كيفية قراءة الرسم البياني:

تبين هذه الصفحة ما تعنيه محاور الرسوم البيانية لأجهزة رصد وقياس الطاقة الشمسية وكيفية قراءتها. حيث توضح تقارير الرسم البياني؛ القياسات الإشعاعية لموارد الطاقة الشمسية، الواردة من محطات رصد و قياس موارد الطاقة المستدامة في مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة، وفي جميع أنحاء المملكة العربية السعودية، حيث يتم تحديثها كل دقيقة.

 أيضا يمكنكم تحديد محطات مختلفة من القائمة الظاهرة على شاشة الخرائط الجغرافية، لمعرفة مستويات الإشعاع الشمسي الحالي لمختلف مناطق المملكة العربية السعودية.

موارد الأشعة الشمسية:
 يتم تسخين الأرض بواسطة ضوء الشمس حيث تتفاعل الأشعة الضوئية مع الغلاف الجوي للأرض لإنشاء ثلاثة أنواع من موارد الأشعة الشمسية، الناجمة عن سقوط أشعة الشمس على مستوى سطح الأرض، كما هو موضح في الرسم التوضيحي أدناه:

1.      الأشعة الطبيعية المباشرة (DNI) -  وهي عبارة عن كمية الأشعة الشمسية الساقطة مباشرة على سطح الأرض.

2.      الأشعة الأفقية المنتشرة   ((DHI  - على خلاف الأشعة المباشرة، في عبارة عن كمية الأشعة الشمسية المنتشرة في السماء والساقطة على سطح الأرض بشكل أفقي مبعثر.

3.      الأشعة الأفقية العالمية    (GHI)-   وهي عبارة عن المجموع الكلي لكمية الأشعة الشمسية الساقطة من السماء على سطح الأرض.

How to Read Live Graph_Draft- Arabic.png

تنوع الأشعة الشمسية الساقطة على محطات الرصد الآلية

المصدر: المختبر الوطني للطاقة المتجددة

تم تجهيز كل محطة من محطات رصد و قياس الطاقة الشمسية بالأدوات اللازمة لرصد وقياس الأشعة الشمسية الساقطة على سطح الأرض، بما في ذلك الأشعة الظاهرة في الرسم التوضيحي أعلاه.  حيث أنه من الممكن للزائر معرفة المجموع الكلي لكمية الأشعة الشمسية المتاحة في أي وقت، ليتمكن من إجراء الدراسات البحثية لتحديد المواقع الأكثر نشاطا، و اختيار التصميم المناسب لإنشاء و تشغيل مرافق إنتاج الطاقة الشمسية لمختلف مناطق المملكة العربية السعودية.


عند تحديد المناطق المراد دراستها، ستظهر بشكل مباشرة تقارير الرسم البياني لتوضيح وشرح مصادر الأشعة الشمسية عند مختلفة الظروف المناخية، وتأثيرها على قياس الانعكاسات الإشعاعية (الضوئية).

أولا: نموذج الرسم البياني لقياسات الأشعة الشمسية في يوم مشمس بمدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية و المتجددة.    

يمثل العمود الأيسر للمحور (Y) قوة الإشعاع، وهو عبارة عن مقدار قوة الأشعة الشمسية الممثلة بوحدة القياس العملية للقدرة الكهربائية (Watt)، لمعرفة مقدار الشغل المنجز لكل مساحة (متر مربع) في وحدة الزمن (ساعة).

أما بالنسبة إلي الخط الأفقي (X) فيمثل محور الزمني للوقت على مدار اليوم، حيث يمكنكم قراءة قيم الإشعاعات (الشمسية) الثلاثة كلما أشرقت الشمس حوالي الساعة6:00  صباحا، وعند الظهيرة حيث تكون الشمس عمودية تماما، وعند غروب الشمس في وقت المساء.

