جلب خريف عام 2021 أسعارًا قياسية للطاقة. في بعض البلدان مثل المملكة المتحدة، يمكن أن نشهد زيادة في أسعار الطاقة تصل إلى 50 في المائة. إنه أحد أعلى ارتفاعات الأسعار للعملاء التي شهدها قطاع الطاقة التقليدية حتى الآن.
إن وضع الطاقة الحالي غير مستقر إلى حد ما ويمكن أن يجعل البعض منا قلقًا. لحسن الحظ، هناك بدائل لكيفية تزويد منزلك بالطاقة، وأداؤها ليس فقط واعدًا لطلبك من الطاقة ولكن أيضًا من أجل التنمية المستقبلية طويلة الأمد والمستدامة. نتحدث عن الطاقة الشمسية، الشكل المتجدد لإنتاج الطاقة ببصمة بيئية أصغر.
أصبحت الألواح الشمسية للمنازل ميسورة التكلفة ويمكن الوصول إليها أكثر من أي وقت مضى. استغرق الأمر 40 عامًا حتى يتجاوز عدد منشآت الألواح الشمسية في المملكة السعودية علامة المليون، وهو ما فعلته في عام 2016. ولكن بعد ثلاث سنوات فقط تضاعف إجمالي التركيبات الشمسية، وبحلول نهاية عام 2021، تضاعف عدد المنشآت السعودية. يجب أن يتجاوز عدد المنازل والشركات التي تستخدم الطاقة الشمسية ثلاثة ملايين وفقًا للتوقعات .
إذا كان مجتمعك مثل العديد من الأشخاص الآخرين اليوم، فإنك ترى المزيد والمزيد من الألواح الشمسية المثبتة على أسطح منازل جيرانك. تزدهر منشآت أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. إذا بدأت في التفكير في توفير المال على فاتورة الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية النظيفة، فمن المحتمل أنك تتساءل، ” كم عدد الألواح الشمسية التي أحتاجها بالفعل لمنزلي؟ “.
كم عدد الألواح الشمسية لتشغيل منزل متوسط في عام 2022؟
سيتطلب المنزل العادي ما بين 21 و 34 لوحة شمسية لتلبية 100 بالمائة من احتياجاتهم من الطاقة . يعتمد عدد الألواح الشمسية التي يحتاجها منزلك على بعض العوامل الرئيسية المرتبطة بعادات استخدام الطاقة الشخصية والموقع الجغرافي لمنزلك مع عدد ساعات الذروة للشمس على مدار العام وتفاصيل الألواح الشمسية التي تفكر في شرائها ( تصنيف الطاقة ونسبة إنتاج الطاقة).
يختلف عدد الألواح الشمسية المطلوبة من منزل إلى منزل وهو أمر بالغ الأهمية في تحديد الإعداد الأفضل بالنسبة لك. لكن لا تقلق، فلن تضطر إلى تخمين عدد الألواح الشمسية التي يتطلبها منزلك. ليس من الصعب إجراء عملية حسابية بسيطة لتزويدك بالمعلومات التي تبحث عنها بنفسك.
المعادلة التي تحتاج إلى استخدامها للبدء وتحديد عدد الواط التي تحتاجها الألواح الشمسية لإنتاجها كما يلي:
بناءً على هذه المعلومات، ستتمكن من المضي قدمًا في اتخاذ القرار بشأن نوع الألواح الشمسية التي ستختارها.
دعونا نحلل كل جزء من المعادلة لنبدأ.
1. استهلاكك الشهري للطاقة
تتمثل الخطوة الأولى في معرفة حجم النظام الشمسي الذي سيولد طاقة كافية لتلبية استهلاكك للطاقة في حساب كمية الكهرباء التي تستخدمها، حيث يمكن أن يختلف ذلك كثيرًا من منزل إلى آخر.
