأنظمة التتبع الشمسي.

نظام التتبع الشمسي وفقًا لطرق التحكم

تختلف أنظمة التتبع الشمسي وفقًا لطرق التحكم فيها ومحاورها. وتنقسم هذه الأنظمة إلى فئتين رئيسيتين هما المحور الأحادي والمحور المزدوج. يسمح كلا النوعين بالاستخدام الفعال للطاقة الشمسية، ولكنهما يختلفان في وظائفهما ومجالات تطبيقهما.

نظام التتبع الشمسي أحادي المحور

تقوم أنظمة التتبع الشمسي أحادية المحور بتحريك الألواح الشمسية في اتجاه الشرق والغرب. في هذه الأنظمة، تتم مراقبة مسار الشمس على مدار اليوم ويتم ضبط زاوية الألواح وفقًا لذلك. توفر الأنظمة أحادية المحور زيادة بنسبة 10-20% في إنتاج الطاقة مقارنة بالألواح الثابتة. تُستخدم هذه الأنظمة، التي تتميز بتكاليف تركيب منخفضة نسبيًا، على نطاق واسع في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق والأراضي الزراعية الكبيرة. وعلى وجه الخصوص، فهي توفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة في المساحات الكبيرة ولها متطلبات صيانة أقل.

تتمثل إحدى أكبر مزايا هذه الأنظمة في بساطة بنائها وقلة أجزائها المتحركة. وهذا يبسط كلاً من عملية التركيب والصيانة. توفر أنظمة التتبع أحادية المحور كفاءة عالية، خاصة في المناطق التي تتلقى أشعة الشمس المباشرة. ومع ذلك، يمكن أن تكون أقل كفاءة من الأنظمة ثنائية المحور في المناطق التي يكون فيها ضوء الشمس أكثر انتشارًا. وعلى الرغم من ذلك، فإن الزيادة في إنتاج الطاقة وفعالية التكلفة تجعل من الأنظمة أحادية المحور خياراً جذاباً.

نظام التتبع الشمسي ثنائي المحور

تسمح أنظمة التتبع الشمسي ثنائية المحور للألواح بالتحرك في اتجاهات الشرق والغرب والشمال والجنوب. وبهذه الطريقة، يمكن تتبع المسارات المعقدة التي تتبعها الشمس على مدار العام. وتنتج الأنظمة ثنائية المحور طاقة أكثر بنسبة 25-35 في المائة أكثر من الأنظمة أحادية المحور، مما يجعلها واحدة من أكثر الخيارات كفاءة. وغالباً ما تُستخدم هذه الأنظمة في مشاريع الطاقة واسعة النطاق، ومرافق الأبحاث، وحيثما تكون كفاءة الطاقة عالية مطلوبة.

وتتمثل أكبر ميزة لهذه الأنظمة في أنها توفر أقصى إنتاج للطاقة من خلال استقبال أشعة الشمس بالزاوية الأكثر ملاءمة في أي وقت. ومع ذلك، ونظراً لهيكلها المعقد والمزيد من الأجزاء المتحركة، فإن تكاليف التركيب والصيانة أعلى. كما أنها تتطلب مساحة أكبر ويمكن أن تكون أكثر حساسية للرياح القوية. ولهذه الأسباب، وعلى الرغم من ارتفاع التكاليف الأولية، فإن زيادة الكفاءة في إنتاج الطاقة توفر عائداً على الاستثمار على المدى الطويل وتوفر خياراً مثالياً للباحثين عن حلول الطاقة الصديقة للبيئة.

يمكنك فحص أنظمة تعقب الطاقة الشمسية أحادية المحور وثنائية المحور بالتفصيل على صفحة منتجاتنا.

استهلاك الطاقة والحماية من الظواهر الطبيعية

استهلاك الطاقة عامل مهم يحدد كفاءة أنظمة التتبع الشمسي وطول عمرها الافتراضي. تستخدم أنظمة التتبع الشمسي محركات وأجهزة استشعار لجعل الألواح تتبع الشمس طوال اليوم. تستهلك هذه المكونات الطاقة ويمكن أن يؤثر هذا الاستهلاك على كفاءة الطاقة الكلية للنظام. ومع ذلك، تستخدم أنظمة التتبع الشمسي الحديثة خوارزميات متقدمة ومحركات فعالة لتقليل استهلاك الطاقة. وبهذه الطريقة، تتحقق معظم الطاقة الإضافية التي تنتجها الألواح كمكسب صافٍ. تعمل إدارة استهلاك الطاقة على تحسين أداء الأنظمة وتوفر وفورات في التكاليف على المدى الطويل.