يوضح الرسم البياني قياسات المتوسط اليومي لسطوع الأشعة الشمسية في يوم مشمس بالمدينة المستدامة

الأشعة الأفقية العالمية ((GHI | الأشعة الطبيعية المباشرة (DNI) | الأشعة الأفقية المنتشرة ((DHI  

حيث يرمز الخط الأحمر على هذا الرسم البياني إلى متوسط الإشعاع الأفقي العالمي ((GHI لعدد ساعات سطوع الشمس في اليوم العادي، والمجموع الكلي للأشعة الشمسية الساقطة من السماء على المستقبلات (خلايا غريتسل الشمسية، محولات فولتوضوئية، الألواح الكهروضوئية) بشكل غير مركز، مما يتيح للزائر قراءة مجموع الأشعة الشمسية الأفقية على نحو فعال، بغض النظر عن اتجاه الفوتونات (الأشعة الشمسية).

أما الخط الأخضر فيرمز إلى قوة تركيز كمية الإشعاع الطبيعي المباشر (DNI)، حيث تعتبر الأشعة الطبيعية المباشرة بمثابة المورد الرئيسي أو الوقود المحرك لجميع تقنيات امتصاص وتحويل الأشعة الشمسية المركزة (CSP) إلى طاقة.

بما أن هذه التقنيات تعكس الفوتونات على أجهز استقبال تعرف بالخلايا الشمسية، فإنها تحتاج إلى أشعة شمسية قادمة بشكل مباشر، أو في خط مستقيم يصل من الشمس إلى سطح الأرض، بحيث يمكن تركيزها واستقبالها كطاقة ضوئية مركزة. وذالك لأسباب عدة منها سقوط الضوء على سطح الأرض بشكل مبعثر أو انعكاس أشعة الشمس عند اصطدامها بمكونات الغلاف الجوي؛ كظواهر الهباء الصلبة (وهي عبارة عن قطرات من الغاز السائل في الهواء)، بما في ذلك السحب والغبار والتلوث. حيث تختلف قياسات الأشعة المباشرة في معظم أنحاء المملكة حسب المكان والزمان.

بينما الخط الأزرق فيرمز إلي مجموع الأشعة الأفقية المبعثرة (DHI)، أو الأشعة المتناثرة بسبب اصطدامها بطبقات أو مكونات الغلاف الجوي.

جميع موارد الأشعة الشمسية (DHI,DNI,GHI) متصلة مع بعضها البعض (علاقة عكسية)؛ بما أن المجموع الكلي للأشعة الأفقية العالمية يمثل كمية الأشعة الطبيعية المباشرة مع الأشعة الأفقية المنتشرة على سطح الأرض. فأنه عندما تكون السماء صافية في يوم مشمس عادي، ترتفع نسبة معدل الأشعة الطبيعية المباشرة الساقطة على أجهزة الرصد الآلي، بينما تقل نسبة الأشعة الأفقية المنتشرة.

ثانيا: نموذج الرسم البياني لقياسات الأشعة الشمسية في يوم مشمس استثنائي بالمملكة العربية السعودية

عندما تكون السماء مشرقة، و يكون الغبار والتلوث الجوي في أقصى المستويات انخفاضا، تستقبل أجهزة الرصد الإلية كمية كبيرة من الأشعة المباشرة ليوم كامل. حيث يبين الرسم البياني التالي موارد الأشعة الشمسية ليوم مشمس ذو أجواء صافية، في الجزء الشمالي الغربي من المملكة العربية السعودية بمنطقتي حائل، وتبوك.

قراءة بيانات أجهزة الرصد الشمسية تمكن الباحثين والمهندسين من معرفة التغيرات المناخية لمختلف مناطق المملكة، بهدف مطابقة أفضل الموارد الشمسية مع جميع تقنيات امتصاص وتحويل الأشعة الشمسية المركزة (CSP) إلى طاقة؛ كخلايا غريتسل الشمسية، و المحولات فولتوضوئية، أو الألواح الكهروضوئية.

 من خلال الرسم البياني نلاحظ أن مستوى الأشعة الضوئية المنتشرة (DHI) منخفض جدا نسبة إلى الأشعة الطبيعية المباشرة، مما يعني وجود كمية قليلة من الأشعة المباشرة اصطدمت بمكونات الغلاف (الغبار) الجوي.

