- المحور الأفقي الأحادي
فيما يلي عرض تفصيلي لهيكل الدعم الكهروضوئي ذي المحور الأفقي الأحادي:
- التركيب الإنشائي
- العمود: يُصنع عادة من الفولاذ ويستخدم لدعم هيكل الحامل بأكمله، ويُحدد ارتفاعه والمسافة بين الأعمدة وفقاً لظروف موقع محطة الطاقة الكهروضوئية ومتطلبات التصميم.
- العارضة العرضية: تربط بين الأعمدة وتستخدم لتركيب الوحدات الكهروضوئية، وتُصنع عادة من الفولاذ أيضاً بمتانة وصلابة كافيتين.
- محور الدوران: يقع عند أحد طرفي العارضة العرضية أو في وسطها، ويتيح دوران العارضة أفقياً. ويُصنع عادة من فولاذ سبائكي عالي المتانة، ويُجهز بمحامل ووحدة دفع.
- نظام الدفع: يشمل المحرك ومخفض السرعة وآلية نقل الحركة وغيرها، ويستخدم لتدوير المحور كي تتبع الوحدات الكهروضوئية موضع الشمس. ويمكن أن يكون الدفع كهربائياً أو هيدروليكياً أو ميكانيكياً، ويُختار الأسلوب المناسب وفقاً للظروف الفعلية.
- نظام التحكم: يتكون من حساسات ووحدة تحكم ووحدة اتصالات، ويستخدم لمراقبة موضع الشمس والتحكم في تشغيل نظام الدفع. وقد تكون الحساسات كهروضوئية أو من نوع GPS وغيرها. وتحسب وحدة التحكم موضع الشمس استناداً إلى إشارات الحساسات، ثم ترسل أوامر إلى نظام الدفع لضبط زاوية الحامل.
- مبدأ التشغيل: يمتد محور الحامل الكهروضوئي الأفقي أحادي المحور عادة في اتجاه الشمال والجنوب، بينما يدور مستوى المصفوفة الكهروضوئية حول المحور من الشرق إلى الغرب تبعاً لموضع الشمس. ويتيح نظام التتبع الآلي للوحدات متابعة حركة الشمس تلقائياً، بما يزيد تعامد أشعة الشمس مع سطح الخلايا ويعظم شدة الإشعاع الساقط، ومن ثم يرفع كفاءة التحويل الكهروضوئي.
- المزايا
- زيادة إنتاج الكهرباء: مقارنة بالهياكل الثابتة، يرفع هيكل التتبع الأفقي أحادي المحور كفاءة استقبال الطاقة الشمسية بدرجة ملحوظة، وبالتالي يزيد إنتاج الكهرباء بنحو 10%–20% تبعاً للمنطقة والظروف المناخية.
- هيكل بسيط: مقارنة بهياكل التتبع ثنائية المحور، يكون نظاما الدفع والتحكم في الهيكل الأفقي أحادي المحور أبسط وأكثر موثوقية، كما تكون تكاليف التركيب والصيانة أقل نسبياً.
- قدرة عالية على التكيف: يناسب المناطق المستوية والمفتوحة نسبياً ولا يفرض متطلبات مرتفعة على الموقع. ويمكن أيضاً ضبطه وفقاً لخط العرض وزاوية ارتفاع الشمس.
- مجالات الاستخدام
- محطات الطاقة الكهروضوئية الأرضية الكبيرة: يُعد من أكثر أنواع هياكل التتبع استخداماً في المحطات الأرضية الكبيرة، إذ يلبي احتياجاتها بفضل بساطة هيكله وانخفاض تكلفته وارتفاع إنتاجه الكهربائي.
- مشروعات الطاقة الكهروضوئية الموزعة: في المشروعات الموزعة، ولا سيما مشروعات الأسطح، يمكن ضبط هيكل التتبع الأفقي أحادي المحور وفقاً لشكل السطح واتجاهه لتحسين كفاءة استقبال الطاقة الشمسية.
- المشروعات الزراعية الكهروضوئية: يمكن دمجه مع الأنشطة الزراعية لتحقيق الاستخدام المتكامل للطاقة الكهروضوئية والزراعة. ففي البيوت الزراعية الكهروضوئية، مثلاً، يتيح تتبع الوحدات لموضع الشمس وزيادة إنتاج الكهرباء من دون التأثير في نمو المحاصيل داخل البيت.
- مبدأ التشغيل: يمتد محور الحامل الكهروضوئي الأفقي أحادي المحور عادة في اتجاه الشمال والجنوب، بينما يدور مستوى المصفوفة الكهروضوئية حول المحور من الشرق إلى الغرب تبعاً لموضع الشمس. ويتيح نظام التتبع الآلي للوحدات متابعة حركة الشمس تلقائياً، بما يزيد تعامد أشعة الشمس مع سطح الخلايا ويعظم شدة الإشعاع الساقط، ومن ثم يرفع كفاءة التحويل الكهروضوئي.
