خارج الشبكة الطاقة الشمسية : ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية؟ - احصل على طاقة مجانية

انتاج الطاقة الشمسية

دائمًا ما يكون لدى مالكي الألواح الشمسية المحتملين فكرة عن مقدار الطاقة التي يريدون توليدها.

ربما يكون هذا هو 100٪ من احتياجات الطاقة المنزلية أو 50٪ فقط ، ولكن هناك عدة عوامل تؤثر على قدرات توليد الطاقة للألواح الشمسية.

تم استخدام الألواح الشمسية لعقود لتوليد الطاقة من ضوء الشمس.

تقدمت تقنية الألواح الشمسية بسرعة خلال العقود القليلة الماضية ، مما أدى إلى زيادة الكفاءة وانخفاض التكاليف.

مع انخفاض تكلفة الطاقة الشمسية عامًا بعد عام ، أصبح من المجدي جدًا لأصحاب المنازل والشركات تركيب الألواح الشمسية على ممتلكاتهم.

تعمل الألواح الشمسية من خلال السماح لجزيئات الضوء المعروفة بالفوتونات بإخراج الإلكترونات من نواتها الجزيئية.

عندما يحدث هذا ، يتم إنشاء تدفق للكهرباء ، ثم يتم تسخيره وتخزينه كطاقة كهربائية.

يحدث كل هذا عندما يضرب الضوء جهازًا يُعرف بالخلية الكهروضوئية.

تتكون الألواح الشمسية من مئات أو آلاف من هذه الخلايا ، وتتألف المجموعة الشمسية من ألواح شمسية متعددة.

ترتبط هذه المصفوفات بالشبكة الكهربائية الحالية ، مما يسمح بتوجيه الطاقة المتولدة بشكل صحيح.

لتصوير كمية الكهرباء التي يمكن أن تولدها اللوحة الشمسية حقًا ، يجب عليك أولاً التفكير في نوع تقنية الألواح المستخدمة.

إذا كنت ستعثر على مزود للطاقة الشمسية وتبحث في منتجاتها ، فمن المحتمل أن تصادف نوعين من الألواح الشمسية: متعدد الكريستالات مقابل أحادي البلورية.

عندما نتحدث عن توليد الطاقة الشمسية ، فإننا نشير ببساطة إلى كمية الطاقة (بالواط) التي تم الحصول عليها من تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.

يمكن تحقيق التحويل من خلال الخلايا الكهروضوئية أو الطاقة الشمسية المركزة أو مزيج من الاثنين.

كثيرًا ما يتم طرح سؤال حول مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية.

لا يزال الكثير من الناس غير متأكدين من كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية.

على الرغم من الإشارة إليه دائمًا على اللوحات ، يمكنك دائمًا التحقق.

من المهم أيضًا فهم كيفية الوصول إلى هذا الرقم.

توليد الطاقة الشمسية ليس مكونًا مميزًا.

بل هو نتيجة مجموعة من العوامل والعناصر المختلفة.

يشار إلى الطاقة التي تنتجها الخلايا الكهروضوئية بعد تحويل الطاقة الشمسية باسم كهرباء الألواح الشمسية.

العوامل المؤثرة في كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية

يحدد تصنيف كفاءة الألواح الشمسية مقدار ضوء الشمس الذي يصطدم باللوحة والذي يتم تحويله إلى كهرباء.

الكفاءة العالية لا تعني التفوق ؛ هذا يعني ببساطة أن المصفوفة الشمسية تشغل مساحة أقل.

ما لم تكن الألواح الشمسية في مساحة صغيرة بشكل غير عادي ، فإن الكفاءة عادة لا تكون مصدر قلق كبير.

يتراوح معدل كفاءة الألواح الشمسية المعتادة بين 14 و 18 في المائة.

قد لا يبدو هذا كثيرًا ، لكن هذا المتوسط سيولد طاقة كافية مع مساحة السطح العادية.

بصرف النظر عن كفاءة وحجم الألواح الشمسية الخاصة بك ، هناك عوامل أخرى تؤثر على مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية.

العيش في ولاية أريزونا سيعرضك للإشعاع الشمسي أكثر من العيش في الغرب الأوسط.

يؤثر الطقس والتغيرات الموسمية أيضًا على إنتاج الطاقة الشمسية.

