تلعب أنظمة التتبع الشمسية (Solar Trackers) دوراً مهماً وفعالاً في زيادة إنتاجية المشاريع لكونها تقوم بتحريك الألواح الكهروضوئية المثبتة عليها بحيث تبقى مواجهة للشمس مباشرةً طيلة فترة النهار مما يساهم في زيادة كمية الإشعاع الشمسي الذي يتم تحويله لطاقة كهربائية.
نتعرف اليوم على خمسة (5) أسباب تجعل من أنظمة التتبع الشمسي مطلباً مهماً لمطوري المشاريع الكهروضوئية الكبرى، وسبباً لاستخدامها في كبرى المشاريع في المنطقة العربية بسعات تجاوزت الـ 2 جيجاواط مثل محطة سكاكا في السعودية، محطة نور أبو ظبي، والخرسعة في قطر.
1. زيادة الإنتاجية
إن السبب الأبرز للاعتماد على أنظمة التتبع الشمسية هو زيادة إنتاجية المنظومة الشمسية حيث تعمل أنظمة التتبع على تحريك الألواح المربوطة معها، والمحافظة على مواجهتها للشمس مباشرة طوال فترة النهار. الأمر الذي يضمن سقوط أكبر قدر ممكن من الإشعاع الشمسي على الألواح وبالتالي زيادة كمية الإشعاع الشمسي الذي يتم تحويله إلى طاقة كهربائية وبذلك نحصل على كمية أكبر من الطاقة من نفس عدد الألواح في نفس المساحة.
2.استغلال أفضل للمساحات
إن استخدام أنظمة التتبع الكهروضوئية يمكن أن يساعدنا لتحقيق نفس الاستطاعة بعدد ألواح أقل مقارنة بالألواح المثبتة تماماً، أو يمكننا استخدام نفس العدد من الألواح والحصول على استطاعة أكبر من نفس المساحة.
يعد هذا العامل مهماً في البلدان ذات المساحات المحدودة مثل البحرين ولبنان، أو الدول ذات التكلفة العالية للأراضي أو ذات الأماكن المحدودة المناسبة لتطبيقات الطاقة الشمسية.
3.تخفيض السعر المتكافئ الكهرباء المنتجة (LCOE)
دفع الانتقال إلى نظام المناقصات لمحطات الطاقة الشمسية إلى توليد ضغط كبير على المطورين لتقديم أخفض سعر متكافئ للكهرباء (LCOE).
سعر الكهرباء بشكل متكافئ (LCOE) = تكلفة المشروع – حوافز الاستثمار + تكاليف الصيانة و التشغيل + تكاليف القروض \ الإنتاج المتوقع خلال دورة حياة المحطة
كما نلاحظ من المعادلة، فإن تحقيق أدنى سعر للكهرباء يتم إما بتخفيض التكاليف أو بزيادة الإنتاجية من نفس النظام وهذا ما جعل أنظمة التتبع الشمسية الخيار المفضل لمطوري المشاريع الكبيرة وذلك لزيادة إنتاجية المحطة بشكل كبير.
كما أن انتشار تقنية الألواح الشمسية ذات الوجهين (Bifacial) في المشاريع الكبرى في المنطقة العربية أدى إلى زيادة أهمية المتتبع الشمسي. وتم اثبات ذلك في دراسة تم نشرها في مجلة Joule البحثية حيث تمت دراسة الجدوى الاقتصادية لدمج المتتبع الشمسي مع الألواح ثنائية الوجه و أحادية الوجه أيضاً.
أوضحت النتائج بأن المحطات بألواح ثنائية الوجه «Bifacial panels» وأنظمة تتبع أحادية المحور «Single Axis Trackers» حققت أدنى قيم «LCOE» في 93.1٪ من إجمالي مساحة الأرض، في حين حققت المحطات بألواح أحادية الوجه «Monofacial Panels» وأنظمة التتبع أحادية المحور «Single Axis Trackers» ثاني أدنى قيم «LCOE» بالنسبة لـ 87.9٪ من إجمالي مساحة الأرض.
ولهذا السبب، تعد أنظمة التتبع الشمسي أحد الحلول المحورية في تحقيق التكلفة الأخفض للكهرباء في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة على مستوى المرافق الخدمية.
4.تحقيق جودة أعلى للكهرباء
جانب آخر مهم للغاية يجب التأكيد عليه هو أنه لا يزداد إنتاج الطاقة فحسب عند استخدام أنظمة التتبع الشمسي، بل تحسن هذه الأنظمة أيضًا منحني توليد الطاقة وتجعله أكثر استقراراً. فباستخدام التتبع الشمسي، يمكن تمديد وقت الطاقة القصوى المتاحة وبالتالي إنتاج المزيد من الساعات في اليوم بسعة أكبر.
فكما تشاهدون في الشكل التالي، إن استخدام المتتبع الشمسي ساعد على الوصول المبكر للطاقة القصوى من النظام في اليوم وساعد في الحفاظ على هذه الطاقة القصوى لفترة أطول قبيل ساعات المغيب مما ساهم في استقرار التوليد في المحطة لفترة أطول.
