في ساعة ونصف تقريبًا يوميًا، تُوفر الشمس طاقة كافية لتشغيل اقتصاد العالم بأكمله لمدة عام كامل. تُعدّ الألواح الكهروضوئية (PV) والمرايا التي تُركّز الإشعاع الشمسي مثالين على تقنيات الطاقة الشمسية التي تُحقق ذلك. لهذه الطاقة تطبيقات متعددة، منها على سبيل المثال لا الحصر، توليد الطاقة وتخزينها في البطاريات أو الطاقة الحرارية. في هذه المقالة، سنُعرّف بوضوح جميع جوانب الألواح الشمسية، وكيفية حساب متوسط إنتاجها اليومي، وكمية الطاقة التي تُنتجها لكل قدم مربع، وغير ذلك الكثير.
ما هو ناتج اللوحة الشمسية؟
في ظل ظروف مختبرية مُحكمة، يُقاس خرج الطاقة (التيار المستمر) من الألواح الشمسية ويُمنح تصنيفًا. تُقاس الطاقة المُولّدة من اللوح الشمسي بالواط (W)، وهو مقياس لأقصى خرج مُمكن في ظروف جوية مثالية. حاليًا، تتراوح تصنيفات خرج الطاقة للألواح الشمسية المنزلية عادةً بين 250 و400 واط، مع تفضيل التصنيفات الأعلى. عند ثبات جميع العوامل الأخرى، يُشير واط اللوح الشمسي إلى كمية الكهرباء التي سيُولّدها. الإجمالي قوة الألواح الشمسية الخاصة بك يُعدّ سعر الطاقة الشمسية عاملاً حاسماً في تكلفة نظامك الشمسي، ويُعبَّر عن تسعير الطاقة الشمسية عادةً بالدولار لكل واط (دولار/واط). بعد ذلك، لنتعرف على عملية قياس متوسط إنتاج الألواح الشمسية يوميًا.
كيف تقيس متوسط إنتاج الألواح الشمسية يوميًا؟
تُقاس كفاءة نظامك الشمسي جزئيًا بكمية الطاقة التي تُنتجها ألواحك. ستُمكّنك هذه المعلومات من معرفة مدى جدوى استثمارك في نظام الطاقة الشمسية. غالبًا ما يعتمد سعر الألواح الشمسية على كمية الطاقة التي يُمكنها توليدها في ظروف مثالية.
هل يمكنك تحقيق خرج الطاقة بشكل موثوق في ظل ظروف الاختبار القياسية؟ في الواقع، الإجابة هي لا. تعتمد الكمية الدقيقة للطاقة المولدة على مجموعة واسعة من التفاصيل. يمكنك التفكير في خرج الطاقة في ظل ظروف الاختبار القياسية. شروط الاختبار القياسية كهدف. سيكشف قياس الطاقة المُنتَجة من ألواحك الشمسية مدى كفاءة نظامك ومدى قربك من هدفك.
ربما تكون مهتمًا بالإنتاج اليومي والشهري للطاقة لألواح الطاقة الشمسية الخاصة بك الآن بعد أن فهمت الناتج المحتمل لكل لوحة والعوامل التي تؤثر على هذا الرقم.
يمكن أن يساعدك هذا الحساب في تحديد كمية الطاقة التي ستنتجها الألواح الشمسية الخاصة بك:
حساب إنتاج الألواح الشمسية: تصنيف STC (واط) × ساعات ذروة الشمس في اليوم × 75% (واط ساعة يوميًا)
يتناسب إنتاج اللوح الشمسي اليومي مع حاصل ضرب تصنيف STC الخاص به في عدد الساعات التي يقضيها تحت أشعة الشمس المباشرة خلال النهار، مضروبًا في 75%. والناتج هو إنتاج اللوح اليومي بالواط/ساعة.
أما بالنسبة لمسألة احتساب نسبة 75% في الحساب، فهي ضرورية لمراعاة المتغيرات المذكورة سابقًا والتي تؤثر على كفاءة وإنتاجية الألواح الشمسية. كان من المفترض أن يساعدك هذا في فهم عملية حساب متوسط إنتاجية الألواح الشمسية يوميًا.
اقرأ أيضا: خرج حمل وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية
ما هي كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية لكل قدم مربع؟
بعد التعرف على عملية حساب متوسط إنتاج الألواح الشمسية يوميًا، يجب عليك أيضًا معرفة مقدار طاقة ما هي كمية الطاقة التي تُنتجها الألواح الشمسية لكل قدم مربع؟ الكيلوواط/ساعة هي وحدة قياس الطاقة الكهربائية الشائعة (كيلوواط/ساعة). اللوح الشمسي الذي يُنتج 100 واط في الساعة يكون قد ولّد 100 واط/ساعة أو 0.1 كيلوواط/ساعة. تلعب المساحة، والتظليل، والاتجاه، والقدرة الكهربائية دورًا في كمية الطاقة التي يُولّدها اللوح الشمسي يوميًا. يُولّد اللوح الشمسي بقدرة 100 واط، المُوجّه جنوبًا في يوم مشمس، ما يُقارب 0.5 كيلوواط/ساعة يوميًا في الشتاء و0.8 كيلوواط/ساعة يوميًا في الصيف في المناطق ذات الإشعاع العالي.
