فهم النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet)

يتناول هذا المقال شرحًا وتوضيحًا للمعلومات الواردة في النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet).

الصفحة الأولى

تتألف النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) عادةً من صفحتين، وتحتوي الصفحة الأولى غالبًا على:

1. شعار الشركة المصنعة.
2. اسم طراز الألواح المشمول في النشرة الفنية.
3. صورة توضيحية للألواح.
4. أبرز الخصائص أو المميزات التقنية للألواح وفقًا لرؤية الشركة.
5. معلومات حول الكفالة ونسبة الانخفاض التدريجي (Degradation) في أداء الألواح.

على سبيل المثال، توضح إحدى النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet)

 أن مدة الكفالة المحدودة للمنتج (Limited Product Warranty) تصل إلى 12 عامًا، بينما تمتد الكفالة المحدودة للطاقة القصوى (Limited Power Warranty) إلى 25 عامًا. وبالنسبة للانخفاض التدريجي في قدرة اللوح، فإنه يُقدر بحوالي -0.53% سنويًا.

من خلال الرسم البياني، يمكن ملاحظة أن الانخفاض الإجمالي في العام الأول يشمل تأثير التعرض لأشعة الشمس (Light-Induced Degradation – LID)، والذي يبلغ حوالي 2% (%98 من القدرة الأصلية). في نهاية العام الـ25، تنخفض قدرة اللوح وكفاءته بنسبة 15.2%، لتصل إلى %84.8 من القدرة الأصلية.

مثال تطبيقي:
لوح شمسي بقدرة 580 واط عند فحصه في المصنع، سيصل إلى قدرة تبلغ حوالي 491.84 واط بحلول نهاية العام الـ25 (580 * 0.848).

1. الجهات التي قامت بفحص المنتجات الموثقة في النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) بالإضافة إلى الشهادات الصادرة عن المصنع أو المتعلقة بالمنتجات.

الصفحة الثانية 

من النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) فتتضمن معظم المعلومات والخصائص الفنية المتعلقة بالألواح، ومن أبرزها:

• الخصائص الكهربائية (Electrical Characteristics).

هذا القسم من النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) يتضمن جدولًا يوضح الخصائص الكهربائية للألواح الشمسية تحت ظروف الاختبار القياسية (STC)، والتي تشمل: إشعاع شمسي بقيمة 1000 واط/متر مربع، درجة حرارة خلايا تبلغ 25 درجة مئوية، وكتلة هوائية (Air Mass) بمقدار 1.5.

الخصائص:

1. قدرة اللوح الكهروضوئي (Maximum Power Pmax):
   تمثل القدرة القصوى للوح تحت ظروف الاختبار القياسية (STC).
2. التيار عند أقصى قدرة (Impp):
   يشير إلى التيار الناتج من اللوح عند نقطة الطاقة التشغيلية القصوى (Pmax).
3. تيار القصر (Short Circuit Current: Isc):
   يُظهر التيار الناتج من اللوح عندما يكون هناك دارة قصر بين طرفيه (عند انعدام الحمل والجهد). يُعد أعلى تيار يمكن إنتاجه تحت ظروف الاختبار القياسية (STC).
4. الجهد عند أقصى قدرة (Vmpp):
   يمثل الجهد الناتج من اللوح عند نقطة الطاقة التشغيلية القصوى (Pmax).
5. جهد الدائرة المفتوحة (Open Circuit Voltage: Voc):
   يعبر عن الجهد الناتج من اللوح عندما تكون الدائرة مفتوحة بين طرفيه، أي عندما تكون المقاومة لا نهائية ولا يوجد تيار.
6. كفاءة اللوح الكهروضوئي عند ظروف الاختبار القياسية (Module Efficiency STC):
   تعبر عن نسبة الإشعاع الشمسي الساقط الذي يتم تحويله إلى كهرباء.
   مثال: إذا كان لوح كهروضوئي مساحته 1 متر مربع ينتج 100 واط من الكهرباء مع إشعاع شمسي 1000 واط/متر مربع، فإن كفاءة اللوح تكون 10%.
7. السماحية (Tolerance):
   تمثل نطاق التغير المسموح به في أداء اللوح عن القيمة المعلنة.
8. ظروف الاختبار القياسية (STC):
   المعايير التي يتم بموجبها قياس أداء الألواح.
9. درجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT):
   قد تشمل النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) خصائص اللوح تحت ظروف درجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT) بنفس الجدول الخاص بظروف الاختبار القياسية أو في جدول منفصل.
10. درجة حرارة تشغيل اللوح الاسمية (NMOT):
    بعض الشركات بدأت بإضافة المواصفات الكهربائية تحت درجة حرارة تشغيل اللوح الاسمية (NMOT).