على سبيل المثال، لنفترض أن عائلتين تعيشان بجوار بعضهما البعض في منزل بمساحة 1000 قدم مربع (حوالي 93 مترًا مربعًا). يعيش رجل واحد في المنزل A وغالبًا ما يقضي الأمسيات في المدينة مع الأصدقاء أو يبحث عن رفيقة روحه. كونه وحيدًا، ومعظم اليوم بالخارج، لا يستخدم الكثير من الكهرباء ويدفع حوالي 50 دولارًا في الشهر.
في المنزل “ب”، يعيش والدان مع طفل في سن المراهقة. إنهم يستخدمون المدفأة أو مكيف الهواء في كثير من الأحيان خلال النهار ويستخدمون الكهرباء لتصفية حمام السباحة، بينما يكون المراهق دائمًا على جهاز iPad أو يشاهد التلفاز. نظرًا لأن المزيد من الأشخاص يعيشون في المنزل وتتطلب طريقة حياتهم المزيد من الطاقة، فإنهم يدفعون 200 دولار شهريًا على الكهرباء.
لذا، على الرغم من أن المنازل لها نفس الحجم، فإن الأسرة في المنزل B ستحتاج إلى التفكير في تركيب المزيد من الألواح الشمسية لتعويض استخدامهم للكهرباء أكثر من الرجل الوحيد في المنزل أ.
في حالتك، يمكنك التفكير في الأمر على النحو التالي: كلما زادت الطاقة التي يستخدمها منزلك، زادت الطاقة التي ينتجها نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية. لذلك، سوف تحتاج إلى المزيد من الألواح الشمسية.
اقرأ أيضا:
ما مقدار الطاقة الشمسية التي يحتاجها منزلك؟
لمعرفة متوسط استخدامك للطاقة، تحقق من فواتير الخدمات السابقة. بتعبير أدق، آخر 12 شهرًا من فواتيرك (لذا فأنت تشمل أشهر الصيف والشتاء حيث يختلف استهلاك الطاقة على مدار العام). ابحث عن العدد الإجمالي للكيلووات في الساعة التي استهلكتها كل شهر.
اجمع الأعداد واقسمها على 12 لتحصل على المتوسط. تتمثل الطريقة الأسهل لتحديد إجمالي استهلاكك للطاقة في العام الماضي في الاتصال بشركة المرافق الخاصة بك واطلب منهم تزويدك بالتفاصيل.
للحصول على معلومات أكثر موثوقية، قم بإجراء الحساب خلال العامين الماضيين أو حتى أكثر من ذلك. سيسمح لك ذلك بالحصول على نظرة عامة أكثر دقة لاستهلاكك للطاقة على المدى الطويل.
استنادًا إلى البيانات المتاحة من إدارة معلومات الطاقة السعودية، في عام 2019، استهلك متوسط منزل الأسرة في السعودية 10،649 كيلو واط / ساعة من الكهرباء، أو حوالي 900 كيلو واط / ساعة من الكهرباء شهريًا . هذا 30 كيلو واط ساعة في اليوم.
من الواضح أن أسرتك يمكن أن تستهلك قدرًا أكبر أو أقل من الكهرباء اعتمادًا على حجم منزلك، وعدد أفراد الأسرة الذين يعيشون فيه، والأجهزة التي تمتلكها ومدى كفاءتك في استخدام الطاقة.
II. ساعات الذروة الشهرية للشمس في موقعك
تعبر ساعات ذروة الشمس (أو متوسط الإشعاع الشمسي) عن عدد الساعات في اليوم عندما تكون الشمس أعلى أو أقل مباشرة فوق الألواح الشمسية. هذا الرقم يثير اهتمامنا لأنه خلال هذه الساعات (عادة في منتصف النهار) عندما تنتج الألواح الشمسية الغالبية العظمى من طاقتها اليومية.
تختلف ساعات الذروة في الشمس بناءً على الموسم والموقع الجغرافي – على ما يبدو، كلما اقتربت من خط الاستواء، زادت ساعات ذروة الشمس التي سيحصل عليها نظامك الشمسي كل يوم والمزيد من الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية.
