كيف تحسب منظومة الطاقة الشمسية: تدقيق الطاقة والألواح والبطاريات والعائد

ابدأ بقائمة الأحمال وتدقيق الطاقة

اكتب كل حمل وقدرته بالواط وساعات تشغيله، ثم اضرب لتحصل على الكيلوواط ساعة (kWh) يومياً. اجمع النتائج وقارنها بفواتير الكهرباء لاثني عشر شهراً، لأن تكييف الصيف قد يضاعف استهلاك الشتاء. الفاتورة تعطيك المجموع، وقائمة الأحمال تُظهر مم يتكون المجموع وأي الأحمال يجب أن تستمر عند انقطاع الشبكة.

رقمان مهمان كثيراً ما يختلطان. الطاقة (kWh يومياً) تحدد عدد الألواح وحجم البطارية. أما القدرة القصوى (kW، أي الأحمال العاملة معاً بما فيها تيار إقلاع المحركات) فتحدد حجم العاكس والتمديدات. قد تستهلك الفيلا طاقة معتدلة لكن ذروتها عالية حين يبدأ مكيفان معاً.

متصل بالشبكة أم هجين أم مستقل

هذا الاختيار يحدد كل ما بعده. المتصل بالشبكة يخفض الطاقة التي تشتريها ولا بطارية فيه، ويتوقف عند انقطاع الشبكة. الهجين يضيف بطارية فتستمر دوائر محددة أثناء الانقطاع. المستقل لا شبكة فيه ويُحسب لأيام من الاستقلالية، كما في وحدات المراقبة العاملة بالطاقة الشمسية. المقارنة موضحة في صفحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

الألواح: من ساعات الشمس مع معامل الفقد

ساعات الشمس القصوى هي الساعات في اليوم بقوة الإشعاع القياسية 1,000 واط/م². تحظى الرياض بشمس قوية، نحو 5 إلى 6 ساعات شمس قصوى في المتوسط وأقل في الشتاء. ثم يقلّ ناتج الألواح بسبب الحرارة (تسخن الخلايا أكثر من الهواء بكثير) والغبار وفقد الأسلاك وكفاءة العاكس وعدم التطابق. نأخذ عادة كفاءة نظام بين 70 و80% للتخطيط، ثم نتحقق منها للموقع المحدد.

حجم الألواح بالكيلوواط ذروة (kWp) هو الطاقة اليومية التي تريد من الشمس تغطيتها مقسومة على ساعات الشمس القصوى وكفاءة النظام.

العاكس والبطارية

• العاكس: يُحسب للحمل الأقصى الذي يحمله وللألواح. وللدائرة المدعومة بالبطارية تُضاف تيارات إقلاع المحركات.
• البطارية: الطاقة التي تحتاجها ليلاً أو أثناء الانقطاع مقسومة على نسبة التفريغ القابلة للاستخدام وعلى كفاءة العاكس. تسمح بطارية فوسفات الحديد الليثيوم عادة بتفريغ عميق، أما الرصاص الحمضي فيسمح بأقل بكثير، فيلزم أن تكون السعة الاسمية أكبر.
• الاستقلالية: المدة التي يجب أن تعمل فيها الأحمال الحرجة على البطارية وحدها. في الفيلا تُقاس بالساعات، وفي النقطة المستقلة بالأيام.
• تشيخ البطاريات أسرع في الحرارة، فالغرفة لا تقل أهمية عن السعة.

مثال محلول

فيلا تريد خفض استهلاكها النهاري وإبقاء الإنارة والشبكة وبعض الدوائر تعمل عند الانقطاع. كل رقم هنا افتراض للمثال.

الفيلا نفسها بسطح مختلف أو بتظليل مختلف أو بعادات تكييف مختلفة ستعطي نتيجة أخرى. الفكرة من الجدول أن كل سطر فيه قابل للمساءلة.

السطح والتظليل والاتجاه

انظر إلى المساحة الصالحة للاستخدام لا المساحة الكلية. خزانات المياه والأسوار القصيرة وأطباق الاستقبال وبروز الدرج والمباني المجاورة تلقي ظلاً يقلّل ناتج السلسلة كلها لا لوحاً واحداً فقط. في المملكة يعطي الميل نحو الجنوب أفضل إنتاج سنوي، لكن الأسطح المسطحة والميل المنخفض يقللان حمل الرياح ويناسبان المواقع المغبرة. تباعد الصفوف وقوة السطح والعزل المائي والوصول الآمن للتنظيف كلها من التصميم.

الصيانة والتنظيف في الغبار

الغبار فقد متكرر. ينخفض الإنتاج بين مرات التنظيف، وقد تخفضه عاصفة ترابية في يوم واحد. يجب أن يحدد تقدير الإنتاج وخطة الصيانة كل كم مرة تُنظَّف الألواح ومن ينفذ ذلك ومن أين يأتي الماء. وتُفحص حالة العاكس والبطاريات والوصلات والتثبيت وفق جدول. راجع الصيانة.

المراقبة

يجب أن تُظهر المراقبة الإنتاج والاستهلاك وحالة البطارية والتنبيهات، وأن تقارن الإنتاج الفعلي بالتقدير. من دونها قد ينتج النظام 20% أقل بصمت طوال عام.

التخطيط للتوسعة

اترك مساحة على السطح وسعة في لوحة التوزيع وبطارية يمكن الإضافة إليها، واختر عاكساً يدعم ألواحاً أو بطاريات أكثر. التوسعة لاحقاً أرخص بكثير إذا خُطط لها من البداية.

الربط الهجين بين المولّد والطاقة الشمسية

في المواقع التي لا تقبل انقطاعاً، يمكن للشمس والبطارية حمل الأحمال أغلب الوقت، مع مولّد احتياطي للانقطاعات الطويلة والأيام ضعيفة الشمس. يجب تصميم تحويل المولّد وإعدادات العاكس وخطة الوقود معاً. راجع ربط المولّدات واستمرارية الطاقة. وتبقى الإلكترونيات الحرجة بحاجة إلى UPS لعبور أي تحويل، أما إنارة الطوارئ فلها قواعدها؛ راجع أنظمة البطاريات المركزية.

ماذا تتضمن دراسة الجدوى

• قائمة الأحمال وبيانات الاستهلاك لاثني عشر شهراً
• مسح السطح أو الأرض مع تحليل التظليل
• نوع النظام والأحمال المدعومة بالبطارية
• حساب الألواح والعاكس والبطارية مع ذكر كل افتراض
• فقد الحرارة والغبار وخطة التنظيف
• المخطط أحادي الخط ومسار موافقة شركة الكهرباء للأنظمة المتصلة بالشبكة
• مقارنة للطاقة والتكلفة بطريقة معلنة، تشمل استبدال البطاريات والعواكس خلال عمر النظام

كلمة عن فترة الاسترداد

تعتمد فترة الاسترداد على تعرفتك ونمط استهلاكك وتكلفة النظام ونسبة الطاقة الشمسية المستخدمة في الموقع والصيانة. لا نعطي أرقام استرداد مسبقاً. يجب أن تُظهر دراسة الجدوى الطريقة وافتراضاتها لتختبرها على فواتيرك.

أسئلة شائعة