حتى في منطقة ذات إشعاع منخفض، يمكن للوحة نفسها توليد ما يقرب من 0.25 كيلووات ساعة يوميًا في الشتاء و0.6 كيلووات ساعة يوميًا في الصيف.
يجب توجيه مصفوفة الألواح الشمسية نحو الجنوب بزاوية تتراوح بين 10 و20 درجة لتحقيق الأداء الأمثل. يمكن وصف تركيب الألواح الشمسية باستخدام عدد من المعايير المحددة.
كقاعدة عامة، تُولّد الألواح الشمسية الكهروضوئية الحديثة ما بين 8 و10 واط من الطاقة لكل قدم مربع من مساحة اللوحة. تبلغ المساحة الإجمالية لسقف أبعاده 20 قدمًا × 10 أقدام 200 قدم مربع (20 قدمًا × 10 أقدام). وهذا يكفي لتوليد حوالي 1,800 واط (1.8 كيلو واط) من الكهرباء، أو 9 واط لكل قدم مربع (200 قدم مربع × 9 واط لكل قدم مربع).
تحويل الواط إلى كيلوواط ساعة (كيلوواط ساعة). يشير مصطلح "كيلوواط ساعة" (كيلوواط ساعة) إلى المدة التي يوفر فيها مصدر طاقة معين طاقة بقدرة 1,000 واط (1 كيلوواط) لمدة ساعة واحدة. يبلغ متوسط إنتاج نظام الطاقة الشمسية حوالي 5 ساعات يوميًا. إذا كانت قدرة نظامك 1.8 كيلوواط ويعمل لمدة 5 ساعات يوميًا، طوال أيام السنة، فإن إجمالي الإنتاج السنوي هو: في عام واحد، ستولد مجموعة الألواح الشمسية هذه 3,285 كيلوواط ساعة (1.8 كيلوواط × 5 ساعات × 365 يومًا).
في حال تظليل الألواح الشمسية لجزء من اليوم، سينخفض إنتاجها بما يتناسب مع درجة تظليلها. إذا تعرضت الألواح الشمسية لأربع ساعات فقط من ضوء الشمس يوميًا بدلًا من الخمس ساعات الموصى بها، فستكون في الظل بنسبة 4% من الوقت (5% من ساعات سطوع الشمس المباشرة المتوقعة). في هذه الحالة، يُنتج نظام ألواح شمسية بمساحة 20 قدم مربع 80 كيلوواط/ساعة سنويًا (من 200 كيلوواط/ساعة) بكفاءة 2,628%. بعد ذلك، لنرَ كمية الطاقة التي يُنتجها اللوح الشمسي شهريًا.
ما هي كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية شهريًا؟
على الرغم من اختلاف كمية الطاقة المُحصَّدة من الألواح الشمسية باختلاف الظروف، فقد قدَّر المُصنِّعون نطاقًا آمنًا لأجهزتهم. ينبغي على أصحاب المنازل دراسة هذه الملصقات والبحث على الإنترنت لمعرفة الألواح الأنسب لمنازلهم، مع مراعاة احتياجاتهم من الطاقة ومساحة منازلهم الخارجية.
هي أقصى كمية طاقة يمكن أن تنتجها لوحة شمسية. غالبًا ما يُجري المُصنِّعون اختبارات الأداء عند درجة حرارة 77 فهرنهايت (XNUMX درجة مئوية) دون رياح أو عوائق. ونظرًا لتعقيد البيئات الفعلية، يُفترض أن يكون إنتاج ألواحك الشمسية أقل من الحد الأقصى الذي حددته الشركة المُصنِّعة.
يُعدّ خط العرض العاملَ الأهمّ في تحديد الإشعاع الشمسي المحلي. عمومًا، تتلقى الألواح الشمسية المواجهة لخط الاستواء عند الميل المثاليّ ما بين ساعتين وست ساعات من أشعة الشمس يوميًا. يتراوح إنتاج الطاقة للألواح بين ٢٥٠ و٤٠٠ وات، ولكن مع زيادة الطاقة، يرتفع السعر عادةً بوتيرة أسرع. ونتيجةً لذلك، يتفاوت نطاق المتوسطات اليومية المقبولة، حيث يتراوح بين ٠.٥ كيلوواط/ساعة و٢.٤ كيلوواط/ساعة، أو بين ١٥ و٧٢ كيلوواط/ساعة شهريًا. يمكنك تحديد وضعك الخاصّ باستخدام الآلة الحاسبة المرفقة. مع الانتقال شمالًا أو جنوبًا في خط العرض، قد يتوقّع المرء نطاقًا أوسع للتغيرات الموسمية.