تعد هذه المعلومات أساسية لفهم أداء الألواح في مختلف الظروف وتقييم كفاءتها.

• المعلومات الكهربائية (Electrical Characteristics):

تُحدد بناءً على الإنتاجية الإضافية التي تتميز بها الألواح ثنائية الأوجه، إذا كانت الألواح المذكورة في النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) تستخدم تقنية الألواح ثنائية الأوجه (Bifacial P Modules)، تقوم الشركات عادةً بإضافة جدول ثالث يوضح المعلومات الكهربائية بناءً على الإنتاجية الإضافية المتوقعة من استخدام هذه التقنية، على سبيل المثال، يتم تضمين المعلومات الكهربائية عند نسب إنتاجية إضافية متوقعة تصل إلى 5%، 15%، و25%.

• مواصفات المواد (materials Characteristics).

يتضمن هذا القسم من النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) وصفًا تفصيليًا لمكونات اللوح الشمسي (Bill of Materials: BOM) المستخدمة في تصنيعه، ومن أبرزها:

1. نوع التكنولوجيا المستخدمة في تصنيع الخلايا (Cell Type).
2. عدد الخلايا وطريقة توصيلها (Cell Arrangement).
3. أبعاد اللوح (Module Dimensions).
4. وزن اللوح (Weight).
5. بنية اللوح (Module Structure):
   • على سبيل المثال، إذا كانت بنية اللوح هي (Glass/Encapsulant/Backsheet)، فهذا يعني أن الطبقة الأمامية تتكون من الزجاج بينما الطبقة الخلفية عبارة عن طبقة خلفية (Backsheet).
   • أما في حالة الألواح الزجاجية المزدوجة (Double Glass)، فيتم الإشارة إلى ذلك بتسمية (Glass/Encapsulant/Glass).
6. سمك الزجاج (Glass Thickness).
7. تصنيف اللوح كحماية من الصدمات الكهربائية (PV Module Classification).
8. درجة الحماية (IP Rating):
   • معيار عالمي يقيس مستوى مقاومة الجهاز للغبار والماء والحرارة.
9. سمك أسلاك اللوح وطولها (Cables).
10. نوع موصلات اللوح (Solar Connectors).

بعض الشركات تطلق على هذا الجزء اسم “المواصفات الميكانيكية” (Mechanical Characteristics)، لكن يُفضل استخدام مصطلح “مواصفات المواد” (Materials Characteristics) لأنه يعكس المحتوى بشكل أدق.

• المعلومات المتعلقة بالتغليف والشحن (Packaging Configuration)

يتم شحن الألواح الشمسية باستخدام حاويات (Containers) تُنقل عبر السفن من الدول المصنعة إلى الدول التي ستُركب فيها، هناك عدة أسباب تجعل الشحن البحري الخيار الأمثل، منها:

1. مزايا استخدام الحاويات في الشحن الدولي (يمكنك معرفة المزيد حول هذا الموضوع عبر ويكيبيديا من خلال النقر هنا).
2. حجم الألواح ووزنها: يجعل الشحن الجوي خيارًا باهظ التكلفة وغير عملي.
3. تصنيع الألواح في الصين: نظرًا لأن معظم الألواح تُصنع في الصين، يُعتبر الشحن البحري الخيار الأكثر كفاءة.

ويتضمن هذا الجزء من النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) معلومات عن تغليف الألواح وتجهيزها للشحن، ومنها:

• عدد الألواح في الطبلية (Pallet) الواحدة.
• عدد الطبالي التي يتم تكديسها عموديًا (Stacking).
• إجمالي عدد الألواح أو الطبالي داخل الحاوية (Container).
• أبعاد الطبلية (Pallet Dimensions).
• عدد الألواح على الطبلية الواحدة (Pieces per Pallet).
• عدد الألواح التي يمكن شحنها داخل حاوية 40 قدم عالية السعة (High-Capacity 40-Foot Container): تصل إلى 400 لوح.

5. الخصائص الحرارية Thermal characteristics)

تتضمن النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) أيضًا قسمًا مخصصًا لشرح الخصائص الحرارية (Thermal Characteristics) للألواح، وتشمل معاملات درجة الحرارة المختلفة ودرجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (NOCT)، وهي كالتالي:

1. معامل درجة الحرارة لقدرة اللوح الكهروضوئي (Temperature Coefficient of Max Power).
2. معامل درجة الحرارة لجهد الدائرة المفتوحة (Temperature Coefficient of Open Circuit Voltage).
3. معامل درجة الحرارة لتيار القصر (Temperature Coefficient of Short Circuit Current).
4. درجة حرارة تشغيل الخلية الاسمية (Nominal Operating Cell Temperature – NOCT).