على سبيل المثال، كاليفورنيا لديها أيام مشمسة سنويًا أكثر من واشنطن. في هذه الحالة، إذا كنت تعيش في واشنطن، فستحتاج إلى نظام شمسي أكبر للحصول على نفس الطاقة التي تحصل عليها مع نظام أصغر في كاليفورنيا.
لحسن الحظ، هناك موارد موثوقة مع هذه المعلومات متاحة مجانًا لأي شخص. يمكنك زيارة المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) والحصول على خرائط مفصلة لكل شهر من شهور السنة .
توجد خرائط أكثر تفصيلاً حول الإشعاع الشمسي المتاح في مواقع عالمية مختلفة من الأطلس الشمسي العالمي . توفر الأداة أيضًا تقديرًا تقريبيًا لمقدار إنتاج الألواح الكهروضوئية السكنية بناءً على موقعك وبعض المعلومات الإضافية.
فقط كن حذرا. عدد ساعات الذروة للشمس التي تحصل عليها من هذه الخرائط هي في اليوم. تحتاج إلى ضربه في 30 للحصول على المتوسط الشهري. على سبيل المثال، تحصل منطقتك على 5 ساعات من ذروة الشمس يوميًا طوال شهر يونيو، تحتاج إلى مضاعفة 5 × 30 للحصول على رقم لشهر يونيو بالكامل.
للحصول على متوسط عدد ساعات الذروة للشمس شهريًا لمعادلتك، تحتاج إلى عمل متوسطات شهرية لكل شهر في السنة ثم حساب متوسطها. هذا الرقم هو ما تحتاجه للمعادلة.
ثالثا. الحصول على عدد الواط الذي يحتاجه النظام الشمسي لإنتاجه
عندما تقسم استهلاكك الشهري للطاقة على متوسط ساعات الذروة المشمسة، سيخبرك الرقم الناتج الذي ستحصل عليه عن حجم مجموعة الألواح الشمسية التي ستحتاجها لتلبية 100 بالمائة من احتياجاتك من الكهرباء. سيتم التعبير عن النتيجة بالكيلووات ساعة.
على سبيل المثال، إذا كنت تستهلك 1000 كيلو وات ساعة من الطاقة كل شهر، وتعيش في منطقة يبلغ متوسط ساعات الذروة اليومية للشمس مجموعها خمس ساعات، فسيتم الحساب على النحو التالي: 1000 مقسومة على (5 × 30) 150. والنتيجة هي 6.67 كيلو وات في الساعة —ما هو حجم نظام الطاقة الشمسية الذي تحتاج إلى شرائه لتلبية جميع احتياجاتك من الطاقة.
لتحويل هذا إلى ألواح شمسية فعلية، ستحتاج إلى مضاعفة النتيجة في 1000. هذا يحول كيلوواط / ساعة (kWh) إلى واط. في مثالنا، 6.67 ستصبح 6670. أنت بحاجة إلى هذه المعلومات لأن الألواح الشمسية يتم تصنيفها حسب عدد الواط التي يمكنها إنتاجها. تعبر القوة الكهربائية للوحة الشمسية عن إنتاج الطاقة للوحة في ظل ظروف الاختبار القياسية عندما تسمح كمية ضوء الشمس ودرجة الحرارة بأعلى كفاءة.
من المحتمل أن يتم تصنيف متوسط الألواح الشمسية الكهروضوئية في مكان ما بحوالي 250 واط، وهو تعبير عن إمكانات إنتاج الطاقة فيها. يمكن أن تصل الألواح عالية الكفاءة إلى 400 واط، وهناك العديد من الألواح الشمسية التي تقع في مكان ما بين الحد الأدنى والحد الأعلى.
إذا قررت تثبيت لوحات ذات حجم قياسي في مثالنا الافتراضي، فستقسم 6670 وات التي تحتاجها إجمالاً على 250 وات. ستكون إجابتك النهائية 26.7 لوحة شمسية مصنفة عند 250 واط. هذا يعني أنك بحاجة إلى شراء 27 لوحًا شمسيًا قياسيًا بقدرة 250 وات لتلبية 100 بالمائة من احتياجات الطاقة في منزلك.