يوضح الرسم البياني قياسات المتوسط اليومي لسطوع الأشعة الشمسية عند مناطق الأجواء الصافية

الأشعة الأفقية العالمية ((GHI | الأشعة الطبيعية المباشرة (DNI) | الأشعة الأفقية المنتشرة ((DHI  

ثالثا: نموذج الرسم البياني لقياسات الأشعة الشمسية عند ظهيرة يوم غائم بالمملكة العربية السعودية

يمثل الرسم البياني التالي كمية الأشعة الشمسية الساقطة على محافظة الأحساء بالمنطقة الشرقية. عند القراءة نلاحظ ارتفاع نسبة الأشعة المباشرة في بداية اليوم، بينما في حوالي الساعة العاشرة صباحا نرى أن السحب، والتلوث، أو مستويات الغبار الجوي قد ازدادت لتبدأ البيانات في التذبذب. حيث نلاحظ زيادة في كمية الأشعة المنتشرة و انخفاض في معدل الأشعة المباشرة كلما تشتت الضوء الساقط على سطح الأرض.

 يبقى المجموع الكلي (GHI) لأشعة الشمس تقريبا ثابت نسبيا، حيث أن الزيادة و الانخفاض في معدل الأشعة المستقطبة يمكن الباحث أو المهندس من معرفة اتجاهات الموارد الشمسية في أوقات مختلفة من اليوم، لتحديد المواقع الأكثر نشاطا، و اختيار التصميم الهندسي المناسب لإنشاء و تشغيل مرافق إنتاج الطاقة الشمسية.

يوضح الرسم البياني قياسات المتوسط اليومي لسطوع الأشعة الشمسية في يوم غائم بالأحساء

الأشعة الأفقية العالمية ((GHI | الأشعة الطبيعية المباشرة (DNI) | الأشعة الأفقية المنتشرة ((DHI  

رابعا: نموذج الرسم البياني لقياسات الأشعة الشمسية عند يوم عاصف مليء بالأتربة الهوائية
يوضح الرسم البياني التالي كمية الأشعة الشمسية الساقطة على جامعة الملك عبد العزيز بهدى الشام. عند القراءة نلاحظ ارتفاع نسبة الأشعة المباشرة في بداية اليوم، بينما في حوالي الساعة الرابعة و النصف بعد منتصف الظهر نرى أن السحب، والتلوث، أو مستويات الغبار الجوي قد ازدادت لتبدأ البيانات في التذبذب. حيث نلاحظ زيادة في كمية الأشعة المنتشرة و انخفاض في معدل الأشعة المباشرة إلى درجة الصفر كلما تشتت الضوء الساقط على سطح الأرض.

يوضح الرسم البياني قياسات المتوسط اليومي لسطوع الأشعة الشمسية في يوم عاصف مليء بالأتربة الهوائية بجامعة الملك عبد العزيز

 HadaAlsham

تبين الصور الظاهرة أدناه لبرج المملكة في الرياض ؛ الفرق بين اليوم الواضح نسبيا (إلى اليمين)، و اليوم العاصف المليء بالغبار نسبيا (إلي اليسار). وقد التقطت كل منها في يوم واحد، في أوقات مختلفة من اليوم.

في أوقات الصباح، تظهر الصورةليمنى) يوم مشمس واضحة نسبيا حيث نلاحظ انخفاض في كمية الأشعة المنتشرة نسبيا وارتفاع في معدل الأشعة المباشرة. بينما في أوقات العصر، تظهر الصورةليسرى) يوم عاصف مليء بالغبار حيث نلاحظ زيادة في كمية الأشعة المنتشرة و انخفاض في معدل الأشعة المباشرة كلما تشتت الضوء الساقط على سطح الأرض. 

غبار برج المملكة.png

برج المملكة في الرياض، في يوم صاف نسبيا مقابل يوم عاصف مليء بالغبار الجوي