طور باحثون من جامعة عمان الأهلية في الأردن وجامعة أديس أبابا للعلوم والتكنولوجيا في إثيوبيا منهجية جديدة لتتبع نقطة الطاقة القصوى العالمية (GMPP) في الأنظمة الكهروضوئية المظللة جزئيًا.
يحدد GMPP قدرة العاكس على مسح المنحنى الرابع للنظام الكهروضوئي وتحديد جهد الصفيف الذي تحدث عنده نقطة الطاقة القصوى العالمية. عندما يكون النظام الكهروضوئي تحت ظروف مظللة جزئيًا، فإن المنحنى المميز لجهد الطاقة الناتج يولد قمم محلية متعددة. في ظل هذه الظروف، قد تفشل الطرق التقليدية لتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) في زيادة طاقة الخرج إلى أقصى حد لأنها تتتبع نقطة الطاقة القصوى المحلية (MPP) بدلاً من MPP العالمية (GMPP).
وقال العلماء: "يحقق نموذجنا فوائد من خلال محاكاة فقدان أقل للطاقة بنسبة 33%، وعرض رسملة أقل بثلاث مرات مقارنة بطرق الاستقرار البديلة".
تعتمد المنهجية المقترحة على الخوارزمية الجينية (GA)، القادرة على حل مشاكل التحسين المقيدة وغير المقيدة بناءً على عملية الانتقاء الطبيعي التي تحاكي التطور البيولوجي، ووحدة التحكم الخلفية (BSC)، وهي تقنية متكررة شائعة الاستخدام. تستخدم لاستخراج الطاقة القصوى من النظام الكهروضوئي. إنه يعمل عن طريق تقسيم مشكلة التحكم غير الخطية إلى سلسلة من الأنظمة الفرعية الأبسط.
تقوم خوارزمية BSC بضبط إشارة تعديل عرض النبضة (PWM)، التي تحكم تشغيل النظام من خلال المحول المتصل بالحمل، بينما تحسب خوارزمية GA مكاسب BSC لتحقيق النتيجة المثالية للنظام الكهروضوئي. وأوضح الباحثون أن "الهدف الرئيسي هو التأكد من الجهد المثالي للوحدة الكهروضوئية (PV)، والتي تكون مقيدة ضمن نطاق 0 فولت وجهد الدائرة المفتوحة".
واختبرت المجموعة النهج الجديد في محاكاة النظام الكهروضوئي الموجود في ماروا، الكاميرون. يتكون من ثلاث لوحات بقدرة 55 وات متصلة على التوالي، ومحول DC-DC، وحمل مقاوم بقيمة 150 أوم. وأوضح الأكاديميون أن "هناك ارتفاعا ملحوظا وكبيرا في درجات الحرارة في المنطقة المحددة، وتتميز بالظروف القاحلة وارتفاع درجات الحرارة المماثلة لتلك الموجودة في المناخ شبه الصحراوي".
وقالوا إن التقنية المقترحة كانت قادرة على تحقيق استقرار النظام الكهروضوئي في 0.06 ثانية فقط مع إظهار مرونة "استثنائية". ومع ذلك، أشاروا أيضًا إلى أن المنهجية الجديدة يجب التحقق من صحتها من خلال التجارب المستقبلية. وخلصوا إلى أن "طريقتنا كشفت بدقة عن تأثيرات التظليل الجزئي وخففت منها، بهدف الوصول إلى نقطة الطاقة القصوى العالمية لتقليل فقدان الطاقة إلى أدنى حد ممكن".
وقد تم عرض النتائج التي توصلوا إليها في الورقة "تعزيز أداء MPPT للصفائف الكهروضوئية المظللة جزئيًا من خلال التحكم الخلفي باستخدام المكاسب المحسنة للخوارزمية الجينية،" نشرت فيالتقارير العلمية.
