لماذا الألواح الشمسية باهظة الثمن؟ فيما يلي تفصيل لتكاليف النظام الشمسي

يستمر الاتجاه المتزايد لتركيب الطاقة الشمسية في النمو في جميع أنحاء العالم ليصل إلى 400 جيجاوات مع زيادة هائلة في التركيبات الجديدة في عام 2017. تدين هذه الأرقام بهذا النمو الهائل إلى عاملين: تحديد السياسات وانخفاض تكلفة الطاقة الشمسية الكهروضوئية .

يرتبط العامل الأول بالحوافز العالمية، مثل ائتمانات ضريبة الإنتاج، وتعرفة التغذية، وصافي القياس، والمزادات، التي تنشطها الوكالات الحكومية كوسيلة لتعزيز تطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

يتعلق الثاني ارتباطًا مباشرًا بإمكانية تركيب نظام للطاقة الشمسية بتكاليف معقولة والحصول في النهاية على عائد إيجابي من هذا التثبيت.

يتضمن البيان الأخير العديد من العوامل التي تؤثر على تكلفة النظام الشمسي وتختلف حسب:

• • نوع التكنولوجيا

• • موقع جغرافي

• • حجم السوق

• • حجم وتصميم النظام

• • حوافز السياسة

• • الضرائب

• • تصاريح محلية

• • مقاولو التركيب

تختلف تكاليف الطاقة الشمسية الكهروضوئية أيضًا اعتمادًا على تطبيق النظام الشمسي، سواء كان ذلك على نطاق واسع أو لأغراض تجارية أو سكنية. في هذه المقالة سوف نركز على الخلايا الشمسية الكهروضوئية السكنية.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على تكلفة النظام الشمسي

يجب أخذ العديد من العناصر في الاعتبار لتحقيق أفضل أداء فعال من حيث التكلفة لنظام الطاقة الشمسية المنزلية. يمكن اختيار بعضها بواسطتك (كمالك منزل) بينما لا يمكن للآخرين ذلك.

الأول، هو اختيار نظام خارج الشبكة أو متصل بالشبكة ، ويعتمد هذا القرار على ثلاثة عوامل:

 

• • • موقع التثبيت ؛
    • موثوقية مرفق الطاقة ؛
    • أهمية الحمولة التي ستوفرها الألواح.

 

إذا كان لديك وصول إلى شبكة طاقة موثوقة، فإن أفضل حل تقني واقتصادي هو توصيل الألواح الشمسية بالشبكة .

تمنحك الألواح الشمسية المتصلة بالشبكة خيار استخدام شبكة الكهرباء عندما تكون الأسعار منخفضة وتشغيل النظام الكهروضوئي عندما تكون الأسعار مرتفعة. سيقلل هذا الخيار من تكاليفك الأولية، حيث لن يلزم توفير حمل الطاقة بالكامل بواسطة نظام الطاقة الكهروضوئية في جميع الأوقات.

بمجرد معرفة ما إذا كان يجب عليك توصيل الألواح الشمسية بالشبكة، ستحتاج إلى اتخاذ قرار بشأن حمل الطاقة الذي يجب توفيره بواسطة النظام الشمسي. يعتمد هذا القرار على توقعاتك ويجب أن يوفر مُثبِّت الطاقة الشمسية أفضل تكوين لنظام الصفيف لتوفير الحمل المطلوب.

المكونات التي يجب أخذها في الاعتبار بناءً على هذا القرار هي:

• الألواح الشمسية
• محولات
• نظام الأرفف المتصاعدة
• اتصال الشبكة
• بطاريات (إذا لزم الأمر)

هذه المكونات هي التي تحدد تكاليف الأجهزة لنظام الطاقة الكهروضوئية السكنية.

اقرأ أيضا:

• كيف تعمل الألواح الشمسية؟

مكونات أجهزة الطاقة الشمسية وتركيبها

الألواح الشمسية

تعد الألواح الشمسية أهم جزء في النظام الكهروضوئي، لأنها تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء تيار مباشر (DC).

يوجد حاليًا ثلاثة أنواع من الألواح الشمسية في السوق:

1. الألواح الشمسية أحادية البلورية
2. الألواح الشمسية الكريستالات
3. وحدات الأغشية الرقيقة

يعتمد الخيار الأفضل لغرضك على ميزانيتك وتوقعات الجودة والكفاءة. أداء أفضل تتوقعه، سترتفع التكاليف.

