ملخص:
تعرُض هذه المقالة أهم المعايير العالمية والاختبارات المستخدمة لتحديد كفاءة الألواح الشمسية، ومدى تطابق مواصفاتها مع اللوحة الاسمية المرفقة بها.
مقدمة:
يمتلك بعض الاختصاصين والعاملين في مجال الطاقة الشمسية القدرة على تحديد بعض أنواع ألواح الطاقة الشمسية ذات الكفاءة الرديئة وذلك عن طريق الفحص البصري لتوصيل الخلايا داخل اللوح، أو بفحص علبة التوصيل على الوجه الخلفي للوح وغيرها من الطرائق المستخدمة. ولكن هذه الخبرة تعد غير كافية في ظل دخول العديد من الشركات الناشئة في مجال تصنيع الألواح الشمسية. ومن هنا لابد من مرجعية محددة سواءً للمستثمرين أو المصنعين على حدٍ سواء، من أجل تحديد كفاءة هذه الألواح واعتماديتها.
اللجنة الكهروتقنية الدولية: (IEC: International Electrotechnical Commission)
تعتبر هذه اللجنة أحد أهم المرجعيات العالمية المعنية بوضع ونشر المعايير الدولية في مجال الكهرباء والإلكترونيات. وقد قامت هذه اللجنة منذ بدء انتشار استخدام الألواح الشمسية بوضع وتطوير المعايير الخاصة بفحص واختبار هذه الألواح.
يُعد معيارَي IEC61215 والـ IEC61730 من أهم المعايير العالمية لتحديد كفاءة الألواح الشمسية وإعطائها شهادات الاعتماد المطلوبة.
أهمية معيارَي IEC61730 وIEC61215؟
يعبِّر هذان المعياران عن قدرة الألواح الشمسية على العمل بالكفاءة المطلوبة عند الظروف الجوية المختلفة من رطوبة وحرارة واجهادات ميكانيكية وغيرها من ظروف التركيب المختلفة التي تتعرض لها الألواح الشمسية. كما يساعد هذان المعياران في التنبؤ بالعمر الزمني للوح وخصائصه المتوقعة خلال كامل فترة الاستثمار.
تعتبر الألواح الشمسية متوافقة مع هذه المعايير عندما تتجاوز مجموعة من الاختبارات المحددة مسبقا ضمن ظروف خاصة.
ماهي الاختبارات المحددة ضمن هذه المعايير؟
يتم اجراء مجموعة من الاختبارات على عينات عشوائية من مجموع الألواح المراد اختباراها، وتجرى هذه الاختبار بشكل متسلسل وضمن ظروف اختبار محددة وفق كل من هذه المعايير. يُحكم على نجاح هذه الاختبارات عن طريق مقارنة النتائج والمعاملات المختلفة للتجربة مع القيم المرجعية المحددة، كما يتم مقارنة منحنيات الأداء قبل وبعد هذه الاختبارات، ويتوجب ألا يتراجع أداء الألواح عن القيم الحدية المسموحة بها.
وتعتبر الاختبارات الآتية أهم الاختبارات المحددة وفق المعيارين السابقين:
- الفحص البصري (Visual inspection)
- تحديد الاستطاعة العظمى (Maximum power determination)
- اختبار العازلية (Insulation test)
- قياس المعامل الحراري (Measurement of temperature coefficients)
- اختبار الأداء عند درجة حرارة التشغيل الاسمية للوح (NMOT: Nominal Module Operation Temperature)
- اختبارات الأداء عند الظروف القياسية (Performance at STC)
- اختبارات الأداء عند الإشعاع المنخفض (Performance at low irradiance)
- اختبار التعرض للظروف الخارجية (Outdoor exposure test)
- اختبار احتمال النقاط الساخنة (Hot-spot endurance test)
- اختبار التعرض للأشعة فوق البنفسجية (UV preconditioning test)
- اختبار الدورات الحرارية (Thermal cycling test)
- اختبار الرطوبة والتجميد (Humidity-freeze test)
- الاختبار الحراري في الظروف الرطبة (Damp heat test)
- اختبار المتانة للطرفيات الموصلة اللوح (Robustness of terminations)
- اختبار التيارات التسريبية في الظروف الرطبة (Wet leakage current test)
- اختبار الحمل الميكانيكي الساكن (Static mechanical load test)
- اختبار التعرض لحبيبات البرد (Hail test)
- اختبار ديودات العبور (Bypass diode testing)
- اختبارات الاستقرار (Stabilization)
- الاختبار الميكانيكي للحمولة الديناميكية الدورية (Cyclic (dynamic) mechanical load test)
- اختبار التقادم الناجم عن التوتر (Potential induced degradation test)
- اختبار الانحناء (Bending test)
- اختبار اللهب (Fire test)
- اختبار درجة الحرارة (Temperature test)
- اختبار القابلية للاشتعال (Ignitability test)
يوضح الجدول الآتي الغاية من أجراء بعض الاختبارات السابقة
بالإضافة إلى الاختبارات السابقة والتي غالبا ما تعتبر أكثر من كافية لإعطاء الاعتمادية للجهة المصنعة للألواح، يتم غالباً إجراء بعض الاختبارات الإضافية عند الرغبة في استخدام هذه الألواح ضمن حالات عمل خاصة، حيث غالبا ًما يطلب إجراء اختبار رزاز الملح (Salt Spray) على سبيل المثال للألواح المطلوب تركيبها على وجه المياه (floating PV system) أو في المناطق الثلجية.
كما قد يطلب في كثير من الأحيان توافق الألواح مع معايير أخرى مثل IEC63126 و IEC62790وIEC62852 ، وذلك عند الحاجة لاستخدام ألواح الطاقة الشمسية في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة وعند عدم وجود تهوية مناسبة للألواح.
إحدى الحجرات الحرارية (climate chamber) المستخدمة لإجراء اختبار الدورات الحرارية
أحد ألواح الطاقة الشمسية عند تعرضه لاختبار اللهب
مجموعة من الخلايا الشمسية عند تعرضها لاختبار الانحناء
الخلاصة:
تشكل المعايير السابقة الضمان لتحقيق الاستثمار الآمن في مجال الطاقة الشمسية، ولذلك يجب البحث والتدقيق جيداً في منشأ ألواح الطاقة الشمسية قبل الاقدام على شرائها.
المراجع
IEC. (2016). IEC 61730-2. Photovoltaic (PV) module safety qualification –Part 2: Requirements for testing , (p. 30)
IEC. (2021). IEC 61215-2. Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval –Part 2: Test procedures, (p. 21)
Kim, J., Rabelo, M., Parvathi Padi, S., Yousuf, H., Chel Cho, E., & Yi, J. (2021). A Review of the Degrada tion of Photovoltaic Modules for Life Expectancy. energies
