الهندسة والآليات > اسألوا مهندسي الباحثون السوريون
كيف تصمم نظاما كهربائيا يعتمد على الألواح الشمسة فقط؟ ج2
يتجه العالم نحو استخدام مصادر الطاقة المتجددة بشكل أكبر وبشكل خاص الطَّاقة الشَّمسية والرِّيحية، وعلينا نحن مواكبة هذا التطور وتقديم المعلومات الهامة والمفيدة في هذا المجال.
لِمعرفة مبادئ تصميم نظام كهربائي منزلي مستقل عن الشَّبكة الكهربائية، ندعوكم لأخذ ورقة وقلم والقيام ببعض الحسابات معنا في هذا المقال:
لقراءة الجزء الأول هنا
لم تعُد الطَّاقة الشَّمسية حِكراً على المشاريع البحثية أو المحطات الفضائية بعد الآن، حيث أصبحت الألواح الكهروضوئية "Photovoltaic panels" شائعة جداً، فانتشرت على أسطح المنازل، الشَّركات والمنشآت للتزود بالطاقة الكهربائية.
إنَّ تركيب الألواح الكهروضوئية التي تعمل على تحويل الطاقة الضوئية إلى كهربائية، سوف يجنبنا التَّقنين الكهربائي بالإضافة إلى تحقيق الحفاظ على البيئة والاستدامة.
تحدثنا في المقال السابق عن النظام المستقل وكيفية حساب الأحمال المستخدمة، سنتحدث في مقال اليوم عن كيفية اختيار الألواح (الطريقة المستخدمة هنا هي طريقة تقريبية مبسطة وهي ليست للمختصين).
السؤال الثاني: ما هو المتوسط السنوي التي تتعرض له منطقتك الجغرافية من أشعة الشمس مقدرة ب kwh/m2/day؟
أنَّ هذا العامل يعتمد على مكانك الجغرافي، فصول السنة، حالة الطقس، يمكن الاضطلاع على الخرائط الشمسية لكل بلد من الانترنت من خلال الموقع التالي:
يتم تصميم النظام عند أسوأ أشهر السنة من حيث الإشعاع الشمسي, لنفترض أنَّ شهر كانون الأول هو الأسوأ, فيجب التصميم على هذا الشهر مع العلم أنه سينتج فائضاً من الطاقة في الشهور الأخرى.
أخيراً: يجب اختيار خواص اللوح الشمسي بما يتناسب مع المطلوب بدءاً بالمردود الذي هو قياس كمية الطاقة الشمسية التي يمكن تحويلها لطاقة كهربائية وعادةً تتراوح كفاءة اللوح بين (13-20) %، بالإضافة لمعرفة التوتر والتيار الاسميين ونقطة الاستطاعة التي تكون ضمن ورقة المعلومات (data sheet) المعطاة من قبل الشركة المصنعة لكل لوح كهروضوئي.
في النهاية، لنفترض وجود منزل يحتاج إلى 3000 Wh/day متناوب، وباستخدام معرج مردوده 85%، والتصميم عند شهر كانون الأول ذو شدة الإشعاع الشمسي 3.1 kWh/m2/day وباستخدام لوح كهروضوئي ذو المواصفات التالية:
مع الأخذ بعين الاعتبار عامل تقادم اللوح الكهروضوئي 90% ومردود كولومب للبطارية 90% :
تعطي السلسلة الواحدة من الألواح إلى دخل المعرج
وبفرض توتر النظام 24v تكون استطاعة دخل المعرج المستمرة
بالنظر إلى مواصفات اللوح فإن توتره يساوي 16.9 V فهو موديول 12V ويلزم ربط 2 على التسلسل لتوفير سلسلة 24V .
ولحساب عدد السلاسل على التفرع:
نعتمد 8 فروع كل فرع يحوي سلسلتين أي إلى 16 لوح كهروضوئي.
بهذا نكون قد قمنا بالحسابات الأساسية للتصميم ويبقى اختيار مواصفات البطارية وعدد البطاريات اللازمة، للاطلاع على مقالنا عن البطاريات بإمكانك زيارة الرابط التالي:
المصادر: