مقدمة
"تضررت اللوحة الشمسية بسبب البرد. هل لا تزال صالحة للاستخدام؟ هل يجب استبدالها؟"
هذه مشكلة شائعة لدى العديد من مستخدمي الطاقة الشمسية. تُركّب الألواح الشمسية على أسطح المنازل أو في الهواء الطلق، مُعرّضة للرياح والشمس والأمطار، وهي حتمًا عُرضة للتلف بسبب البرد وسقوط الأغصان والدوس. عندما تظهر تشققات في أحد الألواح، غالبًا ما يكون رد فعل المستخدم الأول هو القلق: هل سيستمر هذا الجهاز في توليد الكهرباء؟ هل هناك أي مخاطر تتعلق بالسلامة؟ هل يجب عليّ إنفاق المال لاستبداله؟
لا توجد إجابة واحدة لهذه الأسئلة. تتفاوت أنواع الشقوق في الألواح الشمسية ودرجات خطورتها، ويختلف تأثيرها على كفاءة توليد الطاقة والسلامة. بعض الشقوق سطحية ولا تؤثر على توليد الطاقة، بينما يكون بعضها الآخر أكثر خطورة، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج الطاقة أو حتى مخاطر على السلامة. ستناقش هذه المقالة بالتفصيل كيفية تطور الشقوق في الألواح الشمسية، وكيفية تقييم شدتها، وكيفية معالجة مستويات الضرر الأربعة المختلفة.
أولاً: كيف تتشكل الشقوق في الألواح الشمسية؟
قبل مناقشة مدى الضرر، دعونا نفهم كيف تتشكل الشقوق في الألواح الشمسية.
السبب الأكثر شيوعًا هو الصدمات الفيزيائية. يُعدّ البَرَد السبب الأكثر شيوعًا لتشقق الألواح الشمسية. يتساقط البَرَد من السماء ويصطدم باللوح الزجاجي. إذا كانت حبات البَرَد كبيرة القطر أو كثيفة، فإن قوة الصدمة كافية لتشقق الزجاج أو حتى تحطيمه. خاصةً في الألواح الشمسية القديمة، قد يحتوي سطح الزجاج على خدوش وكدمات دقيقة، مما يجعل هذه المناطق أقل مقاومة للصدمات وأكثر عرضة للتشقق.
إلى جانب البَرَد، توجد عدة أسباب شائعة أخرى. أولها التشققات الناتجة عن الإجهاد الحراري. فعندما تتعرض الألواح الشمسية بشكل متكرر لدرجات حرارة عالية ومنخفضة، تختلف معاملات التمدد الحراري للمواد المختلفة (الزجاج، غشاء EVA، الخلايا، الغطاء الخلفي)، مما يُولّد إجهادًا حراريًا داخليًا. وإذا تراكم هذا الإجهاد الحراري على مدى فترة طويلة، فقد تتشكل تشققات في الزجاج أو الخلايا. وعادةً ما تبدأ هذه التشققات من الحواف أو الزوايا، وتكون طويلة ورفيعة، ولا يمكن ملاحظتها بسهولة إلا بالفحص الدقيق.
النوع الثاني من الشقوق ينتج عن ضغط التركيب. تتعرض بعض الألواح الشمسية لضغط غير متساوٍ أثناء التركيب. على سبيل المثال، إذا تم تثبيت المشابك أو التركيبات بإحكام شديد، أو إذا كانت الأقواس غير متساوية، فقد يحدث ضغط موضعي على اللوح، مما قد يؤدي إلى ظهور شقوق بعد التشغيل لفترة طويلة. عادةً ما تتوزع هذه الشقوق على طول حواف الخلايا الشمسية وتكون ذات شكل منتظم نسبيًا.
أما العامل الثالث فهو الصدمات أثناء النقل والتركيب. فالألواح الشمسية هشة، وإذا ما تعرضت لضربات من أجسام حادة أو ضغط من أجسام ثقيلة أثناء النقل أو النقل أو التركيب، فقد تحدث تشققات. وعادةً ما تقع هذه التشققات عند حواف وزوايا الألواح وتكون غير منتظمة الشكل.
النوع الرابع هو التشققات الناتجة عن التقادم. يتراوح العمر الافتراضي للألواح الشمسية عادةً بين 25 و30 عامًا. ومع ازدياد سنوات الاستخدام، تتقادم مواد مثل الزجاج وأغشية EVA تدريجيًا وتصبح هشة، مما يقلل من مقاومتها للصدمات. تبدأ هذه التشققات عادةً من حواف اللوح أو داخله، ثم تمتد تدريجيًا إلى الخارج.
إن فهم أسباب التشققات يساعدك على فهم لماذا تدوم بعض الألواح لأكثر من عقد دون مشاكل، بينما تظهر مشاكل في ألواح أخرى بعد سنتين أو ثلاث سنوات فقط. تستخدم الألواح عالية الجودة مواد أكثر متانة وتعتمد عمليات تغليف أكثر دقة، مما ينتج عنه مقاومة أكبر للصدمات والتقادم.
ثانيًا: كيفية تحديد مدى خطورة الشقوق في الألواح الشمسية
عندما يظهر شرخ في لوح خشبي، فإن الخطوة الأولى ليست التفكير في كيفية إصلاحه، بل تقييم مدى خطورته. تتطلب أنواع الشقوق المختلفة طرق معالجة مختلفة تمامًا.
لتحديد مدى خطورة الشق، ينبغي مراعاة أربعة أبعاد رئيسية: موقع الشق، وشكل الشق، وما إذا كان الشق يتوسع، وما إذا كان يؤثر على توليد الطاقة.
لاحظ موقع الشق. إذا كان الشق موجودًا على الطبقة الخارجية للزجاج - اللوحة الأمامية البيضاء - فهو أقل خطورة نسبيًا لأن الوظيفة الأساسية للزجاج الخارجي هي حماية خلايا البطارية الداخلية والدوائر الكهربائية. طالما لم يخترق الشق الطبقة الداخلية، تظل خلايا البطارية آمنة. أما إذا امتد الشق إلى خلايا البطارية، أو امتد من الزجاج إلى اللوحة الخلفية، فهو أكثر خطورة.
لاحظ شكل الشق. عادةً ما تكون الشقوق الدقيقة، التي لا تتجاوز سماكة الشعرة، مجرد خطوط إجهاد على سطح الزجاج، لا تؤثر على توليد الطاقة ولا تتطلب معالجة خاصة. أما إذا كان الشق كبيرًا وواسعًا، أو حتى إذا لوحظ انحراف واضح أو انفصال في الطبقات عند الشق، فيجب التعامل معه بجدية.
راقب ما إذا كان الشق يتسع. أسهل طريقة للحكم هي وضع علامة على طرفي الشق بقلم تحديد، ثم قياسه بالمسطرة بعد بضعة أيام أو أسابيع لمعرفة ما إذا كان طوله قد تغير. إذا استمر الشق في الاتساع، فهذا يعني أن الضرر يتفاقم باستمرار ويجب معالجته فورًا. أما إذا استقر الشق وتوقف عن الاتساع، فيمكن مراقبته بشكل أكبر.
تحقق مما إذا كان ذلك يؤثر على توليد الطاقة. عند ظهور شرخ في لوحة شمسية، قد تتأثر توصيلات الدائرة الداخلية، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة توليد الطاقة. إذا لاحظت أن توليد الطاقة من لوحة معينة أقل بكثير من لوحات أخرى من نفس الطراز، فهذا يعني أن الشرخ في تلك اللوحة قد أثر بالفعل على كفاءة توليد الطاقة فيها.
ثالثًا: شرح مفصل لدرجات الإصابة الأربع
بناءً على المعايير المذكورة أعلاه، قمت بتقسيم الضرر الذي يلحق بالألواح الشمسية إلى أربعة مستويات، وسأناقش مظاهر وطرق علاج كل مستوى.
المستوى 1: أضرار تجميلية طفيفة
يتجلى هذا النوع من التلف بشكل رئيسي في صورة خدوش صغيرة أو سحجات أو شقوق شعرية دقيقة للغاية على سطح الزجاج، وعادة لا يزيد طولها عن بضعة ملليمترات، وتقع عند حافة الزجاج أو الزاوية، وليس في منطقة الخلية.
إن تأثير هذا النوع من التلف على كفاءة توليد الطاقة ضئيل للغاية، وعادةً ما يكون أقل من 5% أو حتى غير ذي أهمية. ويعود ذلك إلى أن الوظيفة الأساسية للطبقة الزجاجية الخارجية هي نقل الضوء والحماية؛ فالخدوش والتآكلات الطفيفة لا تؤثر إلا تأثيرًا طفيفًا جدًا على نفاذية الضوء. وتبقى مساحة الخلية سليمة، وتستمر وظيفة توليد الطاقة فيها بشكل طبيعي تمامًا.
الحل: لا حاجة للاستبدال أو الإصلاح. استمر في الاستخدام العادي. إذا لاحظت أي تأثير على المظهر، يمكنك مسحه بمنظف خاص بالألواح الشمسية لإزالة الغبار والأوساخ السطحية، مما يجعل الخدوش أقل وضوحًا.
المستوى 2: تلف متوسط في الشقوق
يظهر هذا النوع من التلف على شكل شقوق ملحوظة على سطح الزجاج، يتراوح طولها من بضعة سنتيمترات إلى عشرات السنتيمترات. قد تتفرع هذه الشقوق أو تنحني، لكنها لم تصل بعد إلى منطقة الخلية الشمسية. عند النظر إلى الجزء الخلفي من اللوحة، لا توجد شقوق أو انتفاخات. كما أن الضغط برفق على سطح اللوحة لا يكشف عن أي انبعاجات أو ارتخاء واضح.
يؤثر هذا النوع من التلف على كفاءة توليد الطاقة، بنسبة تتراوح عادةً بين 5% و15%. ويعود ذلك إلى أن تشققات الزجاج قد تؤدي إلى تركيز الإجهاد في مناطق محددة، مما يؤثر على أداء الخلايا الشمسية في تلك المنطقة؛ كما قد تتسرب كمية ضئيلة من الرطوبة عبر الشق، مما يؤثر على نفاذية الضوء في طبقة EVA.
طريقة المعالجة: يلزم مراقبة مستمرة. يُنصح بفحص الشق للتأكد من عدم اتساعه كل ثلاثة أشهر. إذا كان الشق ثابتًا ولا يتسع، يمكن الاستمرار في استخدام اللوحة؛ أما إذا استمر الشق في الاتساع، أو إذا لوحظ انخفاض ملحوظ في توليد الطاقة، فيجب النظر في استبدال اللوحة. يمكن وضع طبقة من شريط مانع للتسرب شفاف على الشق لمنع تسرب المزيد من الرطوبة.
المستوى 3: إصابة نافذة شديدة
يظهر هذا النوع من التلف على شكل شرخ نافذ في الزجاج، يمتد من الأمام إلى الخلف، أو تحطم الزجاج إلى قطع متعددة دون انفصاله تمامًا. وتظهر علامات واضحة لتسرب الرطوبة على ظهر اللوحة، بالإضافة إلى انتفاخ أو تغير في اللون. كما أن منطقة الخلايا متضررة بشكل واضح، حيث تظهر على بعض الخلايا كسور أو شقوق واضحة.
يتراوح تأثير هذا النوع من التلف على كفاءة توليد الطاقة عادةً بين 15% و50%، وفي الحالات الشديدة، قد يتسبب في توقف اللوحة بأكملها عن توليد الكهرباء. علاوة على ذلك، يشكل هذا التلف مخاطر على السلامة، إذ قد تتطاير قطع الزجاج المكسور بفعل الرياح وتسقط، مما قد يُسبب إصابات؛ كما أن تسرب الرطوبة إلى الداخل قد يُسبب ماسًا كهربائيًا أو حرائق.
الحل: الاستبدال ضروري. لا يمكن استخدام هذا النوع من اللوحات التالفة، ويجب عدم تشغيلها أثناء تعطلها. عند الاستبدال، اختر لوحة من نفس الطراز أو طراز متوافق، ويُفضل أن يقوم فني متخصص بالتركيب. قبل الاستبدال، افصل دائرة التيار المستمر التي تحتوي على هذه اللوحة لضمان السلامة.
المستوى 4: تلف كامل
يتجلى هذا النوع من التلف في تحطم الألواح الشمسية إلى قطع أو كسرها بالكامل، أو في تشوه الإطار مما يؤدي إلى انفصال الألواح عنه. وهذا نادر الحدوث نسبياً، وعادةً ما يحدث بعد عواصف برد شديدة أو أضرار جسيمة من صنع الإنسان.
الضرر واضح ويجب معالجته فوراً. أولاً، افصل جميع الدوائر الكهربائية المتصلة باللوحة لتجنب حدوث ماس كهربائي وخطر الصعق الكهربائي. ثم، نظف أي زجاج مكسور، مع الحرص على عدم خدش اللوحة. وأخيراً، تواصل مع الفني المُركِّب أو الشركة المصنعة لاستبدال اللوحة.
