لا شيء ثابت، فهو ثابت على مدار الفصول. أحيانًا يكون الجو باردًا جدًا وأحيانًا حارًا جدًا. مع تغير الفصول، يتغير أيضًا إنتاج الطاقة الشمسية وإنتاج الألواح الشمسية. في هذه المقالة، ستتعرف على إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء مقابل الصيف. كما ستستكشف إنتاج الألواح الشمسية شهريًا.
لماذا يعد إنتاج الطاقة السنوي مهمًا؟
يُعد حساب الإنتاج السنوي قبل تركيب نظام الطاقة الشمسية للأغراض السكنية أو التجارية أو الصناعية أمرًا بالغ الأهمية. فهو يُعطيك فكرةً وطريقةً لتحقيق أقصى استفادة منه. أنت تُدرك الفرق في نسبة إنتاج الطاقة في مختلف فصول السنة. من الواضح أن الإنتاج يكون أعلى في الصيف منه في الشتاء. عليك تحليل إنتاج الطاقة الشمسية لجميع الفصول، وليس فقط في أيام مُحددة. الآن، لنبدأ باستكشاف إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء مقابل الصيف.
إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء مقابل الصيف
إنتاج الطاقة الشمسية ليس ثابتًا على مدار العام. تؤثر التغيرات الموسمية على شدة ضوء الشمس، مما يؤدي بدوره إلى اختلاف إنتاج نظام الطاقة الشمسية. الألواح الشمسية لديك موجودة منذ 25 عامًا أو أكثر، وخلال هذه الفترة تواجه مواسم عديدة من الأمطار والبرد والعواصف. كل هذه العوامل لها التأثيرات التالية على الألواح الشمسية.
- تتسرب مياه الأمطار وغبار العواصف عن الألواح بفضل طبقة الزجاج الخارجية، ما يحميها من حرارة السطح.
- يمكن أن تتسبب ضربات الإضاءة المباشرة في حدوث ارتفاع مفاجئ في الجهد الكهربي مما قد يؤدي إلى إتلاف الألواح الشمسية والمكونات الأخرى.
- على غائم، ممطر، وعاصف في النهار، يكون مستوى توليد الطاقة الأمثل أقل من المعتاد.
العوامل المؤثرة على إنتاج الألواح الشمسية
هذه هي العوامل التي تؤثر على إنتاج الألواح الشمسية
1. الظروف الجوية
الشتاء يعني المزيد من الأيام الغائمة والممطرة والثلجية. تنخفض ساعات تعرض الألواح الشمسية لأشعة الشمس بشكل كبير، مما يُقلل من كمية الطاقة المُنتجة. لا يُمكن الاعتماد كليًا على أنظمة الطاقة الشمسية لتلبية احتياجاتك من الطاقة خلال فصل الشتاء.
2. حالة الألواح الشمسية
تتعرض هذه الألواح باستمرار لجميع الظروف الجوية والملوثات الأخرى، مما يؤدي إلى اتساخها وتشابكها وانخفاض إنتاج الطاقة. يضمن التنظيف والصيانة الدورية عدم تغطية السطح بالغبار أو الثلج أو الماء. لتوليد طاقة عالية، يجب تنظيف الألواح مرة كل شهر أو شهرين على الأقل.
3. صور الطبيعة
يتعلق الأمر بوقت غروب الشمس في موقعك. إذا كنت تعيش في منطقة محاطة بالجبال، فستكون هناك ساعات من الظل قبل غروب الشمس لأن الجبال تُلقي بظلالها عليك. على العكس، إذا كنت تعيش في مناطق مثل كاليفورنيا أو في المدن الساحلية، فستتلقى كل قطرة من ضوء الشمس بغض النظر عن الفصل.
4. موقع
يُعد الموقع عاملًا آخر يُحدد إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء مقارنةً بالصيف. يعتمد مقدار أشعة الشمس السنوية التي تستقبلها الألواح الشمسية على موقعك، إذ تختلف المناطق التي تتلقى أشعة الشمس فيها. كما يختلف مقدار الإشعاع الشمسي الذي تستقبله الألواح. تُعرف كمية الطاقة الشمسية الساقطة على كل سنتيمتر مربع في الدقيقة بالإشعاع الشمسي.
