محتوى الصفحة
تُقاس القدرة الاسمية للوح الشمسي عند 25 °م وتحت سماء صافية، ومحطة كهروضوئية في الصحراء لا ترى هذه الظروف تقريباً. الحرارة تخفّض كفاءة الخلايا، والغبار يتراكم على الزجاج، والعاكسات تقصّ القدرة وقت الظهيرة، والصفوف تظلّل بعضها صباحاً. برنامج محاكاة التوأم الرقمي للألواح الشمسية يحوّل كل واحد من هذه الفواقد إلى رقم يراقبه الطلاب ويغيّرونه.
يعيد برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة من أصفان بناء محطة نور أبوظبي الشمسية في الإمارات، أكبر محطة كهروضوئية في موقع واحد في العالم عند افتتاحها، كنموذج ثلاثي الأبعاد حيّ. موقع الشمس والإشعاع على الألواح وحرارة الخلايا والاتساخ كلها محسوبة، وتنتج عنها نسبة الأداء. هذا الدليل موجّه للجامعات والكليات التقنية ومراكز التدريب في قطر.
حمّل البرنامج والبروشور ودليل المستخدم
يعمل برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة على ويندوز 10 و11. النسخة التجريبية لا تحتاج مفتاحاً ولا بيانات دفع ولا حساباً.
دليل المستخدم متاح أيضاً بالإنجليزية.
ما الذي يحاكيه التوأم الرقمي لـالطاقة الشمسية الكهروضوئية
المحطة المرجعية هي محطة نور أبوظبي الشمسية في الإمارات العربية المتحدة. أرقامها مأخوذة من البيانات المنشورة للمشغّل، وتظهر في بطاقة بيانات المحطة داخل البرنامج.
| المشغّل | شركة سويحان للطاقة الكهروضوئية (مياه وكهرباء الإمارات، ماروبيني، جينكو سولار) |
|---|---|
| التشغيل | 2019، أكبر محطة كهروضوئية في موقع واحد في العالم آنذاك |
| القدرة | 1,177 ميغاواط ذروة تيار مستمر / نحو 935 ميغاواط تيار متردد |
| التقنية | 3.2 مليون لوح PERC متعدد البلورات على هياكل ثابتة الميل فوق 8 كم²، 33/220 ك.ف |
يتبع التوأم الشمس: الإشعاع الكلي والمباشر والمنتشر، والإشعاع على مستوى الألواح للهياكل الثابتة أو المتتبّعة مع تظليل الصفوف، وحرارة الخلايا وأثرها على الكفاءة، واتساخ الألواح في الصحراء وروبوتات التنظيف الليلية، وتحميل العاكسات وقصّ القدرة، ونسبة الأداء، والإنتاجية النوعية، والتكلفة المستوية للكهرباء، وCO₂ المتجنَّب.
القيم الحية في لوحة المتابعة
تعرض لوحة المتابعة مؤشرات بعلامات الحدود، ورسوماً بيانية للاتجاهات على مدى ساعة أو 24 ساعة أو 31 يوماً، ومخطط سانكي لتدفق الطاقة، وقائمة الإنذارات الحية. وأهم المؤشرات في هذه المحطة:
- صافي القدرة إلى الشبكة
- الإشعاع على مستوى الألواح
- حرارة الخلايا
- فاقد الاتساخ
- نسبة الأداء
- معامل السعة لسبعة أيام
- التكلفة المستوية للكهرباء
- CO₂ المتجنَّب
سيناريوهات للتشغيل في الصف
كل سيناريو يغيّر المحطة بنقرة واحدة، وتتبعه كل القيم المرتبطة به. شغّل أحدها، واطلب من الصف توقّع ما سيحدث، ثم قارنوا بما يُظهره التوأم:
- يوم ربيعي صافٍ: الحالة المرجعية.
- موجة حر صيفية: حرارة الخلايا المرتفعة تخفّض الكفاءة حتى تحت شمس قوية.
- عاصفة غبارية (30 % شمس وترسّب كثيف): ضوء أقل وطبقة غبار سميكة على الألواح.
- توقف روبوتات التنظيف 45 يوماً: تتراكم فواقد الاتساخ يوماً بعد يوم.
- تركيب متتبّعات أحادية المحور: الألواح نفسها تتبع الشمس، والإنتاج الإضافي الناتج.
- ألواح 2030 (TOPCon ثنائية الوجه بكفاءة 23 %): ألواح أحدث وأكفأ في الموقع نفسه.
- أمر تقليص من الشبكة (40 %): الشبكة تحدّ ما تستطيع المحطة تصديره.
