أفضل تخطيط لتركيب الهياكل الثابتة المائلة للوحدات الثنائية الوجهية على الأراضي الصناعية

حدد هدف تخطيط التركيب الثنائي الوجهية ومساحة الأرض القابلة للاستخدام

الطاقة الكلية للموقع والعائد المحدد (Specific Yield) يجيبان عن أسئلة مختلفة

قرّر ما إذا كان الهدف من المشروع هو تعظيم الطاقة السنوية من قطعة أرض ثابتة، أم تحقيق هدف طاقي مطلوب بتكلفة مقبولة، أم تعظيم قيمة الكهرباء وفق تعريفة كهربائية معينة. وهذه أهداف مقارنة مختلفة. فإذا كان الهدف هو الطاقة السنوية الكلية للموقع، فاستخدم الكيلوواط-ساعة التيار المتناوب (AC kWh) المُسلَّمة من المصفوفة بأكملها. ولا ترتّب تخطيطات التركيب استنادًا فقط إلى الكيلوواط-ساعة لكل كيلوواط مركَّب.

ابدأ بالمنطقة التي يمكن أن تشغلها المصفوفة فعليًّا

ارسم المنطقة القابلة للبناء بعد استبعاد المسافات الإلزامية للانسحاب (setbacks)، وطرق الوصول، وممرات تصريف المياه، والممرات الخاصة بالمرافق، ومناطق المعدات. وفي المواقع الصناعية العاملة، خصّص المسارات اللازمة لمركبات الصيانة وللنشاط التجاري القائم. أما المنطقة المستطيلة المحسوبة بناءً على عدد الوحدات فهي ليست تخطيط موقع كامل.

احتفظ بالشروط الإنشائية والإنشائية الخاصة بالأساسات والكهربائية كمتطلبات أولية. فالتقدير الطاقي المُرضي لا يؤهل هيكل تركيب لا يفي بالأحمال المطلوبة للمشروع، أو أساسًا لا يناسب طبيعة التربة.

قارن معًا بين المسافة بين الصفوف (Row Pitch) وزاوية الميل وارتفاع الهيكل عن سطح الأرض

استخدم أبعاد تخطيط واضحة وغير غامضة

المسافة بين الصفوف (Row pitch) هي البعد بين نقطتين متناظرتين على صفوف متتالية، ويُقاس في الاتجاه العمودي على الصفوف. وهي تختلف عن الفراغ الواضح بين الحواف المتوقعة لجدولين. وتحدد المسافة الحرّة (Clearance) بأنها البعد من سطح الأرض إلى جزء محدَّد من الجدول؛ وفي المخطط التوضيحي أدناه، هي أدنى حافة للوحدة. أما الاقتراح الذي يذكر فقط «الارتفاع» فهو غير واضح من حيث المرجع المقصود.

يزيد زيادة الميل من التظليل بين الصفوف ويغيّر مساحة الأرض المرئية من الجهة الخلفية للوحدة. ويزيد زيادة الارتفاع من مجال الرؤية من الجهة الخلفية والهيكل المادي. أما تغيير الزاوية فيُعدّل هندسة الإضاءة الشمسية من الجهة الأمامية، وطول ظلال الصفوف، وحجم الحيز الذي يشغله الهيكل. لذا يُوصى بنمذجة التوليفة الكاملة بدلًا من تعديل بعد واحد فقط مع افتراض أن التأثيرات الأخرى تبقى ثابتة.

نسبة تغطية الأرض (GCR) واتجاه الوحدات تتطلبان استخدام الهندسة الفعلية.

يستخدم نموذج مستشار الأنظمة (SAM) نسبة تغطية الأرض (GCR) في كلٍّ من حسابات التظليل الذاتي والإشعاع الساقط على الجهة الخلفية. وفي حالة الصفوف المنتظمة، تُعرَّف هذه النسبة بأنها طول المقطع العرضي المائل للهيكل مقسومًا على المسافة بين الصفوف. ولا يجوز استبدال عرض الممر الواضح أو استخدام نسبة تغطية أفقية بشكل ضمني. ويجب توضيح التعريف المستخدم في البرنامج مع إدخال البيانات.

