رقص خورشیدی با باد: آینده انرژی پاک!

رشد سریع انرژی خورشیدی در جهان

انرژی خورشیدی در حال حاضر سریع‌ترین بخش در حال رشد انرژی در سطح جهانی است. نیروگاه‌های فتوولتائیک خورشیدی، نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند و پتانسیل وسیع آن‌ها برای تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی را به یکی از ارکان اصلی ابتکار “صفر emissions تا سال 2050” تبدیل کرده است. این ابتکار به دنبال کاهش انتشار دی‌اکسید کربن به صفر تا سال 2050 است.

تأثیر باد بر شبکه‌های انرژی خورشیدی

باد تأثیرات مثبت و منفی بر شبکه‌های انرژی خورشیدی دارد. از یک سو، باد به حفظ عملکرد پنل‌های خورشیدی کمک می‌کند و با از بین بردن تجمع گرد و غبار، کارایی آن‌ها را افزایش می‌دهد. همچنین، از آنجا که پنل‌های خورشیدی معمولاً با گرم شدن کارایی خود را از دست می‌دهند، جریان باد بر روی سطح پنل‌ها باعث افزایش خنک‌کنندگی و کارایی می‌شود.

با این حال، پنل‌های باریک در برابر بادهای شدید آسیب‌پذیر هستند و ممکن است حتی به فروپاشی ساختاری و خرابی‌هایی منجر شوند که تعمیر آن‌ها ممکن است هفته‌ها طول بکشد. علاوه بر این، ادعاهای بیمه‌ای ناشی از آسیب‌پذیری پنل‌های فتوولتائیک در برابر شرایط جوی شدید به طور قابل توجهی با افزایش استفاده از انرژی خورشیدی افزایش یافته است.

چارچوب تصمیم‌گیری برای حفاظت از پنل‌های خورشیدی

در نشریه “فیزیک سیالات” که توسط AIP Publishing منتشر شده است، محققان مرکز شکل‌دهی مواد در دانشگاه PLS در سوفیا آنتیپولیس فرانسه، چارچوب منحصر به فردی برای تصمیم‌گیری در زمینه حفاظت از پنل‌های خورشیدی در برابر شرایط جوی شدید پیشنهاد کرده‌اند.

نوآوری در حفاظت از پنل‌های خورشیدی با استفاده از دینامیک سیالات و هوش مصنوعی

الی هاشم، نویسنده این مقاله، گفت: “با ترکیب دینامیک سیالات پیشرفته و هوش مصنوعی، فرصتی را برای **رفع** خطرات ناشی از باد به شیوه‌ای نوآورانه مشاهده کردیم و به تقویت تاب‌آوری سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر کمک کردیم.”

فاصله ردیف‌ها، ارتفاع از زمین و زوایای کج شدن، از جمله حوزه‌های اصلی تحقیقاتی هستند که تیم‌های پژوهشی به دنبال کاهش اثرات آسیب باد بر پنل‌های خورشیدی می‌باشند. پایه‌های ردیابی که پنل‌ها را برای حداکثر تابش نور خورشید می‌چرخانند، تا رسیدن به سرعت باد مشخصی در حال کار هستند. در این مرحله، پنل به موقعیت ذخیره‌سازی ایمن فرضی که موازی با زمین است، منتقل می‌شود. در حالی که این روش ذخیره‌سازی در برخی موارد مؤثر است، پنل‌ها در این حالت انرژی تولیدی خود را از دست می‌دهند و مهم‌تر از آن، معمولاً در برابر سرعت‌های بالاتر باد محافظت نمی‌شوند.

چارچوبی که تیم از آن استفاده می‌کند، شبیه‌سازی‌های پیشرفته باد را با یادگیری ماشین ترکیب می‌کند تا زوایای پنل‌های خورشیدی را در شرایط باد شدید بهینه‌سازی کند. برخلاف روش‌های قبلی که برای حفاظت از پنل‌ها توسعه یافته بودند، این روش جدید پنل‌ها را به عنوان تصمیم‌گیرندگان مستقل در نظر می‌گیرد و راه‌حل‌های خلاقانه و مبتنی بر داده را برای کاهش استرس شناسایی می‌کند که به‌طور قابل توجهی از محافظت‌های فعلی بهتر عمل می‌کند.

هاشم افزود: “این مانند آموزش دادن به پنل‌ها برای رقصیدن با باد است، به طوری که آسیب‌ها را به حداقل برسانند و در عین حال تولید انرژی را در شرایط باد شدید حفظ کنند.”

چارچوب تصمیم‌گیری برای حفاظت از پنل‌های خورشیدی، چالش‌هایی را برای شیوه‌های مهندسی سنتی ایجاد می‌کند. این چارچوب یک راه‌حل مقیاس‌پذیر برای افزایش تاب‌آوری در دنیای واقعی ارائه می‌دهد و در عین حال درهای جدیدی را برای سیستم‌های هوشمند و سازگار در چالش تولید انرژی با انتشار کربن صفر باز می‌کند.