مكونات المحطة التي يمكن فحصها
انقر على أي تسمية في المشهد ثلاثي الأبعاد، أو على أي مكوّن في القائمة الجانبية، لترى قيمه الحية ووصفاً مختصراً له:
- صفوف الألواح الكهروضوئية
- هياكل التثبيت والصفوف
- صناديق تجميع التيار المستمر والكابلات
- محطات العاكسات
- محطة التحويل 33/220 ك.ف
- روبوتات التنظيف والمياه
- غرفة التحكم والمحطة الجوية
ما الذي يتعلّمه الطلاب
لكل تقنية صفحات تعلّم خاصة بها (نظرة عامة، والعملية خطوة بخطوة، والمعادلات الأساسية، وبطاقة بيانات المحطة الحقيقية، والبيئة، ومسرد مصطلحات) وبنك أسئلة خاص بها. ومن نواتج التعلّم النموذجية:
- الفصل بين الإشعاع الكلي والمباشر والمنتشر وحساب الإشعاع على مستوى الألواح.
- ربط حرارة الخلايا بكفاءة اللوح باستخدام معامل الحرارة.
- قياس فواقد الاتساخ وتحديد متى يصبح التنظيف مجدياً.
- شرح قصّ العاكسات ونسبة الأداء والإنتاجية النوعية، ومقارنة الميل الثابت بالمتتبّعات.
تعمل الاختبارات بوضع التدريب أو الامتحان المؤقّت، وتتضمن أسئلة على البيانات الحية، وتطبع الشهادات. ومع ترخيص المشرف تُجمع نتائج الصف كاملاً في مجلد مشترك دون حاجة إلى خادم. وللتدريب العملي على المعدات، استخدم التوأم مع تدريب تركيب الألواح الشمسية بالواقع الافتراضي من أصفان.
ابنِ محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاصة بك
تصمّم محطة كهروضوئية؟ أدخل القدرة ونوع الألواح والميل أو التتبّع والموقع، فيبني البرنامج توأماً ثلاثي الأبعاد لمحطتك ويشغّل عليه الفيزياء الشمسية نفسها بأرقامك.
هذا التوأم واحد من سبعة في البرنامج نفسه. اطّلع على الدليل الشامل برنامج محاكاة التوأم الرقمي للطاقة المتجددة لمعرفة المحطات الست الأخرى.
النسخة التجريبية والتراخيص ومتطلبات التشغيل
تفتح النسخة التجريبية لمدة 14 يوماً التوائم الرقمية السبعة بقيمها الحية وزوايا الكاميرا وإضاءة الليل والنهار، وكل صفحات التعلّم، ولغتي الواجهة، وسرعات محاكاة حتى 10 أضعاف. ويفتح الترخيص لوحة المتابعة وبيانات المحطة والسيناريوهات، والاختبارات والشهادات، والتقارير وتصدير البيانات، وسرعات المحاكاة الأعلى، ومنشئ المحطات، ووضع الصف. التراخيص شهرية أو سنوية، ويمكن أن تغطي التقنيات السبع أو ما تدرّسه منها فقط، وتضيف تراخيص المشرف جدول نتائج الصف.
- نظام التشغيل: ويندوز 10 أو 11، 64 بت
- الذاكرة: 4 غيغابايت كحد أدنى، ويُنصح بـ 8 غيغابايت أو أكثر
- الرسوميات: أي شريحة تدعم WebGL 2 (Intel HD 500 أو أحدث)
- مساحة القرص: 600 ميغابايت كحد أدنى، ويُنصح بـ 1 غيغابايت
- الإنترنت: غير مطلوب، ويُستخدم فقط للتحديثات التلقائية وصور الأقمار الصناعية
- صلاحيات المستخدم: مستخدم عادي، دون كلمة مرور المسؤول
الأسئلة الشائعة: برنامج محاكاة التوأم الرقمي للألواح الشمسية
ما هو برنامج محاكاة التوأم الرقمي للألواح الشمسية؟
هو برنامج يعيد بناء محطة طاقة شمسية كهروضوئية بالأبعاد الثلاثية ويقودها بنموذج فيزيائي: الإشعاع وحرارة الخلايا والاتساخ وتحميل العاكسات ونسبة الأداء كلها تُحسب لحظياً. ويقوم برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة من أصفان بذلك لمحطة نور أبوظبي.
ما حجم المحطة الشمسية المحاكاة؟
تبلغ قدرة نور أبوظبي 1,177 ميغاواط ذروة تيار مستمر (نحو 935 ميغاواط تيار متردد) من 3.2 مليون لوح PERC متعدد البلورات على هياكل ثابتة الميل فوق 8 كم².
هل ينمذج الغبار وتنظيف الألواح؟
نعم. اتساخ الألواح في الصحراء وروبوتات التنظيف الليلية جزء من النموذج، مع سيناريوهات لعاصفة غبارية ولتوقف الروبوتات 45 يوماً.
هل أستطيع مقارنة الميل الثابت بالمتتبّعات؟
نعم. هناك سيناريو يضيف متتبّعات أحادية المحور، وآخر يستبدل الألواح بألواح TOPCon ثنائية الوجه بكفاءة 23 %، ليقارن الطلاب الإنتاج.
هل التوأم الشمسي ضمن النسخة التجريبية؟
نعم. تفتح النسخة التجريبية لمدة 14 يوماً محطة نور أبوظبي والتوائم الست الأخرى بقيمها الحية وكل صفحات التعلّم.