Image Source: Microware Technologies Private Limited
5.تحقيق أسعار تفضيلية للكهرباء
تقدم بعض شركات الكهرباء في بعض الدول أسعاراً تفضيلية للكهرباء المنتجة خلال ساعات ذروة الطلب على الشبكة الكهربائية سواء في الصباح الباكر أو في ساعات المغيب. وبما أن المتتبع الشمسي يساهم في تعظيم إنتاجية النظام الشمسي في تلك الفترات بالذات، فان العائد المادي لإنتاج المحطة يمكن بأن يتعاظم بشكل كبير في حال القدرة على توليد الكهرباء بشكل مبكر في الصباح أو متأخر في فترة ما بعد الظهر.
أنظمة التتبع من ترينا سولار (TrinaTrackers)
قامت ترينا سولار بالاستحواذ على شركة (Nclave) المتخصصة بتصنيع أنظمة التتبع الكهروضوئية تدريجياً على مدار الأعوام منذ 2017 وحتى 2020 حيث أعلنت حينها عن تحويل اسم الشركة ليصبح (TrinaTrackers)، وذلك لثقتها بتوجه قطاع الطاقة الشمسية للاعتماد على أنظمة التتبع الكهروضوئية بشكل أكبر.
ومن ثم أطلقت ترينا سولار نظامي تتبع في عام 2021 هما Agile 1P وVanguard 2P واللذان يعتبران نتيجة لأعوام من البحث والخبرة لدى ترينا سولار فيما يتعلق بتوافق أنظمة التتبع الشمسية مع ألواحها الكهروضوئية وخاصة سلسلتها المميزة Vertex وVertex S.
ميزات أنظمة التتبع من ترينا سولار
قابلية التمويل العالية
تتمتع أنظمة التتبع من ترينا سولار بقابلية التمويل العالية وفقاً لتقارير (DNV) والتي أجرت العديد من الاختبارات على أنظمة التتبع من ترينا سولار حيث يتم تقييم أنظمة التتبع وفقاً للمواد المُصنعة، الشهادات الحائزة عليها، التصميم المناسب لموقع المنظومة، وسهولة الصيانة والتشغيل.
كما قامت مخابر DNV بتقييم عملية ضبط الجودة في المصنع بالإضافة للتأكد من إرشادات ضبط الجودة والتحكم بها، والصحة والسلامة، والمواد، واللوجستيات، وخدمات ما بعد المبيع.
ويقوم المخبر بتقييم شروط كفالة المنتج واستمراريتها. وبالإضافة لذلك، ينظر المخبر في تقارير التشغيل لأنظمة التتبع وتاريخ الشركة.
قدرة عالية على تحمل الرياح
تم إخضاع أنظمة التتبع من ترينا سولار لأهم وأصعب اختبارات تيارات الرياح (مثل RWDI، CPP) لضمان قدرتها على التحمل والصمود في وجه العواصف وتحمل الدوامات الهوائية (Vortex) التي قد تتشكل خلف حاملة النظام ومن الممكن أن تؤدي إلى اقتلاعه وتلفه، بالإضافة للعديد من أنظمة المحاكاة.
مرونة عالية
تم إضافة مفصل متحرك (cardan) بين قضبان نقل الحركة بين محرك النظام ومساند الألواح، مما يمنح النظام مرونة عالية في الحركة ويدعم المنظومة ويتميز بسهولة تركيبه.
معدات مساعدة
تُرفق أنظمة التتبع من ترينا سولار بمعدات خاصة تسهل من العمل وتساعد في زيادة كفاءة عمل نظام التتبع، مثل المحمل الكروي سهل التركيب والمزود بطبقة بوليميرية مقاومة لتأثير أشعة الشمس مما يقلل من تكاليف الصيانة. كما يتم ارفاق نظام تعديل تلقائي لتقليل تكاليف الأخطاء والضياعات مما يساهم في زيادة ثبات المشروع حوالي 30%.
وقدمت ترينا سولار ملاقطاً مبتكرة بما يعرف حالياً باسم TrinaClamp والتي تُمثل عنصر تثبيت جديد للألواح الشمسية على أجهزة التتبع، وتؤكد الشركة بأن الملاقط هذه تساهم في تقليل وقت التثبيت لأكثر من 50%.
تساهم هذه المعدات في تقليل الحاجة للمعايرة أثناء التثبيت، وتقليل الإجهاد على العوارض، بالإضافة لزيادة القدرة على تحمل المزيد من الصفوف.
أنواع أنظمة التتبع من ترينا سولار
أنظمة تتبع Agile 1P
جهاز تعقب مزدوج الصف المدفوع بمشغل خطي يتم تثبيت لوح شمسي واحد بشكل عامودي أو لوحين بشكل أفقي على محوره. يتم تنفيذ نقل الحركة إلى كلا الصفين عن طريق أجهزة الدفع والرافعات. ويمكن لأجهزة الدفع دعم وظيفة المشغل الخطي أيضًا.
لمعرفة المزيد عن Agile 1P.
أنظمة تتبع Vanguard 2P
جهاز تعقب فردي الصف يتم تثبيت لوحين شمسيين بشكل عامودي على محوره. يمكن للمحرك متعدد النقاط مع وظيفة القفل الذاتي على كل محرك أن يقلل بشكل فعال من تأثير العواصف. كما يساعد تقصير مسافة نقل عزم الدوران على تحسين كفاءة نقل القوة بشكل فعال وكذلك يقلل من انحراف الزاوية.
لمعرفة المزيد عن Vanguard 2P.