انقلاب در انرژی خورشیدی: باد چگونه قاتل پنل‌ها می‌شود و راه‌حل نوین چیست؟

رشد چشمگیر انرژی خورشیدی و دردسرهای پیش رو

انرژی خورشیدی، بی‌شک، سریع‌ترین حوزه‌ی فعال در سطح جهانی است که روز به روز در حال گسترش است. نیروگاه‌های فتوولتائیک، با تبدیل نور خورشید به برق، ظرفیت بالقوه‌ی عظیمی برای تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر دارند و به همین دلیل به یکی از ارکان اصلی طرح رسیدن به صفر کربن تا سال 2050 تبدیل شده‌اند. این طرح، هدفش کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به صفر تا سال 2050 است.

نقش باد در عملکرد صفحات خورشیدی

باد، تأثیرات مثبت و منفی‌ای روی سامانه‌های تولید برق خورشیدی دارد. از یک طرف، باد به حفظ کارایی صفحات خورشیدی کمک می‌کند؛ چون با زدودن گرد و غبار، بهبود عملکرد آن‌ها را به دنبال دارد. همچنین، از آن‌جایی که صفحات خورشیدی معمولاً با گرم شدن از راندمان‌شان کم می‌شود، وزش باد روی سطح این صفحات، هم به خنک شدنشان کمک می‌کند و هم باعث افزایش بازدهی می‌شود.

اما از طرف دیگر، صفحات باریک در برابر بادهای شدید آسیب‌پذیرند و حتی ممکن است منجر به شکستگی‌های ساختاری شوند که تعمیرشان ممکن است هفته‌ها طول بکشد. علاوه بر این، ادعاهای بیمه ناشی از آسیب‌دیدگی صفحات فتوولتائیک در برابر شرایط جوی نامساعد، با افزایش استفاده از انرژی خورشیدی، به‌طور چشمگیری افزایش یافته است.

راهکار نوین محافظت از صفحات خورشیدی

در مجله‌ی Physics of Fluids که توسط انتشارات AIP منتشر می‌شود، محققان مرکز شکل‌دهی مواد در دانشگاه PLS در شهر سوفیا آنتیپولیس فرانسه، یک چارچوب تصمیم‌گیری عددی منحصربه‌فرد را برای حفاظت از صفحات خورشیدی در برابر شرایط جوی سخت ارائه داده‌اند.

ترکیب دینامیک سیالات و هوش مصنوعی برای نوآوری در حفاظت از صفحات خورشیدی

آقای الی هاشم، نویسنده‌ی این مقاله، می‌گوید: «با ترکیب دینامیک پیشرفته‌ی سیالات و هوش مصنوعی، ما فرصتی پیدا کردیم تا با رویکردی نوآورانه به چالش‌های ناشی از آسیب‌های ناشی از باد بپردازیم و به افزایش پایداری سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر کمک کنیم.» فاصله‌ی بین ردیف‌ها، ارتفاع از سطح زمین و زاویه‌ی کج شدن، از جمله متغیرهای کلیدی در تحقیقات بوده‌اند که گروه‌های پژوهشی برای کاهش اثرات مخرب باد بر صفحات خورشیدی به آن‌ها توجه کرده‌اند.

پایه‌های ردیابی که صفحات را برای دریافت حداکثر نور خورشید می‌چرخانند، تا رسیدن به یک سرعت باد مشخص به کار خود ادامه می‌دهند. در این نقطه، پنل‌ها به حالت امن ذخیره‌سازی که موازی با سطح زمین است، منتقل می‌شوند. هرچند این روش ذخیره‌سازی در برخی موارد مؤثر است، اما صفحات در این حالت تولید انرژی ندارند و از همه مهم‌تر، معمولاً در برابر بادهای شدید محافظت نمی‌شوند.

چارچوبی که این تیم از آن استفاده می‌کند، شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌ی وزش باد را با یادگیری ماشین ترکیب می‌کند تا زوایای صفحات خورشیدی را در شرایط باد قوی بهینه نماید. بر خلاف روش‌های قبلی که به‌منظور حفاظت از صفحات توسعه داده شده بودند، این روش جدید، صفحات را به‌عنوان تصمیم‌گیرندگانی مستقل در نظر می‌گیرد و راه‌حل‌های خلاقانه و مبتنی بر داده را برای کاهش تنش شناسایی می‌کند که به‌طور قابل‌توجهی از روش‌های حفاظتی کنونی بهتر عمل می‌کنند.

آقای هاشم اضافه کرد: «این کار مثل این است که به صفحات آموزش دهیم تا با باد برقصند، به‌طوری‌که آسیب‌ها به حداقل برسد و در عین حال تولید انرژی در شرایط بادهای شدید پایدار بماند.» چارچوب تصمیم‌گیری برای حفاظت از صفحات خورشیدی، چالش‌هایی را برای شیوه‌های مهندسی سنتی ایجاد می‌کند. این روش، یک راه‌حل قابل توسعه برای تقویت پایداری در دنیای واقعی ارائه می‌دهد و در عین حال، افق‌های جدیدی را برای سیستم‌های هوشمند و تطبیق‌پذیر در حوزه‌ی تولید انرژی با انتشار صفر کربن باز می‌کند.

“`