فهم PVGIS: الأداة التي أحدثت ثورة في التخطيط الشمسي

عندما بدأت العمل في القطاع الكهروضوئي منذ حوالي خمسة عشر عامًا ، كان تقدير الإمكانات الشمسية للموقع مثل الكيمياء تقريبًا. استخدمنا بيانات الطقس القاسية ، والحسابات اليدوية المعقدة ، وجرعة جيدة من الحدس. وصول PVGIS غيرت كل شيء ، وتحويل عملية غير مؤكدة إلى علم دقيق يمكن الوصول إليه للجميع. اليوم ، لا أستطيع أن أتخيل تصميم مشروع شمسي بدون هذه الأداة التي لا غنى عنها لكل من المهنيين والأفراد الفضوليين على حد سواء.

أصول PVGIS: قصة أوروبية للابتكار

PVGIS، أو نظام المعلومات الجغرافية الكهروضوئية ، ولد من رؤية طموحة داخل مركز الأبحاث المشتركة (JRC) للمفوضية الأوروبية. في العقد الأول من القرن العشرين ، حيث بدأت الطاقة الشمسية في الظهور كبديل موثوق به ، واجه فريق من الباحثين الأوروبيين تحديًا كبيرًا: إضفاء الطابع الديمقراطي على الوصول إلى البيانات الشمسية عالية الدقة.

"كان هدفنا إنشاء أداة تتيح لأي شخص ، من الباحثين إلى المواطنين ، تقييم الإمكانات الشمسية لأي موقع في أوروبا" ، توماس ، أحد المهندسين الذين شاركوا في الإصدارات الأولى من PVGIS، أخبرني مؤخرًا. "في ذلك الوقت ، كانت هذه البيانات تحرس بغيرة من قبل عدد قليل من المؤسسات أو الشركات المتخصصة."

ما بدأ كمشروع أوروبي توسع تدريجياً لتغطية إفريقيا ، ثم آسيا ، وفي نهاية المطاف العالم بأسره. اليوم، PVGIS موجود في نسختين تكميلين: النسخة المؤسسية المجانية (PVGIS 5.3) تحتفظ بها JRC ، والنسخة التجارية المتقدمة (PVGIS24) الذي يثري التجربة بميزات إضافية وواجهة حديثة.

فك التشفير PVGIS: أكثر من مجرد آلة حاسبة شمسية بسيطة

لفهم جوهر PVGIS، يجب على المرء أن يتجاوز تعريفه الفني. بالتأكيد ، إنه نظام معلومات جغرافي متخصص في الخلايا الكهروضوئية ، لكن هذا الوصف لا ينصف طبيعته الحقيقية.

قاعدة بيانات مناخية لا مثيل لها

في قلب PVGIS يكمن مجموعة ضخمة لبيانات الإشعاع الشمسي ، تم جمعها على مدار عدة عقود وصقلها باستمرار. على عكس التقديرات الإقليمية التي تستخدمها أدوات أخرى ، PVGIS يتضمن الاختلافات المحلية الدقيقة التي يمكن أن تحدث كل الفرق.

خلال مشروع في جبال الألب السويسرية ، أدهشني PVGISقدرة على التقاط الوادي microclimates. كان لدى موقعين على بعد 3 كيلومترات فقط ملفات تعريف تشعيع مختلفة بشكل كبير بسبب اتجاه الوادي والظلال التي يلقيها الجبال المحيطة. مكّنت هذه الدقة الموضع الأمثل وتجنب سوء تقدير يمكن أن يعرض ربحية المشروع للخطر.

محرك محاكاة كهروضوئية متطورة

PVGIS لا يوفر فقط بيانات أشعة الشمس الخام. يدمج النماذج المتقدمة التي تحاكي سلوك الأنظمة الضوئية في ظل ظروف العالم الحقيقي ، مع مراعاة:

• الخسائر المتعلقة بدرجة حرارة الوحدة النمطية ، وهو عامل غالبًا ما يتم التقليل من شأنه في المناطق الساخنة
• تأثير زاوية حدوث أشعة الطاقة الشمسية على الأداء
• آثار التظليل البعيد الناجم عن التضاريس المحيطة
• التدهور التدريجي للأداء مع مرور الوقت

ماريا ، المهندس المعماري المتخصص في تصميم المناخ الحيوي في برشلونة ، أوضحت مؤخرًا كيف PVGIS ساعدها في إقناع عميل متشكك: " PVGIS أظهرت عمليات المحاكاة أنه حتى مع وجود اتجاه سقف دون المستوى الأمثل ، سيصل النظام إلى 87 ٪ من العائد القصوى النظري. حولت هذه البيانات الدقيقة شركة "لا" إلى "نعم" متحمس.