تختلف زاوية الشمس بالنسبة للوحة الشمسية تبعًا للوقت من اليوم والموسم.

كما تقلل الأيام الملبدة بالغيوم والممطر من كفاءة جمع ضوء الشمس.

يمكن أن تسمح لنا معرفة كيفية تأثير كل من هذه العوامل في توليد الطاقة بتحديد مقدار الطاقة التي يمكن أن تولدها كل لوحة شمسية:

حجم الألواح الشمسية

العامل الأول والأكثر وضوحًا الذي يؤثر على الكهرباء المولدة هو حجم اللوح الشمسي.

وفقًا للمنطق الأساسي ، كلما كانت الألواح الشمسية أكبر ، زادت كمية ضوء الشمس الذي يمكن أن تمتصه وبالتالي زادت الطاقة المولدة.

عندما تفحص لوحة شمسية عن كثب ، ستدرك أنها مقسمة إلى ألواح / خلايا صغيرة متعددة متصلة بأسلاك.

تعمل هذه الخلايا الصغيرة كلوحات منفصلة يتم فيها تحويل الطاقة.

من ناحية أخرى ، تعمل الكابلات كقنوات لتصل الكهرباء إلى صندوق التوصيل.

نتيجة لذلك ، كلما زاد عدد الخلايا في الألواح الشمسية ، زادت الطاقة التي تولدها.

يعود ذلك إلى حقيقة أنه بينما تظل العوامل الأخرى ثابتة ، فكلما كبرت اللوحة ، زادت كمية الطاقة الشمسية المحولة.

كمية ضوء الشمس

هذا واحد يجب أن يذهب دون أن يقول.

كلما زاد ضوء الشمس ، زاد امتصاص الألواح للإشعاع الشمسي ، مما يؤدي إلى إنتاج المزيد من الطاقة.

للإجابة على سؤال حول مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية ، يجب أن تفكر في كيفية تأثير شدة ضوء الشمس ومدته على الإنتاج.

تستطيع الألواح الشمسية امتصاص أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية.

وبالتالي ، إذا لم يكن هناك ضوء الشمس ، فلن تنتج الألواح الشمسية شيئًا.

لهذا السبب ، بدلاً من تركيب الألواح الشمسية داخل المنازل ، يجب عليك تثبيتها على أسطح المنازل حيث يمكن أن تتلقى أشعة الشمس المباشرة.

في حين أن الألواح الشمسية يمكن أن تمتص الإشعاع الشمسي حتى عندما تغطي الغيوم الشمس ، فمن الأفضل أن تتلقى أشعة الشمس المباشرة.

يمكن أن يكون الظل عدوًا للطاقة الشمسية.

بسبب الطريقة التي يتم بها تصميم الألواح الشمسية ، يمكن حتى لو كانت كمية صغيرة من الظل على لوحة واحدة أن تتسبب في توقف جميع الألواح الأخرى عن إنتاج الطاقة الشمسية.

ترتبط الخلايا الشمسية في سلسلة وستعمل عند المستوى الحالي لأضعف خلية ؛ إذا كانت إحدى الخلايا الشمسية مظللة ، فسوف يعاني ناتج جميع الخلايا الأخرى.

عند تحديد مكان وضع الألواح الشمسية الخاصة بك ، قم بإجراء تحليل تظليل لضمان عدم سقوط أي ظلال على مجموعة الألواح الشمسية خلال ساعات ذروة ضوء الشمس.

قد يستلزم ذلك إزالة بعض الأشجار.

درجة حرارة

يمكن أن تقلل درجات الحرارة المرتفعة بشكل كبير من إنتاج الطاقة للوحة شمسية.

تزيد درجات الحرارة المرتفعة من موصلية أشباه الموصلات ، مما يتسبب في توازن الشحنات داخل المادة ، مما يقلل من حجم المجال الكهربائي ، ويمنع فصل الشحنة ، ويخفض الجهد عبر الخلية.

يمكن أن تقلل الحرارة الإنتاج بنسبة 10٪ إلى 25٪ ، اعتمادًا على مكان تواجدها.

هناك عدد قليل من الخيارات للتعامل مع درجات الحرارة المرتفعة في البيئة المبنية.

قم بتركيب الألواح الشمسية على نظام تركيب على بعد بوصات قليلة من السطح للسماح بتدوير الهواء ، مما يساعد على تبريدها.