• الظروف التشغيلية( Operating Conditions)

يتناول هذا القسم من النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) معلومات متعلقة بالظروف التشغيلية للألواح، وتشمل ما يلي:

1. نطاق درجة حرارة التشغيل (Operating Temperature).
2. أقصى ضغط يتحمله كل من الوجه الأمامي والوجه الخلفي للألواح:
   • يُشير إلى أقصى ضغط يتحمله الوجه الأمامي بـ أقصى حمل من الثلج (Maximum Snow Load).
   • يُشير إلى أقصى ضغط يتحمله الوجه الخلفي بـ أقصى حمل من الرياح (Maximum Wind Load).
3. الحد الأقصى لجهد النظام (Maximum System Voltage):
   • الألواح الشمسية الكهروضوئية، مثل باقي الأجهزة الكهربائية كالكابلات والقواطع، لها حد أقصى للجهد الذي يمكن أن تتحمله. تجاوز هذا الحد قد يؤدي إلى انهيار العزل الكهربائي وتعطل الأجهزة.
   • يمكنكم الاطلاع على مزيد من المعلومات حول الحد الأقصى لجهد النظام في المقال عبر هذا الرابط.
4. أقصى قيمة لفيوز الحماية (Maximum Series Fuse Rating):
   • تم تصميم الألواح لتحمل قيم تيار معينة، يُنصح بوضع فيوزات منصهرة في حال كان هناك احتمال لتيار عكسي (Reverse Current) قد يعود إلى إحدى السلاسل.
   • تقوم مصانع الألواح بذكر أقصى قيمة لفيوز الحماية في نشراتها الفنية.
5. عدد الصمامات الثنائية (الديودات) في اللوح الواحد (Number of Diodes).
6. تصنيف الحريق للألواح (Fire Class Rating).

• المخططات الميكانيكية mechanical Diagrams أو رسومات الألواح (module

يتضمن هذا الجزء رسومات هندسية توضح أبعاد الألواح (مثل الطول والعرض والسمك)، بالإضافة إلى مواقع ثقوب التأريض (Grounding Holes)، ثقوب التثبيت (Mounting Holes)، وكذلك مواقع ثقوب تصريف المياه (Drainage Holes) إن وجدت.

• منحنيات التيار الجهد (rve. والقدرة الجهد Power-Voltage Curve) وغيرها

1. منحنى التيار-الجهد (Current-Voltage Curve) مع تغير الإشعاعية يوضح مجموعة القيم المحتملة للتيار والجهد الذي ينتجه اللوح في أي لحظة، حيث يقع التيار والجهد على هذا المنحنى عند مستويات إشعاعية معينة. 

بعض الشركات المصنعة للألواح قد تضيف رسمًا بيانيًا منفصلًا لمنحنى التيار-الجهد عند قيم إشعاعية مختلفة لشرح تأثير التغير في الإشعاع على هذا المنحنى. 

1. أما منحنى القدرة-الجهد (Power-Voltage Curve) مع تغير الإشعاعية، فبعض الشركات قد تضيف رسمًا منفصلًا لهذا المنحنى عند إشعاعيات مختلفة، بينما تقوم شركات أخرى بدمج منحنى التيار-الجهد ومنحنى القدرة-الجهد في نفس الرسم البياني.
2. منحنى تغير تيار القصر (Isc)، جهد الدائرة المفتوحة (Voc)، وقدرة اللوح (Pmax) مع تغير درجة الحرارة يبين العلاقة بين هذه المعلمات ودرجة الحرارة، يظهر من المنحنى أن قدرة اللوح وجهد الدائرة المفتوحة ينخفضان بشكل كبير مع زيادة درجة الحرارة، بينما يلاحظ ارتفاع طفيف في تيار القصر.
3. بعض الشركات المصنعة تضيف رسمًا بيانيًا منفصلًا لمنحنى التيار-الجهد عند درجات حرارة مختلفة، لشرح تأثير درجة الحرارة على هذا المنحنى.

في الختام، تقدم النشرات الفنية للألواح الشمسية الكهروضوئية (PV Module Datasheet) مجموعة من المعلومات الأساسية التي تساهم في فهم خصائص الألواح والأداء المتوقع لها في ظروف التشغيل المختلفة. من خلال تضمين تفاصيل حول الخصائص الكهربائية، الظروف التشغيلية، والمعاملات الحرارية، إلى جانب الرسوم البيانية لمنحنيات التيار-الجهد والقدرة-الجهد، يتم توفير صورة شاملة تساعد المستخدمين على اختيار الألواح المناسبة بناءً على احتياجاتهم. كما أن هذه المعلومات تفيد في تقييم الأداء تحت ظروف مختلفة من الإشعاع ودرجة الحرارة، مما يمكن من تحسين الأداء العام وتحديد أقصى قدرة ممكنة للألواح الشمسية في التطبيقات المتنوعة.