تأثير الظلّ على الألواح الشمسية

طلب صاحب منزل من فنّي تركيب أنظمة طاقة متجددة تقييم مدى تأثير الأشجار أمام منزله على المحطّة الشمسية التي يريد تركيبها.

136

• ما الأضرار المحتملة عند وقوع ظل على اللوح الشمسي؟
• هل للظل علاقة بالموسم الذي نحن فيه من السنة؟ كيف ذلك؟

الألواح الشمسية شديدة الحساسية للعوامل الجوية والمحيطة المؤثرة في شدة الإشعاع الشمسي، وأحد أهم مصادر التأثير على إنتاج الألواح الشمسية هي الظلال. التي لها مصدران، هما:

1. الظلال البعيدة: التي مصدرها الغيوم والضباب والجزيئات العالقة بالهواء، وهذه لا يمكن تجنبها، لذلك يُكتفى بحساب تأثيرها على الإنتاج، وتقبله.
2. الظلال القريبة ⁦(Near Shadings)⁩ الناجمة من الأجسام الثابتة المختلفة.
3. ظل المتواليات ⁦(Shed Shading)⁩: وهو الظل الناتج عن سطور الألواح الشمسية المتعاقبة التي ترمي ظل بعضها على بعض.

1. أي جسم يقع تحت الضوء معرض لإنتاج الظل، وهذا الظل يزداد امتداده ويقل وفق زاوية سقوط الضوء، وأبعاد الجسم.
2. ويمكن اعتماد القانون الآتي لحساب المدى الذي سيمتد إليه الظل، كما في الشكل (1) الآتي، وفيه مشهد توضيحي لكيفية قياس مدى الظل:

لمعرفة مدى امتداد الظلال، يمكن اعتماد المعادلة الآتية: $d = \frac{h}{\tan(61^\circ - Latitud)}$

⁦(d)⁩: هي مسافة امتداد الظل بوحدة (م/سم). ⁦(h)⁩: هو فرق الارتفاع بين أعلى نقطة في مصدر الظل وأخفض نقطة للألواح الشمسية. ⁦(Latitud)⁩: هي درجة خط العرض التي يتم فيها التركيب. وعليه يمكن تجنب تأثير الظل إما من خلال الابتعاد عنه بزيادة المسافة ⁦d⁩، أو من خلال زيادة ارتفاع الألواح الشمسية، بالاستعانة بالهيكل؛ لتقليل فرق الارتفاع عن مصدر الظل ⁦h⁩.

ارتفاع تصوينة سطح أحد المنازل هي 110 سم، وأرغب بتركيب لوحات شمسية ترتفع عن الأرض 40 سم في أخفض نقطة. أجد المسافة التي يجب تركها بين الألواح الشمسية والتصوينة؛ لكيلا يقع ظل على الألواح. الحل: فرق الارتفاع بين التصوينة والألواح الشمسية ⁦(h=70cm)⁩، وفي فلسطين يمكن اعتبار دائرة العرض ⁦(Latitude = 32)⁩، وبالتعويض في المعادلة: $d = \frac{h}{\tan(61^\circ - Latitud)} = \frac{70}{\tan(61^\circ - 32)} = \frac{70}{0.5543} = 126cm$ نجد أنّ عليّ أن أرتدّ 126 سم عن الصور بالحدّ الأدنى عن تصوينة المبنى.

• سؤال (1): في حال قررت جعل المسافة بين الألواح الشمسية والصور فقط 50 سم، كم سيكون عليّ رفع الألواح الشمسية عن الأرض؟
• سؤال (2): لوحات شمسية طولها 195.6 سم، مثبته على درجة ميل 40°، ومثبتة على شكل صفوف بعضها خلف بعض. أحسب المسافة التي يجب أن أحافظ عليها بين الصفوف في رام الله؟

سطح منزل كالظاهر في الشكل (2)، يريد صاحبه تركيب محطّة شمسية مرتبطة بالشبكة، مكوّنة من عشر لوحات شمسية، مواصفاتها الميكانيكية ظاهرة في الشكل (3). أصمم موقع الألواح الشمسية، وارتفاعها.