الحماية من الظواهر الطبيعية أمر بالغ الأهمية لمتانة أنظمة التتبع الشمسي وموثوقيتها. يمكن للظواهر الطبيعية مثل الرياح والأمطار والثلوج والبرد أن تؤثر سلباً على أداء أنظمة التتبع الشمسي. لذلك، يجب أن تكون الأنظمة قوية ضد مثل هذه الظواهر. تم تجهيز أنظمة التتبع الشمسي المتقدمة بأجهزة استشعار وآليات تحكم يمكنها اكتشاف سرعة الرياح وتحريك الألواح إلى وضع وقائي. هناك أيضًا أنظمة يمكنها تغيير زاوية الميل لتقليل حمل الثلوج خلال أشهر الشتاء. تضمن هذه الميزات تشغيل الأنظمة بشكل موثوق في جميع الظروف الجوية.

تُعد جودة ومتانة المواد المستخدمة في تركيب أنظمة التتبع الشمسي عنصراً مهماً آخر للحماية من الظواهر الطبيعية. تضمن المواد المتينة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم طول عمر الأنظمة ومقاومتها للتآكل. علاوة على ذلك، تخلق الطلاءات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية طبقة إضافية من الحماية ضد التأثيرات الضارة للشمس. تعمل تدابير الحماية من الظواهر الطبيعية هذه على تعزيز أداء أنظمة التتبع الشمسي وعمرها الافتراضي، بحيث يحقق المستخدمون إنتاج طاقة طويل الأجل وموثوق به.

ما هو التحكم السلبي والنشط في أنظمة التتبع الشمسي؟

تؤثر طرق التحكم المستخدمة في أنظمة التتبع الشمسي بشكل مباشر على كفاءة الأنظمة وأدائها. وتنقسم هذه الطرق إلى طريقتين هما التحكم السلبي والتحكم النشط. كلتا الطريقتين تمكنان الألواح الشمسية من تتبع الشمس، ولكن تختلف آليات عملهما ومجالات استخدامهما.

التحكم السلبي

يشير التحكم السلبي إلى أنظمة التتبع الشمسي التي تستخدم المبادئ الميكانيكية والحرارية لتتبع حركة الشمس. في هذه الأنظمة، تتحقق حركة الألواح باستخدام ظواهر فيزيائية طبيعية مثل اختلاف درجات الحرارة أو تغيرات مركز الجاذبية. على سبيل المثال، يمكن تغيير زاوية اللوح باستخدام مواد خاصة تتمدد عندما يتم تسخين أحد الجانبين بواسطة أشعة الشمس وتنكمش عندما يتم تبريد الجانب الآخر. هذه الطريقة منخفضة التكلفة ولها بنية بسيطة لأنها لا تتطلب استهلاك الطاقة. ومع ذلك، فإن حساسيتها وقدرتها على التحكم محدودة، لذا فهي غير مفضلة في المشاريع الكبيرة التي تتطلب كفاءة عالية.

التحكم النشط

يشير التحكم النشط إلى أنظمة التتبع الشمسي التي تستخدم أجهزة استشعار ومحركات ووحدات تحكم إلكترونية لتتبع الشمس. تحتوي هذه الأنظمة على مستشعرات تراقب باستمرار موقع الشمس، وتنتقل البيانات من هذه المستشعرات إلى معالج مركزي يتحكم في المحركات والمشغلات. تضمن أنظمة التحكم النشطة وضع الألواح الشمسية في الزاوية المثلى على مدار اليوم، مما يضمن أقصى إنتاج للطاقة. وتوفر هذه الطريقة دقة ومرونة عالية، ولكنها أعلى من حيث استهلاك الطاقة والتكلفة من أنظمة التحكم السلبي. ويفضل استخدام أنظمة التحكم النشطة في مشاريع الطاقة واسعة النطاق والتطبيقات التي تتطلب كفاءة عالية.

تتيح طرق التحكم السلبي والنشط إمكانية تكيف أنظمة التتبع الشمسي مع الاحتياجات والظروف المختلفة. يوفر التحكم السلبي حلولاً بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، بينما يوفر التحكم النشط دقة وكفاءة عالية. كلتا الطريقتين لها مزاياها وعيوبها ويجب أن يعتمد الاختيار على الحجم والميزانية وقدرة توليد الطاقة المستهدفة للمشروع.