اقرأ في هذا المقال
- ما مدى كفاءة الألواح الشمسية؟
- ما الذي يساهم في كفاءة الألواح الشمسية؟
- ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية؟
- ما مقدار الطاقة الشمسية التي تحتاجها منازلنا؟
بشكل عام مع ارتفاع تكاليف الطاقة باستمرار وظهور خطر تغير المناخ الذي يلوح في الأفق في حياة الجميع يبحث الناس باستمرار عن طرق لتوفير المال مع الحفاظ على البيئة أيضاً، وتشمل الحلول المختلفة استخدام الطاقة المتجددة والمستدامة؛ حيث تشمل هذه الطاقة المتجددة: الطاقة الكهرومائية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية.
وإن كل هذه الحلول هي مجدية بالفعل، ولكن تعد الطاقة الشمسية هي الوحيدة العملية للأشخاص العاديين، حيث أصدر العديد من المنظمون في بعض الولايات تفويضاً ينص على أن جميع منازل الأسرة الواحدة الجديدة يجب أن تحتوي على ألواح شمسية مدمجة، ومن المتوقع أن يوفر حوالي 80 دولاراً على متوسط فاتورة المرافق، ولكن ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية؟ وما هو مدى كفاءة الألواح الشمسية؟ وهل تكفي جميع الأجهزة في المنزل العادي؟ في هذا المقال سيتم الإجالة عن هذه الأسئلة.
ما مدى كفاءة الألواح الشمسية؟
تشير كفاءة الألواح الشمسية عادةً إلى قدرتها على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، فكلما زادت كفاءة اللوحة زادت الكهرباء التي تنتجها، ففي الخمسينيات من القرن الماضي على سبيل المثال كان متوسط مجموعة الألواح الشمسية قادراً فقط على تحويل 6٪ من طاقة ضوء الشمس إلى كهرباء، وفي هذه الأيام يمكن لمصفوفة الألواح الشمسية المنزلية المتوسطة تحويل 15٪ من طاقة الشمس إلى كهرباء – مع كون أكثر النماذج كفاءة تصل إلى 22.5٪.
– ومع ذلك هناك عوامل خسارة يمكن أن تؤدي إلى إنتاج طاقة أقل قليلاً مما هو موجود على الملصق، وتشمل هذه:
- التظليل: يمكن أن يمنع التظليل للوحة من تلقي أقصى قدر من ضوء الشمس.
- درجة الحرارة: من المفارقات أن أداء الألواح الشمسية أفضل في درجات الحرارة المنخفضة، لذا فإن درجات الحرارة المرتفعة تعني كفاءة أقل.
- الانعكاسية: ستكون اللوحة الشمسية أكثر كفاءة إذا انعكس ضوء أقل منها، حيث تظهر الألواح الشمسية عالية الكفاءة عندما تكون باللون الأزرق أو الأسود.
ما الذي يساهم في كفاءة الألواح الشمسية؟
تقوم الخلايا الكهروضوئية للوحة الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، لذلك كلما زاد عدد الخلايا في اللوحة زادت كفاءة اللوحة، وهذا يعني أن الألواح الشمسية الأكبر حجماً تكون عادةً أكثر كفاءة من الأصغر حجماً، ويتم تحديد تصنيف كفاءة اللوحة أيضاً من خلال جودة الألواح بالإضافة إلى عددها، حيث تعمل الألواح عالية الجودة على تحويل المزيد من ضوء الشمس إلى كهرباء.
ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية؟
عادةً تعتمد مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية على تصنيف (STC) للوحة، حيث يعني هذا التصنيف (STC) ظروف الاختبار القياسية، وتشير إلى مقدار الطاقة التي ستنتجها اللوحة في ظل الظروف المثالية، كما تختبر الشركة المصنعة اللوحة في حالة تسمى ذروة الشمس، وهي عندما تكون الشمس في أوجها، وعادة ما تستمر لمدة 4 ساعات، وأن تصنيف (STC) هو ايضاً مقدار ذروة ضوء الشمس التي يتم تحويلها إلى طاقة.
– طريقة العمل:
ستحول اللوحة ذات تصنيف (STC) من ضوء الشمس إلى كهرباء بحوالي 175 واط، وتضرب تصنيف (STC) لكل لوحة في عدد اللوحات، وهنا سنعرف مقدار الطاقة التي تنتجها المصفوفة في ظروف الذروة، ومن ثم نقوم بعد ذلك بضرب هذا الرقم في مقدار ساعات ذروة ضوء الشمس التي تحصل عليها الألواح كل يوم، عندها سنعرف مقدار الطاقة التي ينتجها نظام الألواح الشمسية.
– لفهم هذه المعادلة سيتم تتبع المثال التالي:
إذا كان لكل لوحة تصنيف (STC) من الكهرباء 175 واط، وكان لدينا 4 ألواح فإن 175 × 4 = 700 واط، لذلك 700 × 4 = 2800 واط (تنتج خلال ذروة ضوء الشمس)، سنلاحظ أن المصفوفة الشمسية تنتج أيضاً طاقة حتى في الضوء المنخفض، وبالتالي فإن إجمالي الطاقة المنتجة خلال اليوم في هذا المثال سيكون أعلى من 2800 واط.
ما مقدار الطاقة الشمسية التي تحتاجها منازلنا؟
يختلف كل منزل عن الآخر، لذا فإن مقدار الطاقة المستخدمة يعتمد على عدد الأجهزة المستهلكة للطاقة وعدد مرات استخدامها، حيث يتم حساب ذلك باستخدام (كيلوواط / ساعة)، وأن كل كيلوواط / ساعة هو مقدار واط لاستخدامات الجهاز أثناء كل ساعة يتم تنشيطه، كما يمكننا أيضا الاطلاع على فاتورة المرافق لمعرفة مقدار الطاقة التي تستخدمها منازلنا شهرياً.
ولكن باستخدام الألواح الشمسية فنحن نحتاج فقط إلى معرفة متوسط استهلاك الطاقة يومياً، حيث يمكننا القيام بذلك من خلال النظر إلى فاتورة الطاقة الخاصة بنا، ومن ثم تقسيم فاتورة الطاقة الخاصة بنا على 30 لمعرفة متوسط استهلاك كل (كيلو واط / ساعة) في كل يوم.
وبمجرد تحديد مقدار الاستخدام اليومي يمكننا بعد ذلك حساب متطلبات الطاقة الشمسية الخاصة بنا، وهنا نحتاج إلى تحديد المقدار الذي نريده من مجموعة الطاقة الشمسية لتعويض فاتورة الطاقة الخاصة بنا، فإذا كنا نرغب في تغطية 100٪ من استخدامنا اليومي فإن مجموعة الطاقة الشمسية تحتاج إلى توليد العدد المكافئ من كيلووات الساعة.
ومع ذلك فإن التعويض بنسبة 100٪ ليس هدفاً واقعياً للجميع؛ لأن الظروف الجوية السيئة يمكن أن تقلل من كفاءة الألواح، ومن الأفضل تحديد هدف بنسبة 50٪ إلى 80٪ اعتماداً على كمية الشمس التي تتلقاها المنازل في ساعات الذروة.