استخدم الألواح الشمسية المصممة لتحقيق كفاءة أعلى في المناخات الأكثر سخونة.

لتقليل امتصاص الحرارة ، تأكد من أن الألواح مصنوعة من مواد ذات ألوان فاتحة.

يمكن نقل العاكسات والجمعيات خلف المصفوفة إلى المنطقة المظللة.

مواد الألواح الشمسية

عامل حيوي آخر يؤثر على الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية هو المادة المستخدمة في صنع اللوحة.

يتم تصنيع الألواح الشمسية من قبل شركات مختلفة باستخدام مجموعة متنوعة من المواد ، ولكل منها مستوى مختلف من الكفاءة.

بسبب الكفاءات المتفاوتة لهذه المواد ، قد تولد بعض الألواح طاقة أكثر من غيرها على الرغم من كونها بنفس الحجم وتتعرض لنفس كمية ضوء الشمس.

تأتي الألواح الشمسية في مجموعة متنوعة من المواد ، ولكن الأكثر شيوعًا هما ألواح الخلايا أحادية البلورية وألواح خلايا السيليكون متعددة الكريستالات.

تعتبر الألواح أحادية البلورية فعالة للغاية ، لكن تكاليف إنتاجها مرتفعة ، مما يجعلها باهظة الثمن.

من ناحية أخرى ، تعد الألواح الخلوية المصنوعة من البولي سيليكون أقل تكلفة بشكل ملحوظ ، على الرغم من أنها أقل كفاءة وتنتج المزيد من النفايات.

وضع الألواح الشمسية

يمكن أن يكون لموقع الألواح على سطحك أيضًا تأثير كبير على الإنتاج.

أفضل اتجاه لوضع اللوحات الخاصة بك هو الجنوب ، يليه الغرب ثم الشرق.

يمكن أن توفر الأسطح المواجهة للشمال إنتاجًا كافيًا في بعض الحالات لجعل تركيب الألواح أمرًا جديرًا بالاهتمام ، ولكن الزوايا المواجهة للشمال لا يوصى بها دائمًا.

بينما لا يمكنك تنظيم مقدار مساحة السطح المتاحة لكل موضع زاوية ، يمكنك أن تكون ذكيًا في كيفية استخدام مساحة السطح المتاحة لديك لزيادة إنتاج الألواح الشمسية.

يمكن أن يؤثر ميل الألواح الشمسية أيضًا على الأداء العام للوحة.

نظرًا لأن الشمس أعلى في الصيف وتنخفض في الشتاء ، فمن الأفضل أن تكون قادرًا على ضبط إمالة الألواح كل عام.

من ناحية أخرى ، تعد الأنظمة التي تتعقب الشمس أكثر تكلفة وتتطلب صيانة بسبب وجود أجزاء متحركة.

يتمتع كل نظام ذي إمالة ثابتة بزاوية مثالية يمكن من خلالها تحقيق أقصى استفادة من كل موسم ، وعلى الرغم من أن بعض الدرجات القليلة قد لا تحدث فرقًا كبيرًا في الكفاءة في عام واحد ، فإن الاختلاف على مدى عمر النظام قد يكون أكبر بكثير .

خط العرض

Latitude أيضًا تأثير كبير على إنتاج أنظمة الطاقة الشمسية.

نظرًا لميل الأرض أثناء دورانها على محورها ، فإن الألواح الشمسية المثبتة على خطوط عرض أعلى ستنتج وحدات أقل على مدار العام.

سيحتاج مالك المنزل في شمال شرق الولايات المتحدة الذي يتحول إلى الطاقة الشمسية إلى لوحة شمسية أكبر لتعويض فاتورته من مالك المنزل في الجنوب الغربي.

ليس هناك الكثير الذي يمكنك القيام به لتحسين أداء الألواح الشمسية الخاصة بك فيما يتعلق بخط العرض ما لم تكن على استعداد للانتقال ، بخلاف التخطيط لتقليل الإنتاج والحجم بشكل مناسب.

كيف يؤثر الطقس على إنتاج طاقة الألواح الشمسية؟

يمكن أن يكون للمناخ أيضًا تأثير كبير على أداء النظام.

على سبيل المثال ، هناك اعتقاد شائع بأن الألواح تولد كميات أقل في البيئات الباردة.

في الواقع ، المعكوس صحيح.