قارن بين ترتيب الوحدات بالوضع العمودي والوضع الأفقي باستخدام أبعاد الوحدة الفعلية والمواقع المسموح بها لتثبيت المشابك والأعضاء الداعمة للهيكل. فتغيير الاتجاه يؤثر في هندسة الهيكل ويُغيّر احتمال وجود عوائق خلفية. ولا يوجد اتجاه واحد يتفوق في جميع الحالات؛ إذ يختلف الأداء باختلاف نوع الوحدة والهيكل وموقع المشروع.

خذ في الاعتبار معامل انعكاس سطح الأرض والعوائق الموجودة خلف الوحدات

استخدم سطح الأرض الذي سيُحافظ عليه الموقع فعليًّا.

تستقبل الوحدات ثنائية الوجه الضوء على كلا وجهيها، لكن الإشعاع الساقط على الجهة الخلفية ليس متجانسًا. وتحدد مجموعة سانديا لنمذجة أداء الألواح الكهروضوئية (PVPMC) هندسة المصفوفة، والمكونات القريبة من هيكل الدعم والمعدات المجاورة، وانعكاسية السطح كعوامل مؤثرة. فالسطح الأرضي اللامع في صورة تسويقية لا يُعتبر مدخلًا نموذجيًّا للطاقة لموقع مختلف.

استخدم ملفًّا موثوقًا لانعكاسية سطح الأرض (الألبيدو) يعكس الواقع التشغيلي للسطح. فالتربة والنباتات والأسفلت والثلوج ومعالجات السطح المخطط لها تتطلب افتراضات مختلفة. وينبغي تقييم التغيرات الموسمية وحالة الانعكاسية المنخفضة إذا كان من الممكن أن تؤثر في الاختيار. ولا يجوز افتراض أن السطح العاكس الجديد سيبقى نظيفًا أو دون تغيير طوال عمر المشروع.

نمذج الهيكل الواقع خلف الوحدات.

اشمل في النموذج القضبان والكمرات من الجهة الخلفية وإدارة الكابلات والمعدات القريبة، وبمستوى تفصيل مناسب للنموذج. واسأل نفسك: ما الذي يمثله النموذج حقًّا؟ وما الذي يقدّره تقريبيًّا؟ فقد يؤدي الاعتماد على مكاسب خلفية موحدة بسيطة إلى إهمال عدم تجانس الإضاءة وتأثيرها الكهربائي. وتقدّم مجموعة أدوات NLR bifacial_radiance نمذجة هندسية لهذه التأثيرات، لكن استخدام هذه الأداة يتطلب مع ذلك مدخلات موثوقة.

احتفظ بالأعضاء المطلوبة هيكليًّا في التخطيط. فإذا كانت العوائق الخلفية ذات أهمية كبيرة في الأداء، فقيّم بديلًا معتمدًا بالتشاور مع المصمم. فإزالة دعامة من رسمة الطاقة لا تجعل التغيير في هيكل الدعم مقبولًا.

مثال: عائد أعلى لكل كيلوواط، لكن طاقة أقل من الموقع الكلي

عدّ الصفوف ضمن العمق القابل للاستخدام.

