الفهرس
على الرغم من تشابه آلية عمل الأنظمة الكهروضوئية المثبتة على الأسطح Roof-top مع آلية عمل الأنظمة الكهروضوئية المثبتة على الأرض Ground-Mounted إلا أن أسس اختيار الألواح الشمسية لهذين التطبيقين مختلفة بشكل كبير.
نركز في هذه الدراسة على النقاط العشرة الأهم التي يجب أخذها بعين الاعتبار قبل اختيار الألواح الشمسية للأنظمة الكهروضوئية المثبتة على الأسطح.
1. استطاعة المشروع واستطاعة الألواح
من المهم جداً معرفة كمية الطاقة التي ترغب بالحصول عليها من الألواح ومن المفيد أن تجيب في البداية على هذه الأسئلة:
– هل تريدها أن تغطي الحمل كاملاً طوال الوقت بحيث تستغني بشكل كامل عن الشبكة الكهربائية؟
– أم تريد كمية كافية من الطاقة لشحن منظومة بطاريات لتحصل على الكهرباء في أوقات غياب الشبكة فقط؟
– هل تريد أن تحصل على كهرباء كافية لتشغيل المشروع كاملاً (كافة تجهيزات المنزل مثلاً)؟
– أو تريد فقط الحصول على كمية معينة من الطاقة كافية لتغطية جزء من هذا الحمل؟
بمعرفة الاستطاعة المرغوبة يمكننا الآن النظر إلى الاستطاعات الاسمية لمختلف الألواح الكهروضوئية المتوفرة في الأسواق واختيار عدد الألواح المناسب للحصول على هذه الاستطاعة وتحديد نوع العاكس اللازم (Inverter) وباقي عناصر المنظومة.
2. كفاءة الألواح الكهروضوئية
من المهم مقارنة كفاءة الألواح الكهروضوئية ومحاولة اختيار الألواح ذات الكفاءة المناسبة للمنظومة، لأن تركيب منظومة كهروضوئية على السطح مُحدد بشكل رئيسي بالمساحة المتوفرة على السطح (أغلب أسطح الأبنية تضم خزانات وغيرها من التجهيزات الخارجية لأغراض التكييف والتسخين وغيرها).
إن اختيار الألواح ذات الكفاءة الأعلى يمكننا من الحصول على كمية كهرباء أكبر باستخدام عدد أقل من الألواح مما يجعل المنظومة قادرة على توليد أكبر قدر ممكن من الكهرباء من المساحة المحدودة على الأسطح.
هل تعلم؟
كفاءة الألواح الكهروضوئية: هي نسبة الطاقة الكهربائية المُنتجة من اللوح والمُحولة من الإشعاع الشمسي الساقط عليه.
فعلى سبيل المثال، لدينا لوحان بنفس الحجم (الأبعاد)، وبكفاءة مختلفة فإن استخدام اللوح ذو الكفاءة الأعلى سيضمن الحصول على طاقة كهربائية أكبر عند تعريضهما لنفس الإشعاع وبالتالي ستتطلب المنظومة عدداً أقل من الألواح وبالتالي مساحة إشغال أقل من السطح.
3. أبعاد اللوح
إن تصميم منظومة كهروضوئية للتركيب على سطح منزل أو منشأة ما مشروط بشكل رئيسي بالمساحة المتوفرة لتركيب المنظومة، لذلك فإن اختيار لوح استطاعته مناسبة وكفاءته عالية وأبعاده صغيرة نسبياً تسمح لنا بالاستغلال الأمثل للمساحة المتوفرة للحصول على أكبر قدر ممكن من الاستطاعة.
كما أن الألواح الكبيرة جداً تتطلب جهداً كبيراً في نقلها من الأرض إلى السطح (مكان العمل)، مما قد يترتب عليه تكاليف إضافية يمكن تفاديها باختيار اللوح ذو الأبعاد الصغيرة نسبياً.
4. وزن الألواح
من المهم معرفة حالة السطح الذي نريد تركيب المنظومة فوقه، وعلينا أن نسأل أنفسنا هل يستطيع حمل وزن الألواح التي اخترتها؟ أم علي النظر لخيار أخر؟
وزن الألواح عامل مهم جداً خاصة في التركيبات على الأسطح لنتفادى حصول ضرر أو انهيار في السطح لكونه غير قادر على حمل الوزن للمنظومة كما أن وزن اللوح يؤثر على اختيار القواعد التي ستحمله بالإضافة إلى أن استخدام ألواح ثقيلة الوزن نسبياً سيترتب عليها تكاليف إضافية لرفع الألواح إلى السطح (عمال إضافيين، رافعة…الخ).