الحرارة هي عدو الكفاءة ، ويمكن أن تساعد البيئات الباردة في منع ارتفاع درجة حرارة الأنظمة الشمسية وفقدان الكفاءة.

كما أن الثلج يعكس ضوء الشمس ويركز عليه ، مما يزيد من الإشعاع الكلي.

طالما أنك تمنع الثلج من دفن الألواح الخاصة بك ، فإن البيئة الباردة ستفيد نظامك بشكل كبير.

عند إنشاء نظام شمسي لتلبية احتياجاتك من الطاقة ، من الأهمية بمكان أن تفهم كيف سيؤثر مناخك على نظامك من موسم إلى آخر.

إذا اشتريت لوحة شمسية 100 وات تعمل بنسبة 25٪ ، فيمكنك توقع توليد 25 وات في يوم مشمس صافٍ بين أواخر الربيع وأوائل الخريف.

في الأيام الملبدة بالغيوم وفي الشتاء ، من المرجح أن يقلل الطقس من هذه الكمية لأن ضوء الشمس يكون أقل كثافة ، وهناك ساعات أقل في النهار في اليوم.

عند تحديد حجم اللوح أو المصفوفة الشمسية المطلوبة لتطبيق معين ، يجب أن تبني حساباتك على لوحة تعمل بكفاءة 70٪ لمدة 5 ساعات في اليوم ؛ هذا يضمن أنه يمكنك إنتاج الطاقة المطلوبة طوال العام.

أي شيء يعترض طريق الألواح والشمس ، سواء كان غائمًا في السماء ، أو ضبابًا على الأرض ، أو ظلًا من شجرة قريبة ، يقلل من كمية الطاقة الشمسية التي يولدها نظامك.

ومع ذلك ، تمامًا كما يمكن أن تتعرض لحروق الشمس في الأيام الملبدة بالغيوم ، قد تظل اللوحات الخاصة بك تولد الطاقة ، اعتمادًا على مدى كثافة الغطاء السحابي.

بناءً على عدد المرات التي تمر فيها السحب فوق نظامك ، يمكن أن ينخفض إنتاجك بنسبة 10٪ إلى 25٪ في يوم غائم جزئيًا.

ومع ذلك ، يمكن للتأثير المعروف باسم تأثير "حافة السحابة" تضخيم شعاع الشمس ، مما يؤدي إلى زيادة قصيرة الأجل في توليد الطاقة.

عندما تمر السحب الركامية الرقيقة أمام الشمس ، تعمل الحواف الضعيفة كعدسة مكبرة ، مما ينتج عنه شعاع أقوى من ضوء الشمس يضرب ألواحك!

هل ستعمل الألواح الشمسية في المطر والثلج؟

في حين أن المطر نفسه لن يؤثر على الألواح ، فمن المرجح أن تقلل غيوم المطر من إنتاجك.

من ناحية أخرى ، قد تكون العاصفة الممطرة العرضية مفيدة لإنتاج الألواح الشمسية لأنها طريقة آمنة وغير ضارة لتنظيف الألواح الخاصة بك.

تمنع العواصف المطيرة المستمرة طبقة من الأوساخ أو الغبار من تغطية الألواح وتحجب الضوء ، مما قد يؤدي إلى تقليل الإنتاج.

على الرغم من أنه ليس خيارًا متاحًا على نطاق واسع حتى الآن ، إلا أن العلماء يعملون على نوع جديد من الألواح الشمسية التي يمكنها توليد الطاقة حتى عندما تمطر.

تجمع هذه الخلايا الشمسية ، المعروفة باسم الألواح الشمسية الهجينة ، الطاقة من كل من الشمس والمطر.

عندما يسقط المطر على الألواح ، تتحول قوة التأثير إلى كهرباء.

عندما يكون الجو مشمسًا ، فإنها تعمل بشكل مشابه للألواح الشمسية التقليدية (لكنها لا تزال أقل كفاءة في الوقت الحالي).

سيؤثر الثلج ، على عكس المطر ، الذي لا يتراكم على الألواح ويمنع الضوء ، على الإنتاج بالإضافة إلى تغطية السحب.

بعد كل شيء ، كل ما يمنع الشمس من السطوع على الألواح الخاصة بك يمنع الألواح من إنتاج الكهرباء.

