كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل

يبحث الكثير حول كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل وذلك نظرًا لانخفاض تكلفة الطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة جنبًا إلى جنب مع التحسينات الرئيسية في الكفاءات التقنية وجودة التصنيع، لذلك أعددنا لكم هذا الموضوع حول كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل وكل شيء تريد معرفته حول الطاقة الشمسية.
وهنا تجد الدليل الشامل للطاقة الشمسية للمنازل

كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل

 بدأ العديد من مالكي المنازل في جميع أنحاء العالم في النظر إلى الطاقة الشمسية على أنها حل بديل عملي للطاقة، ومع دخول الطاقة الشمسية إلى أسواق الطاقة الرئيسية، فإن السؤال الكبير هو “كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل” في هذه الفقرة سنقوم بتفصيل بالضبط كيف تنتج الألواح الشمسية الطاقة لمنزلك ومدى واقعية التحول إلى الطاقة الشمسية:

• كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل من خلال الألواح الشمسية عن طريق امتصاص ضوء الشمس الخلايا الكهروضوئية، وتوليد طاقة تيار مباشر (DC)، ثم تحويلها إلى طاقة تيار متناوب قابلة للاستخدام (AC) بمساعدة تقنية العاكس.
• ثم تتدفق طاقة التيار المتردد عبر اللوحة الكهربائية بالمنزل ويتم توزيعها وفقًا لذلك.
• تمتص الخلايا الكهروضوئية طاقة الشمس وتحولها إلى كهرباء DC
• يقوم العاكس الشمسي بتحويل التيار المستمر من وحدات الطاقة الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد، والتي تستخدمها معظم الأجهزة المنزلية.
• تتدفق الكهرباء عبر منزلك، وتعمل على تشغيل الأجهزة الإلكترونية يتم تغذية الكهرباء الزائدة التي تنتجها الألواح الشمسية للشبكة الكهربائية.
• تتكون اللوح الشمسي القياسي (المعروف أيضًا باسم الوحدة الشمسية) من طبقة من خلايا السيليكون  وإطار معدني  وغطاء زجاجي  وأسلاك مختلفة للسماح للتيار بالتدفق من خلايا السيليكون.
• السيليكون الذري هو مادة غير معدنية لها خصائص موصلة تسمح لها بامتصاص وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.
• عندما يتفاعل الضوء مع خلية سيليكون، فإنه يتسبب في تحريك الإلكترونات، مما يؤدي إلى بدء تدفق التيار الكهربائي.
• يُعرف هذا باسم “التأثير الكهروضوئي” ، ويصف الوظيفة العامة لتقنية الألواح الشمسية.
• التأثير الكهروضوئي، يتلخص علم توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية في التأثير الكهروضوئي.
• تم اكتشافه لأول مرة في عام 1839 من قبل إدموند بيكريل ويمكن اعتباره بشكل عام خاصية لبعض المواد (المعروفة باسم أشباه الموصلات) التي تسمح لها بتوليد تيار كهربائي عند تعرضها لأشعة الشمس.
• تعمل العملية الكهروضوئية من خلال خطوات مبسطة في كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل :

1. تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية السليكونية الإشعاع الشمسي
2. عندما تتفاعل أشعة الشمس مع خلية السيليكون ، تبدأ الإلكترونات في التحرك ، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي
3. تلتقط الأسلاك وتغذي هذا التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متناوب (AC)

وبهذا نكون وضحنا لكم كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل.

حساب الطاقة الشمسية للمنازل

بعد أن وضحنا لكم كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل نوضح لكم في ما يلي مثال لبرنامج حساب الطاقة الشمسية، لحساب الطاقة الشمسية طبق الخطوات التالية:

• حساب كمية الطاقة المستهلكة في اليوم وذلك بتطبيق المعادلات التالية:

《العدد × قدرة الجهاز × ساعات العمل》

مثال :

• 3 لمبات × 5 وات × 6 ساعات = 90 وات
• 1 تلفاز × 80 وات × 6 ساعات = 480 وات
• 1 ريسيفر × 20 وات × 6 ساعات = 120 وات

نجمع 90 + 480 +120 = 690 وات في اليوم

إذن إجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم هي 690 وات.

• بطبيعة الحال يوجد فاقد أثناء تركيب أي منظومة كهربائية, والفاقد قد يصل الى 30% بسبب التوصيل و جودة الاسلاك ومقاومة البطاريات المستخدمة وكذلك كفاءة الألواح الشمسية, وعليه فإنه يجب اضافة هذا الفاقد لإجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم وذلك بتطبيق المعادلة التالية :

إجمالي الطاقة المرادة = إجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم × 1.3

وتطبيقها على مثالنا

فإن الطاقة المراد توليدها = 690×1.3 = 897 وات

• لمعرفة طاقة الألواح الشمسية يجب قسمة الطاقة المراد توليدها على معدل الإشعاع الشمسي في اليوم للمنطقة التي سيتم تركيب الألواح فيها, فمثلا صنعاء يساوي معدل الاشعاع الشمسي فيها إلى 6.3 وهو من أعلى النسب في العالم.

