تعرف على كم يحتاج المنزل من الطاقة الشمسية بالتفاصيل

تعرف على كم يحتاج المنزل من الطاقة الشمسية بالتفاصيل من خلال هذا الدليل الشامل عن طاقة المنازل الشمسية من حيث المميزات والعيوب والتكلفة والكمية وكل شيء تود معرفته حول الطاقة الشمسية للمنازل.

استخدامات الطاقة الشمسية للمنازل

أول ما نود طرحه في دليل “تعرف على كم يحتاج المنزل من طاقة الشمس بالتفاصيل” هو استخدامات هذه الطاقة في المنازل وهي:

1. تسخين المياه بالطاقة الشمسية SOLAR WATER HEATER

تمتد استخدامات هذه الطاقة إلى أنظمة تسخين المياه، حيث تنتج معظم حلول تسخين المياه بطاقة الشمس ماء ساخنًا يتم استهلاكه داخل المنزل.

تستخدم سخانات المياه الشمسية مجمع على السطح لامتصاص حرارة الشمس ونقلها إلى خزان المياه، وعادة ما يكون لسخانات المياه الشمسية عائد من سنتين إلى أربع سنوات وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE).

تطبيق آخر للطاقة، خاصة في جنوب غرب الولايات المتحدة، هو تسخين حمامات السباحة، حيث يتم تدوير الماء إلى المجمع حيث يتم تسخينه بواسطة ضوء الشمس ثم يتم ضخه مرة أخرى إلى حمام السباحة.

2. الكهرباء الشمسية photovoltaic solar system  

تعد الكهرباء الشمسية من أهم استخدامات طاقة الشمس التي اكتسبت الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة، مع انخفاض تكاليف الألواح الشمسية وزيادة وعي الناس بالفوائد المالية والبيئية لطاقة الشمس، أصبحت الكهرباء الشمسية متاحة بشكل متزايد، ان الكهرباء الشمسية تنمو بسرعة (تضاعف ثلاث مرات تقريبًا على مدى ثلاث سنوات وأكثر + 40 ٪ مقارنة بعام 2016) وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية.

3. التهوية الشمسية solar ventilation 

يمكن لحلول التهوية الشمسية مثل مراوح الطاقة الشمسية المنفصلة أن تقلل من عبء التهوية وتكييف الهواء من خلال المساعدة على تبريد منزلك خلال فصل الصيف، قد يكون هذا خيارًا جيدًا إذا لم تكن قادرًا على تثبيت نظام طاقة الشمس الكهروضوئية الذي يعوض استخدام الكهرباء في منزلك بالكامل.

تشمل التطبيقات التجارية والصناعية لحرارة العمليات الشمسية تقنيات التهوية الشمسية التي يمكنها تسخين هواء المبنى في المناخات الباردة، مما يقلل من تكاليف الطاقة.

4. التدفئة الشمسية   Solar heating

تشمل الاستخدامات النموذجية لأنظمة تسخين المساحات الشمسية تشغيل الأرضيات المشعة أو الاقتران بنظام الهواء الساخن القسري (FHA) لتدفئة المنزل، حيث يمكن أيضًا لتصميم المنزل الشمسي أن يسخن المنازل والشركات في الشتاء من خلال مراعاة وضع النوافذ واختيار المواد المستخدمة في المبنى 

5.الطاقة الشمسية المحمولة Portable solar energy

في عالمنا المتصل تكون الهواتف والأجهزة اللوحية معنا دائمًا حيث تنخفض طاقة البطارية غالبًا، يمكن للشواحن التي تعمل بطاقة الشمس الكهروضوئية المحمولة إبقاء أجهزتنا الكهربائية الشخصية مشحونة أثناء التنقل، التكنولوجيا موجودة بالفعل لدمج الخلايا الشمسية في هواتفنا وهي في الساعات منذ السبعينيات حتى أن الباحثين في اليابان طوروا خلايا شمسية خفيفة الوزن ومقاومة للماء يمكن خياطتها في يوم من الأيام في ملابس لتشغيل أجهزتنا.

6. الإضاءة الشمسية Solar lighting

أصبحت المصابيح الشمسية منتشرة في كل مكان ويمكن العثور عليها في كل مكان من المناظر الطبيعية المنزلية وأضواء الأمان إلى لافتات الطرق وأضواء الشوارع، تقنيات الإضاءة الشمسية لمنزلك غير مكلفة ومتوفرة بسهولة من التصاميم الأساسية إلى الراقية في كل مكان.

وبهذا نكون عرضنا لك أول فقرة في دليل “تعرف على كم يحتاج المنزل من طاقة الشمس بالتفاصيل”

حساب الطاقة الشمسية للمنازل

تعرف على كم يحتاج المنزل من طاقة الشمس بالتفاصيل من خلال مثال لبرنامج حساب طاقة الشمس، لحساب طاقة الشمس 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 وجودة 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 لأخذ 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 وتيار 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 وزادت كفاءة الشحن، (وزادت التكلفة طبعا (

ولذلك مقطع السلك عامل مهم جدا جدا جدا جدا جدا جدا في الطاقة الشمسية ويفضل ألا 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

أسعار ألواح الطاقة الشمسية

من خلال السطور القادمة تعرف على كم يحتاج المنزل من طاقة الشمس بالتفاصيل:

• في حالة الاستغناء عن الفواتير وتركيب محطة طاقة شمسية يكون هناك قدرتين مناسبتين للقطاع المنزلي:

1. القدرة الأولى: محطة طاقة شمسية بقدرة 5 ك.وات/ساعة تنتج حوالي 750 ك.وات/شهر، و تكلفة المحطة حوالي 85,000جنيه.
2. القدرة الثانية: محطة أكبر بقدرة 10 ك.وات/ساعة لتنتج حوالي 1600ك.وات/شهر بتكلفة 150,000جنيه تقريبا.

مما يؤدي إلى أن تكون دورة استرداد رأس المال من 4 : 5 سنوات.

وبهذا نكون عرضنا لك دليل “تعرف على كم يحتاج المنزل من الطاقة الشمسية بالتفاصيل”