درس فريق بحث بقيادة علماء من جامعة الدوحة للعلوم والتكنولوجيا في قطر تحسين الألواح الضوئية ذات الوجهين في البيئات السكنية مع التركيز على تعظيم الفوائد الاقتصادية بناءً على منحنى التحميل.
باستخدام برنامج System Consulting Model (SAM) ، قارن فريق البحث أولاً أنظمة أحادية الجوانب ومقصة على الوجهين ، ثم تحسين الأخير في ظل ظروف تحميل مختلفة.
من خلال مقارنة التكوينات المترابطة الصافية والشبكة الصافية ، توفر الدراسة رؤى عملية تساعد على زيادة القيمة الصافية (NPV) للاستثمار الكهروضوئي في ظل ظروف إعادة الشراء في الوقت الفعلي. على عكس الدراسات السابقة التي ركزت في المقام الأول على التكوينات التي تواجه الجنوب ، قدمت هذه الدراسة نظامًا هجينًا للخلايا الضوئية الهجينة يجمع بين التوجهات التي تواجه الجنوب والشرق والغرب. يعمل هذا النهج المبتكر على تحسين زوايا السمت وزوايا الميل بناءً على منحنى الحمل السكني الفعلي ، وبالتالي تحقيق ثلاث قمم مختلفة من الجيل طوال اليوم.
يتم محاكاة نظام الكهروضوئي ليتم تثبيته على سطح إسلام أباد ، عاصمة باكستان. يبلغ متوسط الإشعاع الأفقي اليومي في المدينة (GHI) 5.24 كيلو واط/متر مربع/يوم ، بمتوسط درجة حرارة 21.3 درجة مئوية ومتوسط سرعة الرياح 1.7 م/ثانية. تحميل المستخدم السكني هو متوسط 70 أسرة في المدينة. تعتمد تكاليف الطاقة المحلية وتكاليف مكونات النظام المختلفة على قواعد بيانات متعددة. في جميع الحالات ، تكون قدرة النظام 5 كيلوواط.
تُظهر نتائج المحاكاة أن اللوحة الضوئية ذات الوجهين تولد الكهرباء بنسبة 10 ٪ من اللوحة الكهروضوئية الواحدة التي تم تثبيتها في الجنوب. بالإضافة إلى ذلك ، ارتفعت القيمة الحالية الصافية (NPV) للألواح الكهروضوئية ذات الوجهين بنسبة 13.6 ٪ ، وانخفضت تكاليف الطاقة المستوية (LCOE) بنسبة 4.5 ٪ ، وانخفضت فترة الاسترداد بنسبة 5 ٪.
من خلال تحليل ارتفاع النظام الرأسي على الوجهين (النطاق من 0 إلى 2.5 متر) ، وجد العلماء أنه يجب تثبيت النظام على بعد مترين على الأقل فوق الأرض. كما أشاروا إلى أن القيمة الحالية الصافية (NPV) لنظام PV ثنائي الوجهين المثبت على ارتفاع 2 متر أعلى 7.6 مرة من الألواح الكهروضوئية ذات الجانب الناجح المثبت مباشرة على السطح.
مع أخذ النظام الشائع الذي يتصل به الشبكة في باكستان ، على سبيل المثال ، يتطلب النظام الأمثل على الوجهين المواجهة للجنوب زاوية ميل من 30 وزاوية السمت 190 لتوليد أعلى قيمة صافية (NPV) ، أي 2،451 دولار ، بناءً على منحنى تحميل العميل. إذا كان نظام التحسين يواجه الشرق ، فيجب وضع اللوحات رأسياً للحصول على أفضل النتائج ، مما يؤدي إلى زيادة بنسبة 9.7 ٪ في صافي القيمة الحالية إلى 2،787 دولار. ومع ذلك ، فإن هذا الأخير لديه انخفاض بنسبة 18.5 ٪ في توليد الطاقة في السنة مقارنة مع نظام المواجهة الجنوبية.
وأوضح الباحثون: السبب في أن نظام الكهروضوئيات الضوئي على الوجه الشرق العمودي له كفاءة اقتصادية أعلى ولكن لديه توليد طاقة أقل لأنه يولد ألواحًا كهربية واحدة من الذروة الجنوبية. في السنة الأولى ، يمكن لنظام التواجه الشرق أن يفي بالكامل بحمل 3427 ساعة ، في حين أن النظام المواجه للجنوب لا يمكنه سوى تلبية حمولة 3147 ساعة ، وهو أقل بنسبة 8.9 ٪ من نظام الشرق.
تضمن التحليل النهائي تقسيم النظام إلى وحدتين ، ووحدة سعة 2.5 كيلو واط تواجه الجنوب ووحدة شرق 2.5 كيلو واط. أظهرت النتائج أن الوقت اللازم للطاقة الكهروضوئية لتلبية الحمل بالكامل هو 4،226 هكتار سنويًا ، وهو أكثر من نظام الكهروضوئي على الوجهين.، 079 ساعة. يبلغ قيمة النظام صافٍ بقيمة صافية بنسبة 21.6 ٪ من نظام PV على الوجه الجنوبي ، والذي يكلف 3،091 دولارًا وتكاليف الكهرباء المقيدة 1.87 سنت/كيلو وات ساعة. فترة الاسترداد هي 3.43 سنة فقط. اكتشفوا.
أشار الباحثون في نهاية المقالة إلى أنه من أجل تحقيق آلية قياس صافية في الوقت الفعلي ، يجب وضع نظام PV من الجوانب الشاذة شرقًا لتوفير إمدادات الطاقة خلال فترتين من الذروة عندما لا تصل محطات الطاقة الكهروضوئية الأخرى إلى توليد ذروة الطاقة. وأشاروا إلى أن نظام الكهروضوئية على الوجه الشرق يوفر 362 ساعة من توليد الطاقة كل عام من نظام PV على الوجه الجنوبي.
تم نشر نتائج أبحاثهم في تقرير الطاقة بعنوان “تحسين الألواح الضوئية ذات الوجهين في الحقل السكني استنادًا إلى منحنيات الحمل لزيادة الفوائد الاقتصادية إلى الحد الأقصى.” وقد أجريت الدراسة من قبل باحثين من جامعة الدوحة للتكنولوجيا ، قطر وجامعة لاهور ، باكستان.