يهدف معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، التابع لجامعة حمد بن خليفة، إلى تحقيق أدنى درجات غياب اليقين بشأن قياس المعاملات الحرارية باستخدام وامض زينون ذي الذبذبات الطويلة. ويعتبر جهاز الوامض المختبري الخاص بإترنال صن سباير، الذي يمكن التحكم في درجة حرارته، جزءًا مهمًا من المعدات التي يستخدمها المعهد، لتوفير البيانات الرئيسية والتحكم في أداء محطة الخرسعة للطاقة الشمسية بقدرة 800 ميجاواط، مما يضمن تحسين تشغيل المحطة ومراقبة الجودة على المدى الطويل.

وبصفته مركزًا بحثيًا وطنيًا، يهدف معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة إلى أن يقود الجهود المبذولة في مجالات البيئة والطاقة في قطر، وأن يصبح مرجعًا للعلوم والتكنولوجيا على المستوى الوطني والعالمي. تتميز أجواء قطر مثل جميع دول الحزام الشمسي بدرجات حرارة عالية وأشعة شمسية وفيرة، تفوق بكثير ظروف الاختبارات المعيارية البالغة 1,000 واط / م2 عند 25 درجة مئوية. لذلك، من المهم فهم أداء الوحدات في درجات حرارة ومستويات إشعاع مختلفة، ومحاكاة الظروف الصحراوية الحقيقية. ولاكتساب هذه المعرفة، أضاف معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، مؤخرًا، جهاز وامض مختبري يمكن التحكم بدرجة حرارته من إترنال صن سباير إلى مختبر الموثوقية الكهروضوئية المتطور.

يسمح هذا الجهاز لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة بقياس أداء الوحدات في ظروف الاختبار غير المعيارية بأقل قدر من غياب اليقين في القياس يضيف قيمة للمعهد وعملائه في العديد من المناطق:

1. يعمل الجهاز على تحسين دقة التوقعات بشأن إنتاجية الطاقة، مما يقلل من هامش الأمان المضاف عند طرح عطاءات أو تصميم المحطات الكهروضوئية مثل محطة الخرسعة للطاقة الشمسية.
2. يضيف هذا الجهاز قدر من اليقين إلى عملية اختيار الوحدة من خلال معرفة الوحدات ذات الأداء الأفضل في ظل ظروف الإشعاع وفي درجات الحرارة الخاصة بالموقع.
3. يمكن اختبار مراقبة الجودة للوحدات على المدى الطويل، وإجراء البحوث في هذا الشأن والتأكد منها، مما يضمن تلبية تراجع أداء الوحدات للقيمة المعتمدة خلال من 20 إلى 30 عامًا.
4. يمكن فحص مجموعة من الموضوعات البحثية، لا سيما تلك المتعلقة بالأداء وتراجع الوحدات في ظل ظروف الاختبار غير المعيارية.

وتُعد المعاملات الحرارية من الأمثلة الملموسة على القيمة الفورية، التي يمكن أن يوفرها غياب اليقين في القياس المنخفض عند إجراء القياسات في ظروف الاختبار غيرالمعيارية. وفي القياس النموذجي الصناعي، كان معدل غياب اليقين في المعاملات الحرارية حوالي 10٪. ويعادل اختلاف المعامل الحراري عند 10٪ ما يقرب من 1.2٪ من عدم اليقين في حسابات إنتاجية الطاقة في مناطق الحزام الشمسي. لهذه النسبة البالغة 1.2٪ تأثير مالي يقدر بـ 1.8 مليون لمحطة تبلغ قدرتها 100 ميجاواط على مدى عمرها المقدر بـ 20 عامًا.

لماذا اختار معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة إترنال صن سباير؟

اختار معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة الجهاز الوامض المختبري المُتحكّم بدرجة حرارته من إترنال صن سباير، لأنه يحقق معدل إجمالي من عدم اليقين في القياس أقل من 5٪ لقياسات المعاملات الحرارية. إنه مهم للتنبؤ بإنتاجية الطاقة في محطات الطاقة الشمسية المثبتة في المناخات الصحراوية. ويمكن تحقيق أدنى قدر من عدم اليقين في القياس باستخدام مزيج من خصائص ضوء الشمس المحاكاة بشكل دقيق للغاية بطول > 200 ملي ثانية وذبذبة مستقرة، وطيف سعته 300-1,200 نانومتر، مع تغطية طيفية > 99٪، وتماثل وقابلية للتكرار بدرجة عالية الدقة (> 85,99٪)، مع غرفة حرارية مدمجة وتحكم ثابت للغاية في درجة الحرارة من 10-85 درجة مئوية، وعدم تماثل حراري منخفض يبلغ ± 1 درجة مئوية، ومعامل حراري تلقائي، وبرمجيات تتضمن خصائص تصنيف الطاقة.

تتيح الذبذبة الطويلة قياسات دقيقة وسريعة للوحدات الكهروضوئية دون الحاجة إلى تصحيح في البرمجيات. ويسمح الطيف الواسع البالغ 300-1,200 نانومتر مع تغطية طيفية > 99٪، وفقًا لأحدث (IEC 60904-9 Ed3) (منشور في 25 سبتمبر 2020)، قياس مكاسب الكفاءة الإضافية التي تحققت في التقنيات الكهروضوئية مثل (PERC) و(HJT) و(TOPCon). وتزيد هذه التقنيات من كفاءتها من خلال رفع الاستجابة الطيفية خاصة في نطاق 300-400 و1,100-1,200 نانومتر.

وقد صرح أمير عبد الله، الباحث في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، قائلاً: "بعد الفحص والدراسة الدقيقة لخياراتنا في السوق، اخترنا نظام الجهاز الوامض المختبري المُتحكَم في درجة حرارته من إترنال سباير، لوضع مختبرنا في طليعة الاختبارات عالية الجودة لتقنيات الوحدات الكهروضوئية المتنوعة في ظروف اختبار غير المعيارية."

وعلق السيد أليكس جوسكومب، مدير المبيعات بإترنال سباير، قائلاً: "نحن فخورون بتعاوننا مع معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، ونتطلع إلى دعمهم في تحقيق هدفهم المتمثل في أن يصبح المعهد مركزًا رائدًا لأبحاث الطاقة الشمسية وتنفيذ مشاريعها."