طور فريق بحثي دولي طريقة جديدة لتحديد ميل واتجاه (السمت) مجموعات الألواح الكهروضوئية المثبتة على الأسطح باستخدام بيانات القدرة التشغيلية فقط، مما يوفر بديلاً عملياً للسجلات المفقودة أو الخاطئة دون الحاجة لزيارات ميدانية.
تفاصيل الطريقة والاختبارات
اختبر الباحثون الطريقة على 17 نظاماً تجارياً على الأسطح في أستراليا باستخدام بيانات قدرة تيار مستمر مسجلة كل خمس دقائق لكل متتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT). استخدم الفريق نمذجة السماء الصافية عبر مكتبة pvlib وبيانات الطقس ERA5 لتقدير الإشعاع الشمسي على الألواح بزوايا ميل واتجاه مختلفة، ثم طبقوا خوارزمية تحسين لتحديد الاتجاه الذي يطابق أفضل إنتاجية مقاسة مع تعديل السعة الفعالة للنظام لتعويض الفقد في القدرة.
نتائج دقيقة لأنظمة غير مظللة
أظهرت النتائج أن الطريقة استعادت الميل بدقة تصل إلى درجتين تقريباً والسمت بأربع درجات تقريباً كخطأ وسطي للأنظمة غير المظللة باستخدام بيانات التيار المستمر وإحداثيات الموقع فقط. كما مكنت البيانات على مستوى MPPT من تحديد اتجاه كل مجموعة على حدة. تفوقت نمذجة السماء الصافية باستمرار على بيانات ERA5 التي أعطت أخطاء وسطية في الميل تتراوح بين 10 و12 درجة وفي السمت بين 48 و62 درجة للأنظمة غير المظللة.
تحديات الظل والزوايا المنخفضة
زاد الظل الجزئي من أخطاء السمت في نمذجة السماء الصافية من 4 درجات إلى 35 درجة عند استخدام دالة هوبر (Huber loss) ومن 15 إلى 27 درجة عند استخدام معامل التحديد R². عند زوايا ميل أقل من 5 درجات، أصبح تحديد السمت صعباً لأن اتجاه اللوحة له تأثير ضئيل على الإشعاع الساقط، مما يحد من تأثير هذه الأخطاء على تقديرات توليد الكهرباء.
خطوات مستقبلية لتحسين الدقة
أشار المؤلف المراسل هانرونغ هوانغ إلى أن الخطوة القادمة تركز على تقليل تأثير الظل الجزئي على دقة الاستعادة، وهو القيد الرئيسي للطريقة، وجعلها أكثر متانة أمام ظروف التشغيل الحقيقية مثل قطع العاكس (inverter clipping) وانقطاعه لتطبيقها بشكل موثوق على نطاق واسع. نُشرت النتائج في دورية "Solar Energy" وشارك في البحث علماء من الأكاديمية الصينية للعلوم، وجامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية، وشركتي Diagno Energy وGlobal Sustainable Energy Solutions.
