أكبر دراسة قطرية لتحمل ألواح الطاقة الشمسية في الظروف الصحراوية: ألواح TOPCon تتفوق!
المقدمة
في ظل التوجه العالمي نحو الطاقة المتجددة، تُعد الطاقة الشمسية حجر الزاوية في منطقة الشرق الأوسط، خاصةً في دول الخليج ذات الإشعاع الشمسي العالي ودرجات الحرارة القاسية. ومع ذلك، فإن أداء الألواح الشمسية يتأثر سلبًا بالحرارة الشديدة والغبار، مما يجعل اختيار التقنية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية.
في هذا السياق، أجرت جامعة حمد بن خليفة في قطر دراسة ميدانية هي الأكبر من نوعها في المنطقة، استمرت لمدة 3 سنوات في بيئة الدوحة الصحراوية، لاختبار تحمل 8 أنواع مختلفة من الألواح الشمسية تحت ظروف التشغيل القاسية.
تفاصيل الدراسة
1. الألواح المختبرة
تمت مقارنة 3 تقنيات رئيسية من شركات مصنعة رائدة عالميًا:
- ألواح TOPCon: لوحان من هذه التقنية.
- ألواح HJT (Heterojunction): لوحان.
- ألواح PERC ثنائية الوجه (Bifacial): أربعة ألواح (أحادية وثنائية البلورة).
2. منهجية الاختبار
- الموقع: محطة اختبار في الدوحة، بظروف صحراوية (حرارة تصل إلى 50°م، عواصف رملية، رطوبة عالية).
- زاوية التركيب: 22° باتجاه الجنوب (الأمثل للإشعاع الشمسي في قطر).
- ارتفاع التركيب: 1.1 متر عن سطح الأرض لضمان التهوية المناسبة.
- نظام التتبع: استخدام متتبع MPPT لضمان استخلاق أقصى طاقة تحت جميع الظروف.
- فترة الاختبار: 3 سنوات (2020-2023) مع قياسات دورية للأداء والتدهور.
النتائج الرئيسية
1. أدنى تدهور في الكفاءة: ألواح TOPCon تتصدر
- سجلت ألواح TOPCon أقل نسبة تدهور سنوية، حيث بلغت 0.14% فقط في السنة الأولى، ووصل إجمالي التدهور بعد 3 سنوات إلى 0.48% فقط.
- مقارنة بتقنيات أخرى:
- HJT: تدهور صادم بلغ 8.73% خلال 3 سنوات، رغم أنها كانت تُعتبر الأكثر كفاءة في الظروف المعتدلة.
- PERC (ثنائية الوجه): تدهور متوسط (حوالي 1.2% سنويًا)، مع تفوق الألواح أحادية البلورة على الثنائية.
2. تحمل الحرارة العالية والغبار
- أظهرت ألواح TOPCon استقرارًا حراريًا أفضل بفضل:
- تصميم الخلايا المعزول حراريًا.
- تقليل تأثير LID (Light-Induced Degradation).
- بينما عانت ألواح HJT من تدهور سريع بسبب حساسية طبقاتها الرقيقة للغبار ودرجات الحرارة المرتفعة.
3. إنتاجية الطاقة على المدى الطويل
- حتى مع انخفاض كفاءة ألواح PERC مقارنة بـ TOPCon، فإنها تفوقت على HJT، مما يجعلها خيارًا متوسط التكلفة والفعالية.
- TOPCon حققت أعلى عائد استثماري (ROI) بسبب عمرها الافتراضي الأطول وتدهورها المنخفض.
توصيات للاستثمار في المشاريع الشمسية بالمنطقة
- اختر TOPCon للبيئات الصحراوية
- الأفضل من حيث متانة الخلايا، تحمل الحرارة، وعمر تشغيلي أطول.
- تجنب HJT في المناطق الحارة
- على الرغم من كفاءتها العالية في المختبر، إلا أنها غير مناسبة للظروف القاسية.
- PERC (أحادية البلورة) خيار اقتصادي
- مناسبة للمشاريع متوسطة التكلفة، لكنها تتطلب صيانة دورية بسبب تراكم الغبار.
الخلاصة
هذه الدراسة تقلب الموازين في معايير اختيار الألواح الشمسية بالمنطقة، حيث تثبت أن:
✅ TOPCon هي التقنية الأفضل للصحراء (تدهور أقل، إنتاجية أعلى على المدى الطويل).
❌ HJT ليست مناسبة للمناخ الحار رغم ضجيجها التسويقي.
🔹 PERC لا تزال منافسة لكنها تحتاج صيانة.
للمستثمرين والمطورين: التركيز على TOPCon سيوفر مليارات الدولارات على مدى 25-30 سنة (العمر الافتراضي للمحطات الشمسية).