أداة صنع القرار المالية

غالبًا ما يكون البعد المالي حاسمًا في المشاريع الشمسية. PVGIS24 يتضمن ميزات التحليل الاقتصادي التي تحول كيلووات ساعة إلى حجج مالية ملموسة:

• عائد حساب الاستثمار مصمم خصيصًا للظروف المحلية
• إسقاط المدخرات على مدى عمر النظام
• مقارنة تكوينات مختلفة لتحسين الربحية

بالنسبة لستيفان ، مثبت في ألمانيا لأكثر من 20 عامًا ، يعد هذا الجانب أمرًا بالغ الأهمية: "من قبل ، اضطررت إلى التوفيق بين العديد من أدوات البرمجيات لتقديم تقرير كامل إلى عملائي. اليوم ، اليوم ، PVGIS يسمح لي بإنشاء محاكاة تقنية ومالية في بضع دقائق فقط تلهم الثقة وتسهل صنع القرار ".

الميزات التي تحدث فرقا

على مر السنين والتحديثات ، PVGIS تم إثراء الميزات التي تلبي الاحتياجات المتطورة لقطاع الطاقة الشمسية.

محاكاة أنظمة متصلة بالشبكة

يتم حقن التكوين الأكثر شيوعًا اليوم ، حيث يتم حقن الكهرباء المنتجة في الشبكة أو المهاولة ذاتياً ، بدقة كبيرة. PVGIS يسمح بتخصيص كل جانب من جوانب النظام:

• نوع وكفاءة الوحدات النمطية الضوئية
• تكوين التثبيت (السقف ، الأرض ، متتبعات الطاقة الشمسية)
• خسائر النظام المتعلقة بالكابلات والمزولات

لقد استخدمت هذه الميزة مؤخرًا لمقارنة تقنيات الوحدة النمطية المختلفة لمشروع مجتمعي في إيطاليا. كشفت المحاكاة أن التكنولوجيا الأكثر تكلفة قليلاً ستوفر عائدًا أفضل في ظل الظروف المحددة للموقع ، مع وجود اختلاف في الإنتاج التراكمي بنسبة 7 ٪ على مدار 20 عامًا - وهي معلومات حاسمة للخيار النهائي.

نمذجة أنظمة خارج الشبكة مع التخزين

مع ظهور المنشآت خارج الشبكة والاستهلاك الذاتي مع التخزين ، PVGIS طورت أدوات محددة لمحاكاة هذه التكوينات المعقدة:

• تحجيم البطارية الأمثل بناءً على ملفات تعريف الاستهلاك
• تقدير استقلالية النظام
• حساب معدل الاكتفاء الذاتي للطاقة

بالنسبة لمشروع ملجأ جبلي في جبال البرانس ، أثبتت هذه الميزة لا غنى عنها. يوضح جان ، المهندس المسؤول عن المشروع: "لقد تمكنا من حجم سعة التخزين اللازمة للحفاظ على الطاقة خلال فترات من أشعة الشمس في فصل الشتاء المنخفض". "بدون PVGIS، من المحتمل أن نحجم عن النظام بنسبة 30 ٪ ، مما يؤثر بشكل كبير على الميزانية ".

بيانات الطقس الشاملة

ما وراء التشعيع الشمسي ، PVGIS يوفر مجموعة من بيانات الطقس الأساسية للتخطيط الشمسي الأمثل:

• متوسط ​​درجات الحرارة ، الحد الأدنى ، والحد الأقصى لدرجات الحرارة المحيطة
• سرعة الرياح والاتجاه
• الرطوبة النسبية وهطول الأمطار

هذه المعلومات السياقية تقوم بتحسين تنبؤات الأداء وتتوقع قيود الموقع الخاصة. بالنسبة للمشروع الزراعي في جنوب إسبانيا ، ساعدت هذه البيانات في تحديد الفترات التي يكون فيها الإنتاج الشمسي أعلى مع احتياجات الري ، وبالتالي تحسين التآزر بين الطاقة والزراعة.