القليل من الأشياء حول كفاءة إخراج الألواح الشمسية
يُحدث نوع الألواح الشمسية وجودتها فرقًا كبيرًا من حيث إنتاج الطاقة الشمسية وكفاءتها. ليست كل الألواح الشمسية متشابهة.
تعتمد كمية الطاقة (كيلوواط ساعة) التي يمكن أن ينتجها نظام الطاقة الشمسية على عدد الألواح الشمسية والكفاءة التي تحول بها الطاقة الشمسية إلى كهرباء.
لماذا تعتبر الكفاءة مهمة؟ يخبرك هذا الرقم عن قدرة الألواح الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة. تبلغ كفاءة الألواح الشمسية القياسية حوالي 18 في المائة، لكن نطاق معظم المنتجات المسوقة يتراوح بين 15 إلى 22 في المائة.
إذا كان لديك لوح شمسي بكفاءة 20 في المائة وواحد بنسبة 15 في المائة بجوار بعضهما البعض في نفس الظروف، فإن اللوح الأكثر كفاءة سينتج المزيد من الطاقة خلال نفس الفترة الزمنية.
عند تحديد عدد الألواح الشمسية التي تحتاجها، لديك خيار لتقليل عدد الألواح ببساطة عن طريق شراء لوحات ذات كفاءة أعلى. قد يكون هذا الخيار خيارًا جيدًا إذا كان لديك مساحة سقف محدودة.
على سبيل المثال، من المعروف أن الألواح الشمسية الكهروضوئية أحادية البلورية هي الألواح الشمسية الأكثر كفاءة في السوق ، ولكنها أيضًا الأغلى تكلفة.
ميزتهما الرئيسيتان على الأنواع الأقل كفاءة من الألواح الشمسية (مثل الألواح متعددة الكريستالات أو الألواح الرقيقة) هي أنها 1) تمتص المزيد من ضوء الشمس وكفاءة إنتاجها لا تتأثر بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة و 2) تشغل مساحة أقل. هذه خيار مثالي إذا لم يكن لديك مساحة سقف كافية لمزيد من الألواح.
من ناحية أخرى، تكون الألواح الكريستالات الأقل كفاءة أو الألواح الرقيقة أرخص، ولكن عليك الاعتماد على وجود المزيد من الألواح لتوفير كمية الطاقة التي تحتاجها.
بسبب هذه الاختلافات الكبيرة في الجودة والكفاءة، الأمر متروك لك لتحديد الألواح الشمسية المناسبة لمنزلك .
الخلاصة الرئيسية هي أنه كلما زادت كفاءة الألواح، زادت الطاقة التي يمكن أن تنتجها، وقل عدد الألواح الكهروضوئية التي ستحتاجها على سطحك للحصول على نفس ناتج الطاقة الذي تحصل عليه مع الألواح الشمسية الأقل كفاءة.
كم كيلو واط في الساعة يمكن أن تنتج الألواح الشمسية وكم عدد الألواح التي تحتاجها على سطح منزلك؟
بافتراض أنك ستختار الألواح الشمسية ذات الكفاءة القياسية التي تم تصنيفها عند 250 واط، فإليك الأحجام الأكثر شيوعًا لأنظمة الطاقة الشمسية السكنية وإمكانات إنتاجها بالكيلووات ساعة لإعطائك فكرة عن عدد الألواح الشمسية التي ستحتاجها لتشغيل منزل.
- يمكن أن ينتج النظام الشمسي بقدرة 3 كيلو وات والذي يتكون من 12 لوحة بمعدل 4200 كيلو وات في الساعة سنويًا. ستحتاج إلى مساحة سقف تبلغ حوالي 211 قدمًا مربعًا (19.6 مترًا مربعًا) لهذا النظام.
- يمكن أن ينتج النظام الشمسي بقدرة 5 كيلو وات والذي يتكون من 20 لوحة بمعدل 7000 كيلو وات في الساعة سنويًا. ستحتاج إلى مساحة سقف تبلغ حوالي 352 قدمًا مربعًا (33 مترًا مربعًا) لنظام 5 كيلو وات.
