تعد الطاقة الشمسية مصدرًا متجددًا وبديلًا عن مصادر الوقود الأحفوري، لكن إنتاجها معقد ومحفوف بعوامل دائمة التغير، مثل انتشار الغطاء السحابي وتغير ساعات النهار وحتى جسيمات الغبار.
طور ماهيش باندي أستاذ معهد أوكيناوا للعلوم والتقنية وسيلة معيارية لحساب التغيرات في الطاقة الشمسية ومقارنتها. ونشرت دراسته الحديثة على مجلة فيزكال رفيو أبلايد، وقد تساعد في تطوير مزارع الطاقة الشمسية الكهرضوئية؛ وهي أنظمة تسخر طاقة الشمس وتحولها إلى كهرباء.
يعمل ماهيش في وحدة الفيزياء غير الخطية وغير المستقرة بالمعهد، وصرح في بيانه «نفتقر حاليًا إلى معيار لحساب تذبذبات الطاقة الشمسية الكهرضوئية، لأنها تتغير وفقًا للموقع المقاسة فيه فمن المهم إيجاد أساس مقارنة نعول عليه.»
تغير مستمر
يستعين العلماء بوحدة كمية تدعى «طيف الطاقة» لدراسة تذبذب مخرجات الطاقة الشمسية الكهرضوئية؛ وهي الطاقة المولّدة عند تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء.
وبإمكان العلماء استخدام طيف الطاقة لحساب كمية التذبذبات في الطاقة التي تولدها مزرعة شمسية واحدة. غير أنه لا يوجد معيار لمقارنة التغيرات بين مختلف المزارع، لأن القراءات تختلف وفقًا لمختلف العوامل مثل الغطاء السحابي وكمية جسيمات الغبار في الهواء. لذلك ينبغي التوصل إلى قياس معياري لمقارنة إنتاج الطاقة بين المزارع بفعالية، بالطريقة ذاتها التي استخدم فيها معيار الذهب لحساب قيمة العملة خلال القرنين التاسع عشر والعشرين.
وللتوصل إلى هذا المعيار، حلل باندي ومساعده مؤشر السماء الصافية، والذي يحسب مخرجات الطاقة الشمسية على صورة موجات كهرومغناطيسية دونما تدخل من السحب أو الغبار.
وكشفت تحاليل الباحثين للسماء الصافية عام 2009 أن الإشعاع الشمسي الأساسي يتبع نمط معتمد على التغيرات في طول النهار من يوم إلى آخر. فاستنتج باندي أن قياس الإشعاع الشمسي الأساسي عند موقع محدد على الأرض يشكل معيارًا موثوقًا لمقارنة طيف الطاقة عند الموقع ذاته، فعلى الرغم من تفاوت كمية السحب ومصادر التداخل الأخرى، يحمل الموقع الجغرافي التأثير الأكبر على إنتاج الطاقة الكهرضوئية.
وتتمثل خطوة باندي القادمة في دراسة أثر مصادر التداخل الأخرى، مثل السحب العابرة، على تذبذبات الطاقة الشمسية. ويأمل أن يساعد بحثه المهندسين وصناع القرار على إنتاج الطاقة الكهرضوئية على أحسن وجه.
وصرح باندي «باكتشاف هذا المعيار الذهبي، عبرنا بنجاح أول حاجز نحو فهم التذبذبات الشمسية الكهرضوئية، فأصبحت لدينا مسطرة للقياس بها.»