إنتاج الألواح الشمسية لكل متر مربع
4 كيلوواط هو نظام الألواح الشمسية المنزلي الشائع، ويتكون من 16 لوحًا. حجم كل لوح هو
1.6 متر مربع
تصنيف الطاقة 265 واط (في الظروف المثالية)
الناتج لكل متر مربع = عدد الألواح × سعة الألواح الشمسية
السعة / حجم النظام الإجمالي (عدد الألواح * حجم اللوحة الواحدة)
على سبيل المثال:
16 لوحة * 265 واط = 4240 كيلو واط (السعة)
الحجم الإجمالي للنظام هو 16×1.6=25.6
4240 / 25.6 = 165.62، أي ما يعادل حوالي 166 واط لكل متر مربع
5. الظل
6. وقت اليوم
خلال فصل الشتاء، تتغير ساعات النهار لأن الشمس تشرق متأخرةً قليلاً كل يوم وتغرب أبكر قليلاً من اليوم السابق. يؤثر هذا بوضوح على الفترة التي تتلقى فيها الألواح الشمسية ضوء الشمس ومتوسط الطاقة التي تنتجها. هناك غموض حول الوقت الذي يُحوّل فيه نظام الألواح الشمسية مصدر الطاقة إلى لوحة الكهرباء.
7. وقت السنة
يتعلق الأمر بالفصل. الصيف يعني وفرة أشعة الشمس وتوليد الطاقة. عادةً ما تكون أيام الصيف طويلة، مما يعني زيادة ساعات النهار، وتحصل ألواحك الشمسية على طاقة أكبر. تُخزَّن هذه الطاقة وتُستخدم لأيام قادمة. لكن هذا ليس الحال في الشتاء.
8. الحرارة
يتأثر إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء والصيف بدرجة الحرارة. فارتفاع درجة الحرارة لا يعني بالضرورة زيادة إنتاج الطاقة. تُعدّ درجة الحرارة المحيطة عاملاً أساسياً في الحفاظ على إنتاجية نظام الطاقة الشمسية وعمره الافتراضي. وبحسب الموسم ، تنخفض إنتاجية وكفاءة الألواح الشمسية بنسبة 0.25% تقريباً لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت). عندما تتعرض الألواح الشمسية لدرجات حرارة مرتفعة للغاية، يحدث انخفاض في الجهد بين الخلايا الشمسية، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة النظام على توليد الطاقة المثلى. على سبيل المثال، تنتج الألواح الشمسية بقدرة 100 واط عند تعرضها لدرجة حرارة 45 درجة مئوية في الصيف طاقةً قدرها 75 واط.
9. اتجاه الشرفة (السطح)
يُعدّ وضع الألواح الشمسية وزاويتها عاملين أساسيين لضمان حصولها على أقصى قدر من ضوء الشمس المباشر خلال النهار. فالألواح الشمسية غير المُعدّلة أو ذات الزاوية الخاطئة لن تُنتج طاقة كافية.
10. أنواع الألواح الشمسية
تُحدد المادة المستخدمة في الألواح الشمسية كفاءتها. تُصنع الألواح الشمسية الحديثة من السيليكون، سواءً أحادي البلورية أو متعدد البلورات. على الرغم من أن كلاهما يُنتج طاقة متشابهة، إلا أن الألواح أحادية البلورية تستخدم سيليكونًا عالي الجودة، مما يجعلها أكثر كفاءة من متعدد البلورات. تتوفر أيضًا ألواح شمسية غير متبلورة، وهي أرخص من غيرها، إلا أن إنتاجها للطاقة أقل. بعد ذلك، دعونا نتعرف على إنتاجية الألواح الشمسية مقارنةً بالوقت من اليوم، وما هو الوقت الأنسب لها.