- يمكن للنظام الشمسي بقدرة 10 كيلو وات والذي يتكون من 40 لوحة إنتاج 14000 كيلو وات ساعة في المتوسط سنويًا. ستحتاج إلى مساحة سقف تبلغ حوالي 704 قدمًا مربعة (65.4 مترًا مربعًا) لنظام 10 كيلو واط.
يبلغ متوسط حجم الألواح الشمسية الكهروضوئية 65 بوصة وعرضها 39 بوصة (165 سم إلى 100 سم). إذا كنت ترغب في حساب مقدار مساحة السطح التي تحتاجها تقريبًا لعدد الألواح التي تخطط للحصول عليها، فاضرب عدد الألواح في مساحة الألواح الشمسية القياسية – 17.6 قدمًا مربعًا. من المثال أعلاه: 12 لوحة مضروبة في 17.6 تساوي 211 قدمًا مربعة.
يمكن أن تكون بعض الألواح أكبر حجمًا قليلاً، اعتمادًا على القوة الكهربائية بالإضافة إلى مواصفات الشركة المصنعة. تحتاج إلى التحقق من مزود الخدمة الخاص بك للحصول على البيانات الدقيقة.
ما مقدار الطاقة التي تريد موازنتها بالطاقة الشمسية؟ ما هي الخيارات البديلة؟
عادةً ما يرغب معظم الأشخاص في تعويض ما يقرب من 100 بالمائة من استهلاكهم للطاقة. ومع ذلك، لا يستطيع الجميع تعويض كل استهلاك الطاقة بنظام شمسي قائم بذاته حيث أن التكلفة الإجمالية لنظام الطاقة الشمسية المنزلي الكامل وتركيبه يمكن أن يكون مكلفًا للغاية.
لا يزال تثبيت نظام أصغر والمشاركة في برنامج القياس الصافي طريقة رائعة لتقليل فاتورة الكهرباء بنسبة تصل إلى 50 بالمائة أو أكثر. يعد القياس الصافي أحد أفضل الحوافز الشمسية المتوفرة على نطاق واسع في العديد من البلدان. لقد أقرت بعض المدن قوانين القياس الصافي، وفي حالات أخرى تكون المشاركة طوعية.
كيف يعمل صافي القياس؟
لنفترض أنك ذهبت في إجازة مع عائلتك. لا يزال النظام الشمسي يولد الطاقة عند رحيلك ولكن نظرًا لأنك لا تستخدمها، يتم إرسالها تلقائيًا مرة أخرى إلى الشبكة.
عند إرسال الطاقة إلى الشبكة، يعمل عداد الكهرباء للخلف، مما يمنحك أرصدة للطاقة الإضافية غير المستخدمة التي تنتجها الألواح الخاصة بك. نتيجة لذلك، ستنخفض فاتورة الكهرباء السنوية وفقًا لعدد الوحدات التي لديك.
عادةً ما يتم توزيع الطاقة الشمسية التي يوفرها نظامك للشبكة على العملاء القريبين. ليس هناك من ينكر أن طريقة توليد الطاقة هذه مفيدة لأسرتك ولكنها أيضًا صديقة للمناخ.
ومع ذلك، يجب أن تدرك أن شركة المرافق لن تدفع لك مقابل الطاقة التي ينتجها نظامك. لا تتلقى سوى “ائتمانًا لتنفقه” على استخدام الكهرباء من الشبكة في الأوقات التي لا ينتج فيها نظامك ما يكفي. ضع ذلك في الاعتبار عند اتخاذ قرار بشأن الحصول على الألواح الشمسية وتحديد مقدار استهلاك الطاقة الذي يجب موازنة ذلك.
ستمنحك معرفة إجابات الأسئلة المذكورة أعلاه فهمًا جيدًا لعدد الألواح اللازمة لتحقيق أهدافك اليومية لإنتاج الطاقة وسيسمح لك بالحساب في نطاق واقعي من الألواح الشمسية اللازمة لمنزلك.