حتى تساقط الثلوج بكثافة ، اعتمادًا على الطقس بعد العاصفة الثلجية وميل اللوحة ، سوف يذوب وينزلق مباشرة من الألواح الخاصة بك في أي وقت من الأوقات.

على الرغم من أن الطاقة الشمسية تعتمد على الشمس ، إلا أنها لا تزال خيارًا ممتازًا للعديد من المساكن والشركات والمزارع في المناطق الملبدة بالغيوم أو الممطرة أو الثلجية.

ما مقدار الطاقة التي يمكن أن تنتجها الألواح الشمسية لكل قدم مربع؟

عادةً ما يكون معكوس هذا السؤال هو عدد الأمتار المربعة من مساحة السطح التي أحتاجها لتركيب ما يكفي من الألواح الشمسية لتوليد طاقة كافية للتخلص من فاتورة الكهرباء الخاصة بي.

هذه هي النقطة التي تصبح فيها كفاءة الألواح الشمسية أكثر أهمية.

تؤخذ الكفاءة في الاعتبار قبل تصنيف الألواح الشمسية عند عدد محدد من الواط ، لذلك إذا اشتريت (أو واجهتك اختيار الشراء) لوحين شمسيين مختلفين ، كل منهما 6 كيلو وات ، فسوف يولدون نفس الكمية من الطاقة كل عام إذا جميع العوامل الأخرى متساوية.

من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون الألواح الشمسية الأكثر كفاءة أصغر حجمًا وتولد المزيد من الطاقة لكل قدم مربع.

هناك طريقتان لحساب توليد الطاقة الشمسية لكل قدم مربع.

تتمثل الخطوة الأولى في فحص أقصى إنتاج فوري للطاقة الشمسية لكل قدم مربع للوحة شمسية محددة.

تبلغ ذروة توليد الطاقة الفوري لكل قدم مربع في شركة الاتصالات السعودية 14.58 واط لكل قدم مربع للوحة شمسية 300 واط بأبعاد 64 بوصة × 39 بوصة (1.61 متر مربع أو 17.31 قدم مربع).

عند حساب الطاقة السنوية المتولدة من الألواح الشمسية لكل قدم ، يجب أن تفكر في أكثر من مجرد مواصفات اللوحة ؛ يجب عليك أيضًا مراعاة الظروف المناخية التي يتم فيها تثبيت اللوحة.

تُباع الألواح الشمسية السكنية عادةً في نطاق 260-330 واط حيث يجب رفعها على الأسطح والتعامل معها بواسطة المُركِّبين ، وهذا هو أكبر حجم عملي يمكن من خلاله إجراء هذه المناولة بأمان.

هذه لوحات بها 60 خلية لكل منها.

تُباع 72 لوحة من الخلايا الشمسية في نطاق القوة الكهربائية من 340-400 واط وهي أقل استخدامًا نظرًا لأنها ثقيلة ويصعب على المُركِّبين التعامل معها.

ما مدى تأثير كفاءة الخلايا الشمسية داخل اللوحة على خرج طاقة اللوحة؟

كثيرًا ما يساء فهم معنى وأهمية كفاءة الألواح الشمسية من قبل العملاء الذين يراجعون الطاقة الشمسية ، وفي بعض الأحيان يسيء مصنعو الألواح المتميزة استخدام سوء الفهم هذا.

النقطة الأساسية التي يجب ملاحظتها هي أن أداء الألواح الشمسية يؤخذ في الاعتبار عند تصنيف القوة الكهربائية وإخراج اللوحة ، لذلك إذا كانت جميع ميزات الألواح الشمسية الأخرى متساوية ، فإن لوحة بقوة 280 وات مع خلية أقل كفاءة ستنتج نفس القدر من الطاقة في نفس الظروف مثل لوحة أخرى 280 واط مع لوحات أكثر كفاءة.

تقدم بعض الشركات المصنعة للوحات عالية الكفاءة ادعاءات شائنة حول توليد الألواح الخاصة بهم طاقة أكثر بكثير من الألواح الأساسية من نفس القوة الكهربائية ، ولكن مثل هذه الادعاءات عادة ما يتم تضخيمها لتبرير ارتفاع أسعار الألواح.

بعض الشركات المصنعة التي تدعي كفاءات عالية للغاية لديها ضمانات تنص على أن لوحاتهم يمكن أن تكون أقل كفاءة بنسبة 3 ٪ مما يزعمون أنه قبل وقوع حدث مضمون.