افترض منطقة افتراضية مستوية للتركيب بعمق قابل للاستخدام في الاتجاه الشمالي–الجنوبي قدره ٦٠ مترًا بعد ترك المساحات المطلوبة للوصول المحيطي والتصريف. استخدم ترتيبًا من نوع «٢P»: وحدتان عموديتان، طول كل منهما ٢,٢ متر، مع فجوة بينهما قدرها ٢٥ مم، ما يعطي طول الطاولة على المنحدر مقدار ٤,٤٢٥ متر. ويتكوّن كل صف شرقي–غربي من ٥٠ عمودًا، وكل عمود يحتوي وحدتين شمسيتين سعة كل منهما ٥٠٠ واط، أي ما مجموعه ١٠٠ وحدة؛ ونفترض أن الترتيب الشرقي–الغربي والوصول إليه يتناسبان بالفعل مع المخطط. وكلا التصميمين يستوفي نفس المتطلبات الإنشائية والأساسية وصيانة التشغيل والكهربائية. احتفظ بزاوية الميل عند ٢٠° وارتفاع الحافة السفلى الدنيا عند ٠,٨ متر في كلا التصميمين؛ واستخدم مسافة تباعد صفوف قدرها ٦,٠ أمتار للتصميم (أ) و٦,٧ أمتار للتصميم (ب).

عمق الطاولة الأفقية يساوي ٤,٤٢٥ × جتا(٢٠°) = ٤,١٥٨ م. وعدد الصفوف يُحسب بالعلاقة: ⌊(٦٠ − ٤,١٥٨) ÷ البُعد بين الصفوف⌋ + ١، حيث تُقرّب الدالة ⌊ ⌋ لأسفل إلى أقرب عدد صحيح. ويستوعب التصميم (أ) ١٠ صفوف و(ب) ٩ صفوف، أي ١٠٠٠ و٩٠٠ وحدة ضوئية على التوالي. أما للمقارنة من حيث الطاقة، فيُفترض بشكل منفصل أن المخرجات السنوية هي ٧٠٠ ميغاواط·ساعة تيار متردد للتصميم (أ) و٦٧٥ ميغاواط·ساعة تيار متردد للتصميم (ب). وتتضمن هذه القيم خسائر العاكس والأسلاك، ولا تشمل أي تخفيض في الإنتاج (Curtailment)، كما أنها لا تُستنتج من البُعد بين الصفوف وحده. وللمقارنة بين مشروعيْن، يجب استخدام نفس بيانات الطقس ونموذج الوحدة الضوئية وقيمة الانعكاسية (Albedo) وأساليب حساب الخسائر، مع مراعاة الهندسة الفعلية لكل تخطيط والتصميم الكهربائي الخاص به.

اختر التخطيط الذي يحقق الهدف المذكور

يبلغ السعة الاسمية لـ A من الطاقة الكهربائية المستمرة (DC) 1000 × 0.5 = 500 كيلوواط، بينما تبلغ سعة B 450 كيلوواط كهربائية مستمرة. وبقسمة الطاقة الكهربائية التناوبية (AC) السنوية على السعة المركَّبة من الطاقة الكهربائية المستمرة، نحصل على إنتاجية محددة قدرها 1400 كيلوواط·ساعة/كيلوواط كهربائية مستمرة لـ A و1500 كيلوواط·ساعة/كيلوواط كهربائية مستمرة لـ B. وتُستخدم كل كيلوواط مركَّبة في B بكفاءة أعلى، لكن A توفر طاقة كهربائية تناوبية سنوية إضافية قدرها 25 ميغاواط·ساعة من نفس القطعة الأرضية.

اختر التخطيط A إذا كان الهدف الرئيسي للمالك هو تحقيق أقصى طاقة كهربائية تناوبية سنوية من هذه القطعة الأرضية. أما اختيار التخطيط B لمجرد أن إنتاجيته المحددة أعلى، فهو يجيب عن سؤالٍ مختلفٍ تمامًا. ولا يُعد هذا المعيار مؤشرًا على التصميم الأكثر ربحية: إذ لا تزال تكاليف المعدات والتركيب والصيانة، بالإضافة إلى التعريفة الكهربائية وتوقيت التوريد، عوامل حاسمة.