5. معامل التقادم السنوي
يجب النظر إلى معامل التقادم السنوي للألواح المتوفرة ومحاولة اختيار الألواح التي تناسب مشروعنا من حيث الاستطاعة والتي تتمتع بأقل قيمة لمعدل التقادم السنوي للألواح لضمان الحصول على أكبر قدر ممكن من الطاقة لأطول فترة ممكنة.
هل تعلم؟
معامل تقادم الألواح: هو نسبة مئوية تشير إلى مقدار التناقص في استطاعة الألواح الكهروضوئية خلال فترة التشغيل ويوجد العديد من الألواح التي تتمتع بمعامل تقادم منخفض.
6. الخصائص الميكانيكية للألواح
يعد أمراً مهماً أن ننظر للخصائص الميكانيكية للألواح الكهروضوئية لمعرفة مدى مقاومتها لمختلف العوامل الجوية التي قد تطرأ خلال فترة تشغيلها، ومن المفيد أن نسأل أنفسنا بعض الأسئلة مثل: هل تتحمل هذه الألواح الرياح الحاصلة في المنطقة؟ هل تتمتع بقيمة عالية لما يعرف باسم الحمل الميكانيكي السلبي؟ هل الألواح تتحمل الحمل الميكانيكي الإيجابي!؟ هل يمكنها تحمل أوزان الثلوج المتساقطة؟!
بمقارنة القيم المختلفة للأحمال الميكانيكية السلبية والإيجابية يمكننا تكوين فكرة أدق عن الخيار المناسب لمشروعنا وذلك بمعرفتنا بالظروف المناخية المحيطة.
وعلى سبيل المثال، إن تقسيم الخلية الشمسية إلى نصفين أو إلى 3 أجزاء متساوية يساهم في زيادة قوة الألواح الشمسية ويحسن من أدائها في الظروف الجوية الغائمة والظل.
هل تعلم؟
الحمل الميكانيكي الإيجابي: هو الحمل الناتج عن قوة ثقل مادة ما (الثلوج مثلاً) عندما تتراكم على الألواح.
الحمل الميكانيكي السلبي: هو الحمل الناتج عن قوة الرياح والتي قد تسبب تضرر الألواح عند تجاوزها قيماً محددة خاصة باللوح نفسه والإطار المصنوع منه وقواعد تثبيته.
7. التوافق مع العواكس المتوفرة في الأسواق
تُصنع بعض شركات الألواح الكهروضوئية عواكس شمسية (solar inverters) متوافقة مع سلاسل ألواحها المختلفة ولكن يوجد أيضاً العديد من الشركات المختصة بتصنيع الألواح الكهروضوئية فقط لذلك يجب النظر إلى العواكس المتوفرة في الأسواق ومقارنة معطياتها الاسمية مع معطيات الألواح وسلاسل الألواح لتحديد ما إذا كان العاكس مناسباً لها أم يجب اختيار عاكس اخر او اختيار ألواح متوافقة مع العواكس المتوفرة.
هل تعلم؟
أهم النقاط التي يجب النظر لها عند اختيار العاكس للمنظومة الشمسية هي:
- جهد الدارة المفتوحة لمصفوفة الألواح (منظومة الألواح).
- تيار الدارة القصيرة لمصفوفة الألواح.
- استطاعة المصفوفة.
يجب أن تتوافق هذه القيم مع قيم العاكس وإلا لن يعمل وقد يتسبب بخطورة عالية وخسائرة جمة في المنشأة.
8. الموثوقية
نبحث دوماً عن ألواح تتمتع بموثوقية عالية من شركات معروفة وحاصلة على شهادات أمان وضمان مُصدقة، لأننا نريد أن تعمل المنظومة بشكل سليم دون مخاوف من حدوث أعطال في الألواح قد تتطور لحرائق خطيرة.
كما يجب الأخذ بعين الاعتبار قابلية التمويل (Bankability) كمعيار لاختيار الشركة المُصنعة للألواح الكهروضوئية فهذه الصفة تطلق على الشركات التي تتمتع بثقة مالية عالية من قبل جهات التمويل المختلفة وبالتالي فإنها قادرة على الوفاء بالتزاماتها تجاه عملائها بما فيها كفالات المنتج وضمانات الأداء.