PVGIS في الممارسة: شهادات المستخدم

تحكي الأرقام والميزات جزءًا فقط من القصة. إنه يستخدم ذلك يوميًا PVGISقيمة s تضيء حقا.

تجربة شركة استشارية

تدير صوفي شركة استشارية متخصصة في الطاقات المتجددة في ليون. لها ، PVGIS أصبح أداة استراتيجية: "نحن نستخدم PVGIS من مرحلة ما قبل المشروع لتقييم جدوى الموقع وإمكاناته بسرعة. تتيح لنا دقة التقديرات استبعاد المشاريع غير القابلة للحياة على الفور وتركيز مواردنا على أولئك الذين لديهم إمكانات حقيقية. "

كما تبرز قيمة PVGIS كأداة اتصال: "التقارير التي تم إنشاؤها واضحة ومهنية ، مع الرسوم البيانية التي يمكن للعملاء الأقل تقنياً فهمها. وهذا يسهل المناقشات بشكل كبير ويسرع في اتخاذ القرارات."

منظور المثبت

شهد ميغيل ، وهو مثبت شمسي في فالنسيا لمدة 15 عامًا ، أن وظيفته تحولت PVGIS: "قبل ذلك ، قضيت ساعات في شرح سبب قيابي أكثر موثوقية من المسابقة. الآن ، أقدم شخصيًا PVGIS عمليات المحاكاة مباشرة ، وتتحول المحادثة على الفور إلى جودة المعدات وخدمتها. "

إنه يقدر بشكل خاص القدرة على مقارنة التكوينات المختلفة: "في الآونة الأخيرة ، كان العميل يتردد بين التثبيت القياسي وحل مع مُحسِّنات. في بضع نقرات ، تمكنت من إظهار فرق الإنتاج على مدى 25 عامًا ، مما يبرر الاستثمار الإضافي."

منظور مالك المنزل

تشارك كلارا ، مالكة منزل بالقرب من بوردو ، كيف يمكن الوصول إليها PVGIS هو لغير المهنيين: "كنت أفكر في تثبيت الألواح الشمسية ، لكنني أردت التحقق من نفسي إذا كانت وعود المثبتات واقعية. PVGIS سمحت لي بتقدير تقديراتي وطرح الأسئلة ذات الصلة خلال الاجتماعات التجارية ".

وتضيف: "لقد اخترت في النهاية مثبتًا استخدمه أيضًا PVGIS والذين تقارن تقديراتها بحثي. كانت هذه الشفافية حاسمة في قراري ".

PVGIS مقابل الأدوات الأخرى: مقارنة مستنيرة

في المناظر الطبيعية حيث تتضاعف أدوات المحاكاة الشمسية ، PVGIS يبرز بعدة طرق أساسية.

PVGIS و PVWATTS (NREL)

غالبًا PVGISنظيره الأمريكي. بعد استخدام كلتا الأداة للمشاريع الدولية ، يمكنني أن أشهد على اختلافاتها الكبيرة:

• PVGIS تقدم دقة مكانية أدق في أوروبا وأفريقيا ، في حين أن PVWATTS أكثر دقة بشكل عام في أمريكا الشمالية
• ال PVGIS24 الواجهة أكثر سهولة وتوفر المزيد من خيارات التخصيص
• يوفر PVWATTS مقاربة أكثر بساطة ، وأحيانًا على حساب الدقة

يلخص مهندس كندي عملت معه في مشروع عبر الحدود الموقف جيدًا: "نستخدم PVWATTS لمشاريعنا الأمريكية و PVGIS لأوروبينا. لا يكمن الاختلاف في الجودة الشاملة كما هو الحال في الدقة الإقليمية للبيانات الأساسية. "

PVGIS والبرامج التجارية المتخصصة

توفر حلول مثل Aurora أو Helioscope ميزات التصميم والنمذجة ثلاثية الأبعاد المتقدمة ، ولكن بتكلفة أعلى بكثير. PVGISتكمن قوة في نسبة التكلفة والفائدة الممتازة:

• إمكانية الوصول الفوري دون تثبيت البرامج
• منحنى تعليمي أسرع بكثير
• مصادر بيانات موثوقة وشفافة
• نسخة مؤسسية مجانية للاحتياجات الأساسية

"للمشاريع السكنية والتركيبات التجارية الصغيرة ، PVGIS يوضح روبرتو ، وهو مثبت في إيطاليا ، "نحن نحتفظ بالبرمجيات الأكثر تعقيدًا للمشاريع الصناعية الكبيرة حيث يبرر النمذجة المفصلة للتظليل عن قرب الاستثمار الإضافي ،" نحن نحتفظ بالبرنامج الأكثر تعقيدًا للمشاريع الصناعية الكبيرة حيث يبرر النمذجة المفصلة للتظليل الوثيق الاستثمار الإضافي ".

تطور PVGIS: نظرة على المستقبل

التحسينات الأخيرة

أحدث إصدارات PVGIS قدمت ميزات متوقعة للغاية:

• دمج بيانات الأقمار الصناعية الأكثر حداثة وعالية الدقة
• تحسين نماذج الأداء للتقنيات الناشئة
• الأدوات المتقدمة لتحليل الأنظمة مع التخزين
• واجهة أكثر سهولة واستجابة في PVGIS24

في مؤتمر حديث للطاقة المتجددة في برشلونة ، قدم باحث في JRC العمل وراء الكواليس وراء هذه التحسينات: "كل PVGIS يمثل التحديث آلاف الساعات من التحقق من الصحة والمقارنة مع البيانات الحقيقية من التثبيتات الحالية. هذا الدقة العلمية هو ما يضمن موثوقية التقديرات ".

آفاق مستقبلية

من المتوقع العديد من التطورات الواعدة في الإصدارات المستقبلية:

• تكامل أكثر تقدماً للأنظمة الهجينة (الرياح الكهروضوئية +)
• النمذجة المكررة للتقنيات الثنائية
• أدوات محددة للتطبيقات الزراعية
• تحليل أكثر تفصيلاً لتأثير تغير المناخ على الأداء طويل الأجل

مهندس متورط في تطوير PVGIS24 أخبرني مؤخرًا: "نحن نعمل على ميزات تسمح بمحاكاة استراتيجيات الاستهلاك الذاتي المتقدم ، ودمج السيارات الكهربائية وأنظمة المنازل الذكية. والهدف من ذلك هو دعم الانتقال نحو أنظمة الطاقة الأكثر تكاملاً ومرونة."

خاتمة: PVGIS، عمود انتقال الطاقة

ما وراء ميزاتها الفنية ، PVGIS يمثل تقدمًا أساسيًا في إضفاء الطابع الديمقراطي للطاقة الشمسية. من خلال صنع البيانات والأدوات بمجرد الوصول إلى الخبراء ، فإنه يساعد على تسريع نشر الطاقات المتجددة في جميع أنحاء العالم.

للمهنيين ، PVGIS أصبح رفيقًا يوميًا يجعل التقديرات أكثر موثوقية ويعزز مصداقية المشروع. بالنسبة للأفراد ، إنها نافذة في الإمكانات الشمسية لبيئتهم ، وهي أداة للتمكين التي تتيح خيارات الطاقة المستنيرة.

كما إيلينا ، باحث في انتقال الطاقة ، يلخص ببلاغة: "PVGIS يجسد تمامًا الروح الأوروبية للابتكار في خدمة الصالح العام. من خلال تحويل البيانات العلمية المعقدة إلى معلومات يمكن الوصول إليها وقابلة للتنفيذ ، فإنها تساعد بشكل ملموس في بناء مستقبل أكثر استدامة ولامركزية. "

سواء أكنت تكتشف PVGIS اليوم أو استخدموها لسنوات ، هناك شيء واحد مؤكد: ستستمر هذه الأداة في التطور والنمو ، مما يعكس تطورات قطاع الطاقة الشمسية السريعة النامية ودعم انتقال الطاقة العالمي بدقة وموثوقية معروفة.

تمت كتابة هذا المقال بالتعاون مع العادية PVGIS المستخدمون في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية وأمريكا الجنوبية ، بما في ذلك الباحثين ومثبتات الطاقة الشمسية وشركات الاستشارات المتخصصة. غني تجاربهم ووجهات نظرهم الواقعية كل قسم من هذا العرض التقديمي.