إذن طاقة الألواح اللازمة = 897 ÷ 6.3 = 142.38 وات

• عدد الألواح = طاقة الألواح اللازمة ÷ قدرة اللوح الذي نريد شراءه

فمثلا اذا أردنا شراء ألواح أبو 100 وات، فإن عدد الألواح الشمسية = 142.38÷100 = 1.42 يساوي تقريبا 2 ألواح ابو 100 وات أو لوح ابو 150 وات

•  سعة البطاريات(أمبير)=] (الطاقة المراد توليدها × عدد الأيام المغيمة (التي سينقطع فيها شحن الألواح)

× 1.3

(ضروري ابقاء 30% من سعة البطاريات للحفاظ عليها) [

÷ الفولتية

فمثلا سعة البطاريات في مثالنا السابق على افتراض أن فولتية النظام 12 فولت =

(897× 2 “افتراض أن الغيوم ستكون لمدة يومين”

× 1.3) ÷ 12= 1166÷12 = 97 أمبير

• عدد البطاريات = سعة البطاريات ÷ حجم البطارية المراد شراؤها

إذن عدد البطاريات في مثالنا 97 ÷ 50 أمبير = 1.9 ويساوي تقريبا بطاريتين أبو 50 أمبير أو بطارية أبو 100 أمبير

على أن يكون نوع البطارية جل ديب سايكل

•  حجم المنظم الشمسي

يتم حسابه كالتالي :

عدد الألواح المخطط تركيبها في المنظومة × Isc (اعلى أمبير شحن للوح)

ففي مثالنا

حجم المنظم الشمسي = 1 × 8.5 = 10 أمبير تقريبا

ويفضل مضاعفة الحجم لاخذ الاحتياط في المستقبل إذا اردنا توسيع المنظومة للعمل لوقت أطول أو لإضافة أجهزة أخرى

• أخيرا وليس آخرا أسلاك التوصيل بين الألواح والمنظم الشمسي وبين المنظم والبطاريات

حيث يتم اختيار مقطع السلك بناء على قدرة الالواح وفولتيتها و تيار الشحن وكذلك طول المسافة بين الألواح والمنظم الشمسي,

فمن

1متر إلى 5 أمتار = 2×4ملليمتر

6متر إلى 10أمتار = 2×6 ملليمتر

11 الى 15متر = 2×8 ملليمتر

16 الى 20متر = 2×10 ملليمتر

فكلما كبرت المسافة زاد مقطع السلك وكلما زاد مقطع السلك كلما قل فقدان الفولتية في السلك و زادت كفاءة الشحن, (وزادت التكلفة طبعا(

ولذلك مقطع السلك عامل مهم جدا جدا جدا جدا جدا جدا في الطاقة الشمسية ويفضل أن لا تزيد المسافة عن 10 أمتار

• آخرا حجم المحول (من البطارية إلى 220 فولت(

يعتمد حجم المحول (the inverter) على اجمالي قدرة الأجهزة وقت الذروة

ففي مثالنا

3 لمبات × 5 وات + 1 تلفاز × 80 وات +

1 ريسيفر × 20 وات = 115 وات

ويجب اخذ 30% كعامل كفاءة لأداء المحول احتياطا

وتختلف باختلاف شركة التصنيع وكفاءتها

إذن حجم المحول = 115 × 1.3 = 150 وات تقريبا

كم يحتاج المنزل من الطاقة الشمسية

من ضمن ما يتم البحث عنه في كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل هو كم من الطاقة الشمسية سأحتاج، في الخطوات السابقة وضحنا لكم حساب الكم الذي ستحتاجه، وفي ما يلي نوضح لكم تكلفة هذا الكم:

1.  سعر الطاقة الشمسية بالنسبة للاستهلاك المنزلي تقدر بـ 84.8 قرشا لكل كيلو وات في الساعة.
2. ومن 200 إلى 500 كيلو وات بسعر 97.3 قرشا لكل كيلو وات / ساعة؟
3. ومن 500 كيلو وات حتى 20 ميجاوات بسعر 13.6 سنت دولار لكل كيلو وات في الساعة.
4. أي ما يعادل 97.3 قرشا كل كيلو وات / ساعة، ومن 20 ميجا وات حتى 50 ميجاوات بسعر 14.34 سنت دولار لكل كيلو وات / ساعة بما يعادل 102.5 قرش.

ختامًا نحب أن نؤكد لكم في موضوع كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل أن الخيارات واسعة وأي كان حاجتك ستجدها في تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

المراجع

fortum