بشكل عام، يتم تصنيع الوحدات منخفضة التكلفة بشكل أساسي من الألواح الشمسية متعددة الكريستالات، والتي يتم إنشاؤها عن طريق ذوبان السيليكون الخام وهو طريقة أكثر اقتصادية وأسرع من عمليات التصنيع المستخدمة لإنشاء الألواح أحادية البلورية.

تعمل الألواح متعددة الكريستالات بمعدل كفاءة يقارب 14 إلى 18 بالمائة وعمرها 23 إلى 27 عامًا [1] .

تأتي الألواح أحادية البلورية بكفاءة أعلى (18-24 بالمائة) ويمكن التعرف عليها بسهولة بسبب مظهرها الأسود المتجانس وحوافها المستديرة. تتمتع هذه الألواح أيضًا بعمر أطول (25-40 عامًا) مقارنةً بالأنواع الأخرى. عيبها الأكبر هو تكلفتها، حيث إنها أغلى الألواح الشمسية في السوق

أخيرًا، تتمتع الألواح ذات الأغشية الرقيقة بأدنى حصة في السوق في الوقت الحالي، ولكن من المحتمل أن تكون أكثر تكاملاً مع حدوث المزيد من التطورات. بشكل عام، لديهم معدل كفاءة يبلغ حوالي 7-14 بالمائة وتكاليفهم منخفضة نسبيًا. يمكنك التعرف عليها بسهولة لمرونتها.

يعتمد اختيار نوع الألواح الشمسية على توفر المساحة ومتطلبات الكفاءة والتكاليف من الشركات المصنعة .

ضع في اعتبارك أن السعر لكل واط ليس هو المعيار الوحيد المهم على المدى الطويل. العمر الافتراضي للألواح الشمسية مهم أيضًا. ستستمر الألواح الشمسية أحادية البلورة لفترة أطول من الألواح الكريستالات أو الأغشية الرقيقة، وبالتالي توفر إيرادات أفضل على المدى الطويل.

يبلغ متوسط ​​التكلفة الحالية للألواح الشمسية حوالي 0.64 دولار أمريكي لكل واط في المملكة السعودية [2] .

محولات الطاقة الشمسية

تقوم العواكس بتحويل الكهرباء التي يتم الحصول عليها مباشرة من الألواح الشمسية، أو المخزنة في البطاريات، إلى تيار متردد تستخدمه الأسر.

يمكن تلخيص خيارات عاكس الطاقة الشمسية للأغراض السكنية على النحو التالي:

1. محولات الأوتار
2. Microinverters
3. محولات طاقة التيار المستمر

إلى جانب الاختلافات التقنية المحددة، فإن أحد العوامل المهمة التي تؤثر على اختيار نوع أو آخر من العاكس هو الأداء المطلوب مقابل تظليل واحد أو مجموعة من الألواح الشمسية من المجموعة بأكملها. التظليل غير مرغوب فيه لأنه يقلل من كفاءة النظام الشمسي بأكمله.

عند تحديد String Inverters، يتم توصيل الوحدات الكهروضوئية بالتوازي. إذا كانت وحدة واحدة مظللة، يتأثر العاكس بالكامل.

من ناحية أخرى، يسمح DC Power Optimized و Microinverters باستقلالية أداء كل لوحة شمسية. هذا يعني أنه حتى عندما تكون إحدى الألواح الشمسية مظللة، فإن الألواح المتبقية ستظل تنتج الطاقة بأقصى قدر من الكفاءة [3] .

يمكن أن تكون الفروق في التكلفة كبيرة:

 

• • • تكلف محولات الأوتار حوالي 0.15 دولار أمريكي لكل واط.
    • تبلغ قيمة محولات التيار المتردد والتيار المستمر حوالي 0.17 دولارًا أمريكيًا لكل واط.
    • تكلفة Microinverters تصل إلى 0.40 دولار أمريكي لكل واط [3] .

أنظمة التركيب

لتصنيف أنظمة التركيب، من الملائم استخدام تنقل زاوية الوحدة. هناك:

1. أنظمة التركيب الثابتة
2. أنظمة التركيب القابلة للتعديل
3. أنظمة التتبع

أنظمة التتبع الشمسي هي الخيار الأغلى ثمناً. كما أنها تزيد من كفاءة الألواح الشمسية الكهروضوئية لأنها تتبع قوس الشمس.