انظر أيضاً: إعصار ساندي المدمر – نظرة واقعية على تغير المناخ
ما الفرق بين إنتاج الألواح الشمسية ووقت النهار؟ في أي وقت من النهار تعمل الألواح الشمسية بشكل أفضل؟
تختلف مستويات الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية باختلاف أوقات اليوم. تعتمد كفاءة الطاقة الشمسية على مستويات الامتصاص وكمية الطاقة التي تحصل عليها. تعمل الألواح الشمسية بكفاءة خلال ساعات الظهيرة عندما تضربها الشمس مباشرةً، وليس من زاوية محددة. يجب حساب أقصى إنتاجية وفقًا للنطاق وليس الوقت.
العوامل المؤثرة على إنتاج الطاقة
- نوع الإضاءة: منتشرة أو مباشرة
- الطقس
- الموقع الجغرافي
خلال ساعات الصباح الباكر، يكون إنتاج الطاقة منخفضًا بشكل ملحوظ نظرًا لضعف شدة ضوء الشمس. ومع ازدياد شدة الضوء، تميل الألواح الشمسية إلى إنتاج معظم الطاقة بين ساعات الصباح المتأخرة وذروة ساعات ما بعد الظهر، أي من الساعة 11:00 صباحًا إلى 4:00 مساءً. ويتناقص هذا الإنتاج مع اقتراب المساء، وينعدم تمامًا في الليل . من المفترض أن يكون هذا قد ساعدك على فهم العلاقة بين إنتاج الطاقة من الألواح الشمسية ووقت اليوم.
ما هو إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء مقابل الصيف؟
بعد معرفة أفضل أوقات عمل الألواح الشمسية، دعونا نتعرف بالتفصيل على إنتاجية الألواح الشمسية في الشتاء والصيف. لا، ليس هذا هو الحال. تنتج الألواح الشمسية الكهرباء حتى في الشتاء، ولكن بنسبة انخفاض متوسطة تبلغ 50%. تشير المصادر إلى أن الألواح الشمسية تعمل بكفاءة أعلى في الأشهر الباردة نظرًا لتدفق الكهرباء بشكل منتظم عبرها. تُلحق درجات الحرارة المرتفعة جدًا الضرر بالألواح الشمسية، بينما تبرد الألواح في الطقس البارد، مما يزيد من عمرها الافتراضي. ولإثبات هذه النظرية، نجد أن دولًا مثل ألمانيا والصين واليابان من الدول الرائدة عالميًا في إنتاج الطاقة الشمسية.
- متوسط إنتاج الطاقة الشمسية في يوم شتوي: يختلف الأمر عن تساقط الثلوج يوميًا خلال فصل الشتاء، باستثناء أيام الذروة. لذلك، قد يكون متوسط إنتاج الطاقة الشمسية اليومي خلال الشتاء نصف ما هو عليه في الربيع. وهذا أفضل مقارنةً بالأيام الثلجية التي يقل فيها توليد الطاقة. في بعض الأيام، قد يصل إلى 120 كيلوواط/ساعة، بينما قد يكون أقل أو أكثر في أيام أخرى.
- متوسط إنتاج الطاقة الشمسية في يوم صيفي: يعني يوم صيفي ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض كفاءة نظام الطاقة الشمسية. قد يكون متوسط إنتاج الطاقة الشمسية في يوم صيفي أقل من الطاقة المُنتجة في يوم شتوي. نعم، بسبب انخفاض كفاءة الألواح.
انظر أيضاً: هل تحتاج الألواح الشمسية الحلقية إلى ضوء الشمس المباشر؟
ما هو إنتاج الألواح الشمسية شهريا؟
أحد العوامل التي تؤثر على إنتاج الطاقة الشمسية من الألواح الشمسية هو معامل درجة حرارتها. يُدرج هذا المعامل دائمًا كرقم سالب في ورقة بيانات اللوح الشمسي. كلما اقترب هذا الرقم من الصفر، كان الأداء المتوقع من اللوح أفضل. ومن العوامل الأخرى للحفاظ على الكفاءة خلال الأشهر المختلفة زاوية الميل. يتراوح نطاقها الأمثل بين 0 و20 درجة مئوية لتحسين توليد الطاقة. يُنصح بزاوية ميل لا تقل عن 30 درجات للسماح بانزلاق أوراق الشجر والمطر عن اللوح.
