الاختلافات بين أنظمة التتبع الشمسي وأنظمة الطاقة الشمسية الثابتة

عند إنشاء محطات توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية، فإن اختيار نظام دعم الطاقة الشمسية يحدد بشكل مباشر كفاءة توليد الطاقة والعوائد طويلة المدى للمحطة. وحاليًّا، يمكن تقسيم المعدات السائدة في السوق إلى فئتين: أنظمة تتبع الطاقة الشمسية والأنظمة الثابتة للطاقة الشمسية. وغالبًا ما يجد العديد من المستخدمين صعوبة في اتخاذ قرار بشأن النظام الأنسب عند إنشاء محطة طاقة شمسية كهروضوئية. وفي الواقع، لا توجد اختلافات كبيرة بين النظامين من حيث الهيكل العام والسيناريوهات الملائمة وفترة الخدمة. أما الاختلاف الجوهري فيكمن في كفاءة توليد الطاقة، ويتمثل العامل الرئيسي المؤثر في حجم الطاقة المُولَّدة في تركيب جهاز متتبع للطاقة الشمسية الاحترافي أم لا.

نظام الطاقة الشمسية الثابت هو التكوين الشائع الاستخدام في محطات الطاقة الكهروضوئية التقليدية. وبعد تركيب المعدات، يبقى ميل الألواح الشمسية واتجاهها ثابتًا بشكل دائم ولا يمكن تعديلهما وفقًا لموقع الشمس. فخلال فترة سطوع الشمس اليومي، لا تتلقى الألواح الشمسية أشعة شمسية مباشرة عمودية إلا في فترة الظهر. أما في ساعات الصباح الباكر والعصر، وكذلك أثناء التغيرات في زوايا ارتفاع الشمس عبر الفصول المختلفة، فإن زاوية استقبال الضوء من قِبل الألواح الكهروضوئية تنحرف، ما يؤدي إلى هدرٍ كبيرٍ في موارد الضوء. وهذه هي السبب الجوهري الذي يجعل إنتاج الطاقة في هذا النظام محدودًا دائمًا. ومن مزايا هذا النظام بساطة هيكله، وانخفاض تكلفته، وسهولة صيانته لاحقًا، ما يجعله مناسبًا لمحطات الطاقة الكهروضوئية المنزلية الصغيرة ولسيناريوهات توليد الطاقة البسيطة التي تتوفر فيها ظروف إضاءة متجانسة.

على النقيض من ذلك، فإن أكبر ميزة للنظام التتبعي الشمسي تكمن في زيادة كبيرة في إنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وهذه هي أيضًا السبب الجوهري الذي يجعل هذا النظام يُختار على نطاق واسع في مشاريع الطاقة الشمسية الصناعية والتجارية. ويُزوَّد هذا النظام بمُتتبِّعات طاقة شمسية عالية الأداء، والتي يمكنها اكتشاف مسار حركة الشمس بدقة في الوقت الفعلي، وضبط زاوية وتوجيه الألواح الكهروضوئية تلقائيًّا وفقًا لوقت شروق الشمس وغروبها والتغيرات الموسمية، مما يسمح للألواح الشمسية بالحفاظ دائمًا على أفضل زاوية ميل طوال اليوم، وبالتالي تحقيق أقصى استفادة ممكنة من موارد الطاقة الشمسية، وتحسين كفاءة استخدام الضوء بشكل كامل مقارنةً بالنظام الثابت.

تختلف أنواع دعائم تتبع الطاقة الشمسية المتوفرة في السوق من حيث ملاءمتها لسيناريوهات مختلفة، وتتفق على وجود فروق كبيرة في مكاسب توليد الطاقة. ويمكن لدعائم تتبع الطاقة الشمسية أحادية المحور الشائعة أن تزيد من إنتاج الطاقة بنسبة ٢٠٪–٣٠٪، بينما تتميّز دعائم تتبع الطاقة الشمسية ثنائية المحور بدقة أعلى، ويمكنها أن ترفع إنتاج الطاقة بنسبة تصل إلى ٣٥٪–٤٥٪. وبالمقارنة مع نظام الدعم الثابت، حقّقت كفاءة توليد الطاقة قفزة نوعية. ولذلك فإن تركيب نظام تتبع للطاقة الشمسية يُعد خياراً اقتصادياً للغاية لمزارع الطاقة الكهروضوئية الصناعية والتجارية ذات المساحات الواسعة والتي تسعى لتحقيق عوائد عالية على المدى الطويل، وكذلك للمحطات الأرضية الكبيرة الحجم.

وباستثناء الفرق الجوهري في كفاءة توليد الطاقة، لا يوجد فرقٌ كبيرٌ بين النظامين الكهروضوئيين. وكلاهما يستخدم وحدات كهروضوئية ناضجة وهياكل واقية، ويتمتعان بأداء أساسي مثل مقاومة الرياح وحماية المطر ومقاومة التآكل، كما أنهما مناسبان للبيئات الخارجية المعقدة، ويمتلكان عمومًا نفس العمر الافتراضي. كما أن إجراءات الصيانة وأساليب تشخيص الأعطال متشابهة جدًّا.

وفي الختام، يعتمد الاختيار بين النظامين بشكلٍ جوهري على متطلبات المستخدم لتوليد الطاقة وميزانيته. فالذين يبحثون عن تكلفة منخفضة وتركيب بسيط يمكنهم اختيار النظام الثابت؛ أما من يرغبون في الاستفادة القصوى من موارد الضوء وزيادة حجم توليد الطاقة والعائد على المدى الطويل، فيمكنهم تركيب نظام تتبع شمسي مزودٍ بمُتتبِّع شمسي احترافي. وباستخدام دعامات عالية الجودة لتتبع الطاقة الشمسية، يُعَدُّ هذا الحل الاحترافي أكثر فاعليةً وميزةً.