يتم تحديد خيارات التثبيت الثابتة والقابلة للتعديل حسب موقعك. تتطلب أنظمة التثبيت الثابتة ضوء الشمس المستمر، في حين أن الأنظمة القابلة للتعديل هي الأنسب لخطوط العرض المتفاوتة في المواسم – فهي تسمح لك بإمالة زاوية الألواح الشمسية وفقًا للطقس وموقع الشمس.

تبلغ التكلفة الإجمالية لنظام التركيب الشمسي حوالي 0.12 دولارًا أمريكيًا لكل واط في المملكة السعودية [2] .

تكاليف الأجهزة مقابل تكاليف غير الأجهزة؟

الآن، هذا جزء مثير للاهتمام.

السبب الرئيسي لزيادة اعتماد الطاقة الشمسية في الأسواق العالمية هو تقليل ما يسمى بميزان تكاليف أجهزة النظام .

تمثل مكونات الأجهزة المذكورة أعلاه تكاليف هذه الأجهزة لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ووفقًا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، تمثل ما يقرب من 40 بالمائة من إجمالي تكلفة تركيب الطاقة الشمسية [2].

توزيع تكلفة تركيب النظام الشمسي:

هذا يعني أن السبب وراء كون الطاقة الشمسية لا تزال باهظة الثمن يتأثر بالتكاليف غير المادية ، ما يسمى بالتكاليف الناعمة المرتبطة بـ:

• • تطبيق الحوافز

• • السماح

• • التمويل

• • اكتساب العملاء

• • عمال التركيب

• • الترابط

• • الإجراءات الإدارية مع الضرائب المحلية

تكاليف ميسرة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية

تمثل التكاليف الميسرة 60 بالمائة من تكلفة تركيب نظام الطاقة الكهروضوئية السكنية!

تكاليف التركيب

المبلغ يختلف لكل ولاية. تختلف الأسباب بناءً على:

• • القدرة التنافسية بين شركات تركيب الطاقة الشمسية في أسواق الطاقة الشمسية المتقدمة

• • الموارد الشمسية المتاحة

• • السياسات على مستوى الدولة

• • تكلفة النقل

• • تجربة السوق

بهذا المعنى، يمكن أن تتغير القيمة السوقية للطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية بشكل كبير من دولة إلى أخرى.

مع الأخذ في الاعتبار هذه الحقيقة، يمكن تحديد التكلفة الإجمالية لعمالة التركيب عند 0.3 دولار أمريكي لكل واط في المملكة السعودية [2] .

تكاليف التشغيل والصيانة (O & M)

واحدة من أكبر مزايا الطاقة المتجددة مقارنة بمحطات الطاقة التقليدية هي انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة. هذا هو السبب في أن معظم الناس يميلون إلى الاعتقاد بأن تقنيات الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي تقنيات صيانة مجانية.

تعتبر الألواح الشمسية وأنظمة التركيب (خاصة الأنظمة الثابتة والقابلة للتعديل) صلبة جدًا. لذلك فإن الصيانة اللازمة تعني تنظيف الألواح الشمسية مرتين أو ثلاث مرات في السنة . هذا مهم لأن الأوساخ أو الثلوج تقلل من كفاءة الألواح الشمسية، ويمكن أن تقلل من عمرها على المدى الطويل.

تبلغ تكاليف الصيانة حوالي 5-10 دولارات أمريكية لكل لوحة في السنة. بالنسبة لنظام منزلي نموذجي، هذا ليس مبلغًا كبيرًا من المال.

من بين تكاليف التشغيل أيضًا أنظمة المراقبة والتتبع – وهي ميزة مثيرة للاهتمام لتصميمات الطاقة الشمسية.

تسمح لك أنظمة المراقبة والتتبع بقياس التوفير في فواتير الكهرباء بمرور الوقت، من خلال تلقي إنتاج الكهرباء كل ساعة من نظامك الشمسي. إنها أدوات رائعة لمراقبة أداء النظام وتمكنك من تقييم ما إذا كان نظامك يعمل بأقصى سعة [4] .