1. قياس إنتاج الألواح الشمسية
لفهم إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء مقارنةً بالصيف، يمكنك حساب الإنتاج. ابدأ بالحساب بإخراج الإنتاج اليومي بالكيلوواط/ساعة.
حجم اللوحة الشمسية الواحدة (متر مربع) * 1 = X
X * كفاءة لوحة شمسية واحدة (النسبة المئوية كعدد عشري) = Y
Y * عدد ساعات سطوع الشمس (حسب المنطقة كل يوم) = Z
ض/1000
على سبيل المثال:
حجم اللوحة = 1.6 متر مربع
الكفاءة = 20%
ساعات الشمس = 4.5
لذلك، 1.6 * 1000 = 1600
= 1600 * 20 / 100 = 320
= 320 * 4.5 = 1440
= 1440 / 1000 = 1.44 كيلوواط/ساعة يوميًا
2. الإنتاج شهريًا
الإنتاج اليومي * 30 أو 31
لذا، بالنسبة لشهر ديسمبر
1.44 كيلوواط/ساعة * 31 = 44.64 كيلوواط/ساعة شهريًا
في أي وقت من السنة تعمل الألواح الشمسية بشكل أفضل؟
لا يعني ارتفاع درجة الحرارة بالضرورة زيادة إنتاج الكهرباء. لذا، فإن أفضل وقت في السنة لعمل الألواح الشمسية بكفاءة ليس الصيف بل الربيع. تُعرف هذه الحقيقة بمعامل درجة حرارة الطاقة، وهو مُدرج في بيانات الألواح الشمسية كنسبة مئوية من فقد الطاقة لكل درجة مئوية (٪/°C).
على سبيل المثال، معامل الطاقة الحرارية للوحة الطاقة الشمسية لديك هو -0.30%. هذا يعني أنه مع كل درجة مئوية واحدة ترتفع في درجة الحرارة، ستنتج اللوحة طاقة أقل بنسبة 1%.
هذا الجدول مبني على متوسط تقدير الإشعاع الشمسي وإنتاج الألواح الشمسية شهريًا في الولايات المتحدة. يُفترض أن كفاءة استهلاك الطاقة تبلغ 15%، وذلك باستخدام لوح شمسي قياسي بمساحة 1.6 متر مربع.
| شهر | الإشعاع الشمسي شهريًا (كيلوواط ساعة/متر)2 (كيلوواط/ساعة لكل متر مربع) | إنتاج الألواح الشمسية شهريًا (كيلوواط/ساعة) | إنتاج الألواح الشمسية من 20 لوحة شهريًا (كيلوواط/ساعة) |
| يناير | 100.02 | 24.00 | 480.09 |
| فبراير | 112.92 | 27.10 | 542.04 |
| مارس | 154.46 | 37.07 | 740.41 |
| ابريل | 174.70 | 41.93 | 838.57 |
| مايو | 192.35 | 46.16 | 923.27 |
| يونيو | 196.92 | 47.26 | 945.22 |
| يوليو | 204.58 | 49.10 | 981.99 |
| أغسطس | 192.91 | 46.30 | 925.98 |
| سبتمبر | 168.41 | 40.42 | 808.36 |
| اكتوبر | 139.07 | 33.38 | 667.52 |
| نوفمبر | 106.04 | 25.45 | 508.98 |
| ديسمبر | 89.04 | 21.37 | 427.41 |
تعرفت اليوم على الفرق بين إنتاج الألواح الشمسية في الشتاء والصيف، والأسباب المحتملة لذلك. يختلف إنتاج الألواح الشمسية شهريًا أيضًا بناءً على ساعات سطوع الشمس وعوامل أخرى. كم عدد ساعات سطوع الشمس التي تستقبلها في منطقتك، وما هو متوسط إنتاج نظام الطاقة الشمسية لديك؟
