ألواح شمسية في نيو مكسيكو الأمريكية تستفيد من الرياح المحملة بالرمال لتنظيف نفسها مع فقدان طفيف في القدرة بنسبة 2-3% فقط

أخبار ar.wedoany.com، أظهرت دراسة ميدانية أجراها فريق بحثي من جامعة تكساس في إل باسو (UTEP) أن الألواح الشمسية القريبة من حقل كثبان الجبس الأبيض في ألاموغوردو بولاية نيو مكسيكو، والتي تعرضت لـ 22 حدثًا واضحًا من هبوب الرمال، لم تعانِ سوى فقدان طفيف جدًا في القدرة الكهربائية بسبب تراكم الغبار بنسبة تتراوح بين 2% و3%. وقد نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة "Atmosphere".

تشير الدراسة إلى أن الرياح السائدة من الاتجاهين الجنوبي والجنوبي الغربي في المنطقة، بالإضافة إلى الهبات العالية السرعة التي تهب مباشرة على مصفوفة الألواح الكهروضوئية، تشكل آلية تنظيف سلبية فعالة. هذه العملية الطبيعية قادرة على إزالة الجسيمات الخشنة باستمرار وإعادة تعليق الجسيمات الدقيقة على سطح الألواح، مما يلغي الحاجة إلى التنظيف اليدوي المتكرر والمكثف، ويوفر للمطورين في المنطقة نفقات صيانة وتشغيل كبيرة على المدى الطويل.

أُجري هذا المسح الميداني في منشأة أبحاث تحلية المياه الجوفية المالحة الوطنية (BGNDRF) التابعة لمكتب الاستصلاح الأمريكي، الواقعة شمال صحراء تشيواوا، حيث تم تقييم أداء وحدات كهروضوئية من السيليكون أحادي البلورة (m-Si) تعمل في ظروف بيئية حقيقية. استخدم العلماء تقنية حيود الأشعة السينية المسحوقي (PXRD) لتحليل المواد التي تم كشطها مباشرة من زجاج الألواح، ووجدوا تغيرات موسمية كبيرة في التركيب المعدني.

أظهرت نتائج التحليل أنه في فصل الخريف، يهيمن الكوارتز على الغبار المتراكم بتركيز يتجاوز 76%؛ بينما في فصل الربيع، يصبح الكالسيت المكون الرئيسي، حيث يشكل ما بين 48% و60% من الكتلة. احتوت العينات التي تم جمعها بطريقة الاستخراج الجاف على كميات كبيرة من الجبس تتراوح بين 23% و49%، مما يؤكد النقل الجوي المباشر للغبار المعدني من حديقة وايت ساندز الوطنية المجاورة.

تشير الدراسة إلى أن غبار الجبس يتميز بخصائص امتصاص ضوئي أقل وقدرة تشتيت ضوئي أعلى مقارنة بتربة الصحاري الداكنة القياسية. وبالتالي، فإن التركيبة الفريدة للغبار المتراكمة على المنشأة تقلل هيكليًا من تأثير تثبيط نقل الإشعاع الشمسي المتوقع. حلل فريق UTEP بيانات الأرصاد الجوية من مطار قريب لفصل تأثير ديناميكيات الرياح على معدل تراكم الغبار (DAR). في فصل الربيع الذي يشهد رياحًا أقوى، تم تسجيل 9 أحداث غبارية بمتوسط سرعة رياح مرتفع بلغ 3.9 متر/ثانية، وكان معدل تراكم الغبار أعلى بنسبة 20% فقط مقارنة بفصل الخريف الأقل رياحًا (الذي شهد 3 أحداث فقط).

يعزو الباحثون هذه الفجوة غير المتناسبة إلى محاذاة اتجاه الرياح. تحدث هبوب الرمال الإقليمية بفعل تيارات هوائية من الجنوب الغربي إلى الجنوب بمتوسط سرعة 12 مترًا/ثانية، وتبلغ ذروة الهبات 26.2 مترًا/ثانية، وتصطدم هذه المتجهات مباشرة بالواجهة الأمامية للألواح الكهروضوئية الموجهة جنوبًا. تقوم الهبات عالية الطاقة بقص حبيبات الرمل بشكل منهجي، مما يوفر تنظيفًا بيئيًا مستمرًا. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتاج ديناميكية التنظيف بالرياح سوى إلى قدر ضئيل جدًا من الأمطار المساعدة؛ فقد كانت أحداث الأمطار الخفيفة التي بلغ مجموعها 2.2 ملم/ساعة كافية تمامًا لغسل الجسيمات المتبقية واستعادة الأداء الكهربائي للألواح.

مع هيمنة القدرة الشمسية المركبة على شبكات الكهرباء الحديثة (حيث شكلت مؤخرًا حوالي 77% من نشر الطاقة المتجددة عالميًا)، تتزايد التكاليف المرتبطة بتراكم الغبار بشكل هائل. تتوقع بيانات الصناعة التي استشهدت بها الدراسة أن الخسائر المرتبطة بالغبار على المستوى الوطني تتراوح بين 4.2 و7.3 مليار دولار سنويًا، مما يبرز أهمية استثمارات التشغيل والصيانة بالنسبة للجدوى الاقتصادية للمشاريع على نطاق المرافق. يقول فريق بحث UTEP إن الانخفاض الطفيف الملحوظ بنسبة 2% إلى 3% يجعل جنوب نيو مكسيكو نقطة جاذبة منخفضة الصيانة للاستثمار في الطاقة الكهروضوئية، إلا أنه لا يزال يتعين على مديري الأصول النظر في المتغيرات المحلية. يوصي المؤلفون بتوسيع نطاق المراقبة لعدة سنوات لتتبع تأثير التغيرات في أنماط الرياح خلال موسم الرياح الموسمية الصيفية، حيث أن تغير مسارات الرياح قد يؤدي إلى تنشيط مصادر غبار بديلة وتغيير متطلبات التنظيف.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com