يجب أن يوفر القائمون على تركيب الطاقة الشمسية اللائقون أيضًا ضمانًا على أنظمتهم الشمسية لمدة 15 عامًا على الأقل بعد التثبيت. يجب أن يضمن الضمان أداءً جيدًا للألواح الشمسية على مدار العمر (يضمن إخراج طاقة أعلى من 85 بالمائة من القيمة الاسمية) ويغطي بعض تكاليف الصيانة [5] .

تسمح

تعتبر التصاريح موضوعًا صعبًا لأنها يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا عبر المناطق. مثل تكاليف التركيب، تختلف تكاليف الفحص والتوصيل البيني عبر كل إحصائية، اعتمادًا على مرفق الطاقة الإقليمي وقوانين سياسة الطاقة الشمسية المحلية.

على سبيل المثال، يبلغ متوسط ​​تكلفة التصاريح في المملكة السعودية 0.1 دولارًا أمريكيًا لكل واط. تشمل التكلفة التصاريح وتقسيم المناطق والتفتيش والربط البيني ؛ ولكن في بعض المدن، يمكن أن تصل تكاليف التصاريح وتقسيم المناطق والتفتيش إلى 0.24 دولارًا أمريكيًا لكل واط، ويمكن أن تصل رسوم التصاريح والتوصيلات البينية إلى 0.32 دولارًا أمريكيًا لكل واط.

إذن، ما هي تكلفة الطاقة الشمسية حقًا؟

تلخيصًا للسعر النهائي لتركيب الألواح الشمسية على منزل في المملكة السعودية، تصل التكلفة الإجمالية إلى ما يقرب من 2.96 دولارًا أمريكيًا لكل واط، وفقًا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة 2019.

من المهم أيضًا مقارنة أسعار تركيب الطاقة الشمسية في جميع أنحاء العالم لمعرفة الأنماط والاختلافات في السياسات وفرص السوق.

كما ذكرنا سابقًا، تعتمد التكلفة النهائية لتركيب الألواح الشمسية اعتمادًا كبيرًا على التكاليف الناعمة التي تختلف باختلاف الولايات، وبالتالي يمكن أن تمثل اختلافات كبيرة بين أسعار النظام الشمسي المنزلي.

وبهذا المعنى، فإن مقارنة المملكة السعودية مع البلدان الأخرى ذات الدخل المرتفع يصور اختلافات كبيرة في أسعار الأنظمة الكهروضوئية السكنية – كل ذلك بسبب التكاليف الناعمة. المملكة السعودية هي في الواقع واحدة من البلدان ذات أعلى تكاليف التركيب بين البلدان المتقدمة.

على سبيل المثال، تعد ألمانيا واحدة من الدول ذات أقل تكاليف التركيب للأغراض السكنية. تدفع رسوم التصاريح المنخفضة والتوصيلات البينية والضرائب السعر إلى ما يقرب من 0.03 دولارًا أمريكيًا لكل واط، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف الخفيفة كثيرًا عن القيم الأمريكية.

تقدم المملكة السعودية حاليًا ائتمانًا ضريبيًا سكنيًا للطاقة المتجددة يمثل 30 بالمائة من تكاليف تركيب الألواح الشمسية الكهروضوئية . هذا بالفعل يقلل من جزء كبير من الاستثمار الأولي الذي يحتاج الناس إلى دفعه للحصول على نظام شمسي على السطح. ومع ذلك، سيكون هذا الائتمان الضريبي صالحًا فقط لأنظمة الطاقة الشمسية المثبتة قبل عام 2020. وبعد ذلك، ستبدأ النسبة المئوية للائتمان في الانخفاض، بينما قد تزداد تكاليف التركيب.

ما لم يتم وضع تدابير سياسية أكثر ملاءمة لتسهيل الإجراءات الإدارية للتركيبات الكهروضوئية السكنية، سيكون من الصعب على أسعار المملكة السعودية التنافس مع أسواق الطاقة الشمسية الأخرى مثل ألمانيا والصين.

 

في معظم الحالات، تكون محولات التيار المستمر المحسنة هي الأفضل، حيث أن الكفاءة الإجمالية أكبر بكثير مما تحققه محولات السلسلة وتكون التكاليف الإجمالية أكثر معقولية.

متوسط ​​مساهمة تكلفة العاكس لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية يقترب من 0.21 دولار أمريكي لكل واط في المملكة السعودية [2] .