9. المظهر والجمالية
تُقدم العديد من الشركات خيارات كثيرة للألواح بما يتعلق بموضوع الشكل الخارجي فيمكن الحصول على ألواح بإطار أبيض أو أسود لما يتناسب مع رغبات العملاء فبالرغم من أن الغاية الأساسية الحصول على الكهرباء فما من ضرر بالحصول على مظهر عصري جذاب وإن كان على حساب انخفاض بالكفاءة (اختيار ألواح سوداء بإطار أسود مثلاً حيث تكون كفاءتها أقل من الألواح بإطار أبيض).
10. مساحة العمل
عند اتخاذ القرار بالاعتماد على الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء يجب اختيار مكان تنصيب المنظومة بحيث تكون المساحة مناسبة لعدد الألواح اللازمة للحصول على الاستطاعة المطلوبة ويجب أن تكون هذه المساحة تتعرض بشكل كافي للإشعاع الشمسي ودون تظليل.
تتطلب التطبيقات المنزلية أو التجارية أو الصناعية مساحات كافية على الأسطح لتتسع لعدد الألواح اللازمة للحصول على الاستطاعة المطلوبة ولكن في حال كانت هذه المساحة غير كافية كيف أتغلب على هذا العائق؟!
يمكن التغلب على مشكلة المساحة الضيقة بالاختيار الأمثل للألواح الكهروضوئية باختيار ألواح باستطاعة عالية وأبعاد صغيرة نسبياً ونقدم لكم المثال التالي يوضح أهم النقاط المذكورة أعلى وكيفية الاستغلال الأمثل للمساحة المتوفرة.
مثال عملي
بفرض لدينا سطح أبعاده (5.3 م × 16.7م) وبالنظر إلى الجدول نلاحظ الألواح المتوفرة وما مايمكننا استخدامه والطاقة التي سنحصل عليها:
من الجدول نلاحظ مايلي:
- استطاعة اللوح لن تكون دوماً العامل المحدد فنلاحظ في المثال اختيار الواح باستطاعة 450 واط لم يمكننا من الحصول على أكبر قدر ممكن من الاستطاعة لأن المساحة محدودة وأبعاد اللوح كبيرة نسبياً مما يضطرنا لاستخدام عدد أقل من الألواح بالمقارنة مع غير استطاعات.
- ألواح Vertex S هي الأمثل لتطبيقنا لكونها تقدم استطاعة عالية بحجم صغير مما يجعلنا نحصل على أكبر قدر ممكن من الاستطاعة ضمن هذا الحيّز من المساحة.
- عند استخدام ألواح Vertex 158 باستطاعة 340 واط كان عدد الألواح أكبر بالمقارنة مع استخدام Vertex S ولكن كانت الاستطاعة الناتجة أقل.
ما الذي يجعل ألواح Vertex S مميزة ومفيدة للتركيب على الأسطح؟
تتميز سلسلة ألواح Vertex S بعدة خصائص تجعلها مناسبة جداً للتطبيقات المنزلية والصناعية والتجارية عند التركيب على الأسطح ويمكن أن نلخصها بما يلي:
- استطاعة عالية تتراوح بين (390 و405 واط).
- كفاءة عالية 21.1%.
- حجم صغير نسبياً بأبعاد (1754×1096 مم).
- وزن اللوح الواحد حوالي 21 كغ.
- يتم تصنيع ألواح Vertex s من وايفر (Wafer) 210 مم وهي أكبر حجم وايفر متوفر في السوق وأحدثها.
- يتم تصميم ألواح Vertex S بتقنية ثُلث الخلية (1/3 cut cells) حيث يتم تقطيع الخلية إلى ثلاثة أجزاء متساوية مما يساهم في تقليل المفاقيد (Losses) بسبب التظليل وغيرها.
- معامل تقادم سنوية منخفض (0.55% في السنة).
- مقاومة ميكانيكية عالية (حمل ميكانيكي إيجابي يصل حتى 6000 باسكال، وحمل ميكانيكي سلبي يصل حتى 4000 باسكال).
- متوافق مع العديد من العواكس الشمسية لأهم الشركات حيث معاملاته:
- جهد الدارة المفتوحة Voc= 41.4V
- تيار الدارة القصيرة Isc= 12.34A
- يتمتع بموثوقية عالية وكفالة 25 عاماً.
- متوفر بعدة ألوان للإطار تتيح للعميل اختيار ما يناسبه.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