رابعاً: كيفية منع تلف الألواح الشمسية
بعد مناقشة إدارة الأضرار، دعونا نتحدث عن الوقاية. ففي النهاية، الألواح الشمسية أصول ثابتة، ولا أحد يريد أن تتعطل بين الحين والآخر.
إنّ أنجع طريقة للوقاية من الصدمات المادية هي تركيب شبكات أو أغطية واقية. في المناطق المعرضة للبرد، يمكن تركيب شبكات واقية شفافة فوق الألواح، ما لا يؤثر على الإضاءة ويحجب الصدمات المباشرة من البرد. كما يختار بعض المستخدمين تركيب زجاج مقاوم للبرد أمام الألواح، وهو ما يزيد التكاليف ولكنه يوفر حماية أفضل.
تُعدّ عمليات الفحص الدورية ضرورية. يُنصح بفحص الألواح الشمسية مرة واحدة على الأقل سنويًا، خاصةً بعد تعرضها لظروف جوية قاسية كالبَرَد والرياح العاتية والأمطار الغزيرة. يجب أن تشمل عمليات الفحص: التحقق من وجود تشققات أو كسور أو انبعاجات على سطح اللوح؛ والتأكد من سلامة الإطار؛ والتحقق من ثبات هيكل الدعم؛ والتأكد من إحكام إغلاق صندوق التوصيل. إنّ معالجة المشكلات البسيطة فورًا تُجنّب حدوث مشكلات أكبر.
يُعدّ التنظيف المنتظم ضروريًا. فالأوساخ والغبار على سطح الألواح الشمسية لا يؤثران فقط على كفاءة توليد الطاقة، بل قد يتسببان أيضًا في ظهور بقع ساخنة موضعية تحت أشعة الشمس المركزة، مما يُسرّع من تلف الألواح. لذا، فإن التنظيف الدوري لسطح الألواح والحفاظ على نظافة الزجاج وشفافيته يُقلّل من خطر ظهور البقع الساخنة وتركيز الإجهاد.
انتبه للجودة عند الشراء. تختلف الألواح الشمسية اختلافًا كبيرًا في مقاومتها للصدمات باختلاف جودتها. اختر علامات تجارية معروفة، وتأكد من حصول المنتج على شهادتي IEC 61215 وIEC 61730. عادةً ما تستخدم الألواح عالية الجودة زجاجًا مقسّى عالي النفاذية، خضع لاختبارات صارمة لمقاومة البرد. أما المنتجات "الرخيصة" التي تُباع بأسعار أقل بكثير من متوسط السوق، فقد تكون مصنوعة من مواد رديئة، مما يؤدي إلى ضعف مقاومتها للصدمات والتقادم.
خاتمة
يعتمد إمكانية استخدام لوحة شمسية بها شقوق على نوع الشقوق ومدى انتشارها.
لا تتطلب الأضرار التجميلية الطفيفة، مثل الخدوش الدقيقة على سطح الزجاج، أي معالجة؛ استمر في الاستخدام. أما الشقوق الواضحة التي لم تخترق الزجاج، فتتطلب مراقبة مستمرة لمنعها من التوسع. في حالة الشقوق المخترقة أو الأضرار التي تؤثر على توليد الطاقة، يُنصح بالاستبدال؛ توقف عن الاستخدام. أما الألواح المكسورة تمامًا، فيجب استبدالها فورًا بعد فصل التيار الكهربائي.
مبادئ تشخيص ومعالجة الشقوق في الألواح الشمسية بسيطة: السلامة أولاً، ثم الكفاءة، وأخيراً الاقتصاد. إذا أثرت الشقوق بالفعل على كفاءة توليد الطاقة أو شكلت خطراً على السلامة، فلا تستمر في استخدامها لمجرد قلقك بشأن تكلفة الاستبدال. فاللوح الشمسي ذو الكفاءة المنخفضة في توليد الطاقة أو الذي يشكل خطراً على السلامة أشبه بقنبلة موقوتة معلقة على السطح.
نأمل أن تساعدك هذه المقالة في تقييم مدى الضرر الذي لحق باللوحة بدقة واتخاذ القرار المناسب. إذا كنت لا تزال غير متأكد، فإن أسهل طريقة هي التقاط صور وإرسالها إلى فني تركيب متخصص أو إلى خدمة عملاء الشركة المصنعة لتقييمها.
يرجى الاتصال بسيمون على الفور لمناقشة مشروعك:
WeChat: TY530643572
رقم الهاتف: +86 137 1166 0041