يمكنك أيضًا حساب استهلاك اللوح الشمسي الشهري من الطاقة بضرب إنتاجه اليومي في عدد أيام الشهر. في هذه الحالة، قد يكون حساب الكيلوواط/ساعة أسهل. ما عليك سوى قسمة الواط/ساعة على 1,000 للحصول على الكيلوواط/ساعة (كيلوواط/ساعة). هذا يوضح كمية الطاقة التي ينتجها اللوح الشمسي شهريًا. بعد ذلك، لنرَ أيضًا كمية الطاقة الشمسية المُنتَجة لكل متر مربع يوميًا.
انظر أيضا: هل تحتاج لوحة الطاقة الشمسية Ring إلى ضوء الشمس المباشر؟
ما هي كمية الطاقة الشمسية المنتجة لكل متر مربع يوميًا؟
بعد معرفة كمية الطاقة التي ينتجها اللوح الشمسي شهريًا، يجب عليك أيضًا معرفة كمية الطاقة الشمسية المُنتجة لكل متر مربع يوميًا. تعتمد كمية الطاقة المُولّدة من اللوح الشمسي، بالكيلوواط/ساعة لكل متر مربع، على كمية أشعة الشمس التي يتلقاها. من حيث الطاقة، تُوفّر الشمس حوالي 9 كيلوواط/ساعة/متر مربع لسطح الأرض عند مستوى سطح البحر، أي حوالي 2 واط/متر مربع.
منذ تسعينيات القرن الماضي، عندما أتاحت التكنولوجيا للمصنعين بناء ألواح شمسية بكفاءة أعلى بنسبة 1990% من الخلايا الشمسية الحالية، ازدادت كفاءة الألواح الشمسية بشكل مطرد. تبلغ كفاءة الألواح الحديثة 15 واط/م² أو 150 واط/قدم².
إذا تعرّضت لوحة شمسية لكمية كافية من أشعة الشمس، يُمكنها توليد الطاقة. ورغم اختلاف الإشعاع الشمسي باختلاف خطوط العرض، فإن معظم الألواح الشمسية تستقبل ما بين 600 و700 واط من الطاقة لكل متر مربع. وهذا يُعادل تقريبًا تعرض لوحة شمسية لأشعة الشمس لمدة تسع ساعات.
يلعب عدد الألواح وموقعها وحجمها دورًا في تحديد كمية الطاقة التي يمكن لمجموعة من الألواح الشمسية إنتاجهايمكنك التأثير على بعض هذه المتغيرات، بينما يكون بعضها الآخر أكثر عشوائية. على سبيل المثال، ستكون هناك حاجة إلى عدد أكبر من الألواح الشمسية في مناخ بارد مقارنةً بمناخ مشرق.
طاقة الشمس خيارٌ ممتاز. يُمكن الحصول عليها بكمياتٍ كبيرةٍ بتكلفةٍ زهيدةٍ جدًا. تتلقى الأرض يوميًا ما يكفي من أشعة الشمس لتلبية احتياجات الطاقة العالمية لسنواتٍ عديدة. وللحفاظ على هذه الطاقة من الهدر، يجب استخدامها في استخداماتٍ متعددة. ويمكن خفض تكلفة توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية.
يتناسب إنتاج اللوح الشمسي طرديًا مع مساحته، وكمية ضوء الشمس التي يستقبلها، وميل السطح. في ذروة أشعة الشمس، يُولّد لوح بقدرة 200 واط حوالي 2.5 كيلوواط. لتشغيل منزل نموذجي ليوم واحد باستخدام الطاقة الشمسية، ستحتاج إلى حوالي 22 لوحًا. مع ذلك، تختلف كمية الطاقة الفعلية التي يُولّدها اللوح الشمسي بناءً على عوامل تشمل المناخ المحلي، وكفاءة اللوح، وتصنيفه.
من المهم ملاحظة أن إنتاج الألواح الشمسية يختلف باختلاف الطراز. بالنسبة للمنزل العادي، قد تُولّد اللوح الشمسي ما يقارب كيلوواط/ساعة واحد لكل متر مربع. قد لا يبدو هذا الرقم كبيرًا، إلا أنه قد يُولّد ما بين 4,000 و20,000 واط من الطاقة. يختلف التصنيف المطلوب من مكان لآخر.
تشير جمعية صناعات الطاقة الشمسية إلى أن معدل النمو السنوي للقطاع خلال العقد الماضي بلغ 48% في المتوسط. لذلك، ينبغي على الشركات التجارية التفكير في تركيب الألواح الشمسية لتشغيل منشآتها.
