ما هو نظام قياس الإشعاع الشمسي التلقائي للتتبع

مقدمة

في ظل التطور المستمر لمجال رصد البيئة وأبحاث الطاقة المتجددة، برزت أنظمة قياس الإشعاع الشمسي الآلية، وهي فرع من أنظمة تتبع الشمس، كأداة بالغة الأهمية. ويُعدّ طراز RK200-08 من شركة RIKA SENSOR مثالاً بارزاً على هذه الأنظمة، إذ يُقدّم حلاً شاملاً لقياس الإشعاع الشمسي.

ما هو نظام قياس الإشعاع الشمسي التلقائي للتتبع؟

نظام قياس الإشعاع الشمسي التلقائي للتتبع، وهو جزء من الفئة الأوسع لأنظمة تتبع الشمس، هو جهاز متطور مصمم لمراقبة الإشعاع الشمسي المباشر والمتناثر والكلي بدقة.

على سبيل المثال، يُعدّ نظام RK200-08 نظامًا يعمل تلقائيًا دون الحاجة إلى مراقبة، ويستخدم تقنية مستشعر الزاوية ومستشعر توازن الضوء رباعي الأرباع. يستطيع هذا النظام تتبع الشمس تلقائيًا، ما يضمن بقاء أشعة الشمس عمودية على مستشعر الإشعاع ضمن نطاق الضوء. يتبع مسار حركة النظام حركة الشمس، جامعًا بين التحكم التلقائي ثنائي الأبعاد لتحقيق تتبع كامل وتلقائي في الوقت الفعلي. يتألف النظام من مكونات مثل القاعدة، والمنصة، والبرغي، وعلبة التروس، والمحرك، ووحدة التحكم الدقيقة، ومستشعر الإشعاع الشمسي المباشر، ومستشعر الإشعاع الشمسي المتناثر والكلي، ومصدر الطاقة، وغيرها من الأجزاء، ويعمل كنظام متكامل لرصد الإشعاع الشمسي بدقة.

لماذا نستخدم نظام قياس الإشعاع الشمسي التلقائي للتتبع؟

تتعدد جوانب الحاجة إلى مثل هذا النظام، ضمن نطاق أنظمة تتبع الطاقة الشمسية. ففي قطاع الطاقة المتجددة، وخاصةً لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ومحطات توليد الطاقة الكهروضوئية، تُعدّ بيانات الإشعاع الشمسي الدقيقة ضرورية. وتساعد أنظمة تتبع الطاقة الشمسية، بما في ذلك نظام قياس الإشعاع الشمسي التلقائي، في تحسين أداء الألواح الشمسية. فمن خلال تتبع مسار الشمس بدقة، تُمكّن هذه الأنظمة الألواح الشمسية من التقاط أكبر قدر من ضوء الشمس، وبالتالي زيادة إنتاج الطاقة. كما تُساعد هذه البيانات في التنبؤ بإنتاج الطاقة وتخطيط مواقع مزارع الطاقة الشمسية.

تؤدي هذه الأنظمة دورًا حيويًا في القطاعين البيئي والزراعي. ففي مجال الغابات والزراعة، تؤثر بيانات الإشعاع الشمسي على نمو المحاصيل، وعملية التمثيل الضوئي للنباتات، والتوازن البيئي. وتعتمد محطات الأرصاد الجوية، سواءً في ساحات المدارس أو محطات الرصد الاحترافية، على هذه الأنظمة، كجزء من تجهيزات تتبع الإشعاع الشمسي، لتوفير بيانات دقيقة عن الإشعاع الشمسي ضمن رصد شامل للأحوال الجوية. ويسهم ذلك في تحسين التنبؤات الجوية ودراسات المناخ.

ميزات نظام قياس الإشعاع الشمسي التلقائي للتتبع

قياس عالي الدقة

يوفر جهاز RK200-08 نطاقًا طيفيًا واسعًا لقياس أنواع مختلفة من الإشعاع. يتراوح نطاق قياس الإشعاع المباشر بين 280 و3000 نانومتر، والإشعاع المتناثر بين 400 و1100 نانومتر، والإشعاع الشمسي الكلي (اختياري) بين 300 و3200 نانومتر. وبحساسية تتراوح بين 7 و14 ميكروفولت/واط/م² للإشعاع المباشر، يمكنه رصد أدق التغيرات في مستويات الإشعاع الشمسي. لا تتجاوز نسبة عدم الخطية ±2% لجميع أنواع الإشعاع، مما يضمن قياسات موثوقة ودقيقة.

أداء تتبع ممتاز

يتميز هذا النظام، المزود بمحرك خطوي، بدقة تتبع تقل عن ±0.3 درجة (4 ساعات). يستطيع النظام تتبع زاوية الشمس ثنائية الأبعاد تلقائيًا، بعزم دوران يبلغ 12 نيوتن متر. تبلغ سرعة التتبع 50 درجة/ثانية، مما يسمح له بالتكيف السريع مع حركة الشمس. تتراوح زاوية السمت الأفقية من 0 إلى 200 درجة، وزاوية الميل الرأسية من -15 إلى +90 درجة، مما يغطي نطاقًا واسعًا من مواقع الشمس. تُعد هذه الميزات جوانب أساسية لدوره كنظام تتبع شمسي.

قوي وموفر للطاقة

صُمم جهاز RK200-08 للعمل في بيئات قاسية، ويتمتع بحماية IP65 ضد دخول الماء والغبار. يتحمل درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و+70 درجة مئوية، ورطوبة نسبية تتراوح بين 0 و100%. يتميز باستهلاك منخفض للطاقة يبلغ 3 واط، مما يجعله موفرًا للطاقة ومناسبًا للتشغيل طويل الأمد دون مراقبة. كما يحتوي على نافذة شفافة مزودة بمادة مجففة، تساعد في الحفاظ على البيئة الداخلية للنظام.

خيارات اتصال متعددة

بفضل واجهات الاتصال مثل RS232 و RS485 و USB، يمكن للنظام نقل البيانات بسهولة إلى أجهزة أخرى أو مراكز مراقبة، مما يسهل جمع البيانات وتحليلها بسلاسة.

التطبيق والضرورة

تتعدد تطبيقات أنظمة قياس الإشعاع الشمسي الآلية، التي تُعدّ جزءًا لا يتجزأ من أنظمة تتبع الشمس. فبالإضافة إلى محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية ومحطات الأرصاد الجوية والغابات والزراعة المذكورة آنفًا، تُستخدم هذه الأنظمة أيضًا في المصانع لأغراض البحث المتعلق بالطاقة والرصد البيئي.

مع توجه العالم نحو مستقبل أكثر استدامة، سيزداد الطلب على بيانات دقيقة للإشعاع الشمسي. تُعدّ هذه الأنظمة، باعتبارها جزءًا أساسيًا من أنظمة تتبع الإشعاع الشمسي، ضرورةً لا غنى عنها للصناعات والمجالات البحثية التي تعتمد على الطاقة الشمسية والرصد البيئي، وليست مجرد رفاهية. بفضل ميزات مثل القياس عالي الدقة، وأداء التتبع الممتاز، والقدرة على التكيف مع الظروف البيئية القاسية، من المتوقع أن تلعب أنظمة قياس الإشعاع الشمسي الآلية، مثل نظام RK200-08 من شركة RIKA SENSOR، دورًا متزايد الأهمية في مساعينا العلمية والصناعية.