أعد تقييم النتيجة إذا كانت هناك قيود على القدرة التصديرية تقلل الإنتاج الإضافي للتخطيط A، أو إذا اختلفت قيمة الطاقة بحسب وقت اليوم، أو إذا أدَّت افتراضات أكثر واقعية حول معامل الانعكاس (الألبِدو) والظلال إلى عكس المجموع الكلي للطاقة السنوية. وإذا حقَّق كلا التخطيطين هدفًا ثابتًا من الطاقة، فقارن تكلفة تحقيق هذا الهدف بدلًا من افتراض أن الترتيب الأكبر يظل الخيار الأفضل دائمًا.

مرّر للعرض الكامل للجدول.

حدد بدقة تخطيط تركيب الهياكل الثنائية الوجهية الذي قمت بمقارنته فعليًّا

الحفاظ على اتساق نموذج الطاقة ورسم التثبيت

يجب تضمين الوحدة الشمسية المُعتمدة، وهندسة الطاولة، والميل، والمسافة بين الصفوف (البِتْش)، والارتفاع الأدنى للحافة في رسم التخطيط. كما يجب إدراج الفروق ذات الصلة في تضاريس الموقع، وأعضاء نظام التثبيت، ومسارات الكابلات. ويجب أن يصف كلٌّ من نموذج الطاقة والمقترح الإنشائي نفس الترتيب؛ إذ لا يمكن لتقدير طاقي يفترض انفتاح الوجه الخلفي أن يبرر ترتيب دعم ماديًا مختلفًا.

الحفاظ على مواقع دعم الوحدة الشمسية وسهولة الوصول للصيانة

ينبغي تضمين مواقع دعم الوحدة الشمسية المسموح بها ومواقع تثبيتها في مواصفات نظام التثبيت. ويجب التأكد من بقاء سهولة الوصول أثناء التركيب والصيانة قابلة للتنفيذ بعد إدخال الأساسات والمعدات الكهربائية وتصريف مياه الموقع. فزيادة الضوء النظري على الوجه الخلفي لها قيمة عملية ضئيلة إذا تعذَّر التحكم في الغطاء النباتي أو صعُب صيانة المكونات.

اطلب ملخَّص مقارنة يوضح إجمالي الطاقة الكهربائية المتناوبة السنوية، والسعة الكهربائية المستمرة المركَّبة، والأرض القابلة للاستخدام، وأهم الافتراضات في النموذج، والحساسية التي قد تؤدي إلى تغيير الخيار المختار. واحفظ مع هذا الملخَّص نسخة النموذج الأصلي ونسخة التخطيط المُعتمدة مع رقم المراجعة الخاص بها. فهذا أفيد بكثير من ذكر نسبة واحدة غير مدعومة لمكاسب الطاقة ثنائية الوجه.

الأسئلة الشائعة

الأساس التقني ونطاق المصدر

مختبرات سانديا الوطنية، نماذج أداء الألواح الشمسية ثنائية الوجه (Bifacial PV Performance Models)، والتي تفتتح مناقشة الإشعاع الخلفي المكاني، وأنظمة تركيب الألواح (Racking)، والانعكاسية (Albedo)، وتاريخ التحقق منها: ١٩ أكتوبر ٢٠٢٦.

دليل المساعدة الإلكتروني لنموذج مستشار الأنظمة (System Advisor Model)، القسم المعنون «تصميم النظام»، تحت العناوين الفرعية «نسبة تغطية الأرض (GCR)» و«مساحة الأرض»؛ ومختبر الأبحاث الوطني (NLR)، مجموعة أدوات نمذجة الإشعاع والأداء للألواح الشمسية ثنائية الوجه، القسم المعنون «منهجية النموذج»، وتاريخ التحقق منها: ١٩ أكتوبر ٢٠٢٦. وتدعم هذه المصادر المتغيرات ومنهجية النمذجة المستخدمة، وليس القيم التقديرية للطاقة في المثال المذكور، ولا تُقدِّم تخطيطًا مثاليًّا عالميًّا.