نظام توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية المنزلية: أسئلة وأجوبة

1. ما هو نظام توليد الطاقة الشمسية المنزلي؟

يقوم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية المنزلي بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء من خلال الألواح الشمسية المثبتة على السطح أو الأرض المفتوحة، ثم يحولها إلى طاقة تيار متردد يمكن استخدامها مباشرة من قبل المنزل من خلال العاكس.

يتكون النظام عادةً من ألواح شمسية، ومحول طاقة شمسية، ونظام تثبيت، وكابلات، وبطاريات تخزين طاقة (اختيارية).ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: الأنظمة المتصلة بالشبكة، والأنظمة غير المتصلة بالشبكة، وأنظمة تخزين الطاقة الهجينة.

2. ما هي فوائد تركيب نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية المنزلية؟

• تخفيض فواتير الكهرباء: يؤدي توليد الكهرباء واستهلاكها ذاتيًا إلى تقليل الاعتماد على الشبكة الكهربائية.
• تحسين استقرار مصدر الطاقة: بالإضافة إلى نظام تخزين الطاقة، يمكنه توفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
• صديق للبيئة ومنخفض الكربون: يقلل من استهلاك الوقود الأحفوري ويخفض انبعاثات الكربون.
• عوائد واضحة طويلة الأجل: يوفر الاستثمار لمرة واحدة توليدًا مستقرًا للطاقة على المدى الطويل.
• زيادة قيمة الأصول المنزلية: في بعض البلدان، يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أن تزيد من جاذبية العقار.

3. كم من الوقت يستغرق استرداد الاستثمار في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية المنزلية؟

لنأخذ مشروعًا سكنيًا في نيجيريا كمثال، بناءً على مساحة السطح الفعالة المتاحة للتركيب، سنستخدم سعة نظام 5 كيلو وات كمثال.

استنادًا إلى متوسط ساعات سطوع الشمس اليومية في نيجيريا (6-12 ساعة)يتكون النظام من 6 ألواح شمسية بقدرة 550 واط وبطارية لتخزين الطاقة بسعة 5.12 كيلوواط ساعة. مع الأخذ في الاعتبار تعريفة الكهرباء المحلية في نيجيريا (0.036-0.15 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة) وتكلفة استخدام مولد الديزل (0.25–0.40 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة)وتتراوح فترة استرداد التكلفة المقدرة بين سنتين وخمس سنوات. مع الأخذ في الاعتبار أن عمر الألواح الشمسية يبلغ 30 عامًا. أما السنوات المتبقية التي تتراوح بين 25 و28 عاماً فستكون فترة ربح صافٍ، وتوليد "كهرباء منخفضة التكلفة" بشكل مستمر بعد استرداد الاستثمار الأولي.

4. لماذا يُعدّ حل تخزين الطاقة الشمسية السكنية المُخصّص ضروريًا قبل التركيب؟

تتضمن عملية تركيب أنظمة الطاقة الشمسية السكنيةيشمل ذلك هيكل السقف وزاويته واتجاهه وقدرته على تحمل الأحمال، وغيرها. كل تفصيل يؤثر على كفاءة توليد الطاقة مستقبلاً وتجربة المستخدم. لذا، من الضروري الاستعانة بفريق متخصص لتصميم حلول تخزين طاقة منزلية مخصصة قبل التركيب. فلكل عائلة أنماط استهلاك كهرباء وظروف سقف مختلفة، وغالباً ما تفشل الحلول الجاهزة في تحقيق التوازن بين التكلفة والفوائد.

يمكن للحل المخصص أن:

• مطابقة دقيقة لاستهلاك الكهرباء اليومي للعائلة
• حدد بشكل منطقي ما إذا كانت هناك حاجة لتخزين الطاقة وسعة التخزين.
• تجنب الهدر الناتج عن الأنظمة كبيرة الحجم أو صغيرة الحجم
• تلبية متطلبات الربط بالشبكة المحلية، والسلامة الكهربائية، والمتطلبات التنظيمية.

يُعد التصميم العلمي عاملاً أساسياً في تحديد الربحية طويلة الأجل للنظام.

حالياً، كثير توليد الطاقة الشمسية من أسطح المنازل السكنية و منتجات تخزين الطاقة تتطلب المنتجات المتوفرة في السوق من العملاء طلب المنتج أولاً قبل أن يتمكن فريق متخصص من تخصيص الحل.

يشكل هذا الأمر مخاطر على سلامة الاستخدام اللاحق للمنتج. يُعد نظام تخزين الطاقة الشمسية المنزلي استثمارًا طويل الأجل. إذا تبيّن أن النظام المُركّب غير مناسب لاحتياجات الأسرة، فإن تفكيكه وإعادة تركيبه لاحقًا سيكون أمرًا بالغ الصعوبة وسيؤثر بشكل كبير على عمره الافتراضي.

لمساعدتك في تقليل تكلفة التجربة والخطأ، يمكنك إرسال النموذج أدناه، مع الإشارة إلى "حلول الطاقة الشمسية السكنية"، للحصول على حل تخزين طاقة شمسية سكني مخصص مجاني.

5. ما مقدار ضوء الشمس الذي يمكننا استخدامه؟

عادةً ما تُقاس موارد الطاقة الشمسية بوحدة "ساعات العمل المكافئة للحمل الكامل“.

على الصعيد العالمي:

• تتمتع معظم المناطق بمتوسط موارد شمسية سنوية يبلغ حوالي 3-7 ساعات/يوم.
• تتمتع مناطق مثل الشرق الأوسط وأفريقيا وأمريكا اللاتينية بظروف شمسية ممتازة بشكل خاص.
• حتى في المناطق ذات متوسط سطوع الشمس، تظل أنظمة الخلايا الكهروضوئية مجدية اقتصادياً.
• بالإضافة إلى ذلك، فإن اختيار المنتج، واتجاه التركيب، وما إلى ذلك، كلها ستؤثر على توليد الطاقة الكهروضوئية.

6. كيف يتم تقييم سلامة نظام توليد الطاقة الشمسية المنزلي؟

ويمكن الحكم على ذلك من خلال الجوانب التالية:

• شهادة المعدات الأساسية: هل تتوافق أجهزة العاكس والبطاريات مع معايير السلامة الدولية مثل IEC و EN؟
• تصميم الحماية الكهربائية: هل يحتوي على حماية من الجهد الزائد، والتيار الزائد، وقصر الدائرة، والتأريض، والصواعق؟
• سلامة بنية النظام: هل تلبي الأقواس متطلبات مقاومة الرياح ومقاومة التآكل؟
• مواصفات التركيب: هل تم تركيبه بواسطة فريق متخصص وحصل على موافقة السلطات المحلية؟

السلامة والامتثال شرطان أساسيان لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية.

7. ما هي أنواع الأسطح المناسبة لتركيب أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية المنزلية؟

سواء كان السقف مائلاً، أو مسطحاً، أو مصنوعاً من المعدن المموج، أو حتى سقفاً زجاجياً أو سقفاً لغرفة مشمسة، يمكن تركيب أنظمة الطاقة الشمسية. ويمكن الآن تخصيص منتجات تخزين الطاقة المنزلية الحديثة لتناسب مختلف أنواع هياكل الأسقف، لذا لا داعي للقلق بشأن مشاكل هيكل السقف.

8. كم عدد الألواح الشمسية اللازمة لتركيب نظام طاقة شمسية كهروضوئية منزلي؟

لنأخذ نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية الخاص بشركة JNTech كمثال:

يوجد حاليًا ثلاثة مواصفات رئيسية للمنتجات المتعلقة بالألواح الكهروضوئية:

نظام تخزين طاقة بقدرة 5 كيلوواط: 6 ألواح شمسية بقدرة 550 واط، إجمالي طاقة الألواح الشمسية 3300 واط، توليد الطاقة اليومي 15 كيلوواط ساعة/يوم (بناءً على ما يقرب من 5 ساعات من أشعة الشمس يوميًا)؛

نظام تخزين الطاقة بقدرة 6 كيلوواط: 7 ألواح شمسية بقدرة 580 واط، إجمالي طاقة الألواح الشمسية 4060 واط، توليد الطاقة اليومي 20 كيلوواط ساعة/يوم (بناءً على ما يقرب من 5 ساعات من أشعة الشمس يوميًا)؛

نظام تخزين الطاقة بقدرة 12 كيلوواط: 9 ألواح شمسية بقدرة 580 واط، إجمالي طاقة الألواح الشمسية 5220 واط، توليد الطاقة اليومي 25 كيلوواط ساعة/يوم (بناءً على ما يقرب من 5 ساعات من أشعة الشمس يوميًا).

9. ما هو تفصيل تكلفة نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية المنزلية؟

يتألف هذا النظام بشكل أساسي من عدة أجزاء مثل خلايا البطارية، ومحولات تخزين الطاقة (محولات ثنائية الاتجاه)، وأنظمة المكونات. ويكون النظام النموذجي عادةً بقدرة 5 كيلوواط (المكونات + محول الطاقة) مع 10 كيلوواط/ساعة (بطارية تخزين الطاقة) أو 10 كيلوواط + 10 كيلوواط/ساعة.

تُعد خلية البطارية جوهر نظام تخزين الطاقة، حيث تمثل ما يقرب من 45-50% من التكلفة؛ ويتحكم عاكس تخزين الطاقة في الشحن والتفريغ ويقوم بتحويل التيار المتردد/المستمر، ويمثل ما يقرب من 10-15% من التكلفة؛ ويُستخدم نظام المكونات، أي النظام الكهروضوئي، لتوليد الطاقة الشمسية، ويمثل ما يقرب من 20-25% من التكلفة.