انتاج الكهرباء من سطح المنزل

في الوقت الذي ارتفعت فيه اسعار الكهرباء وذلك لتحقيق التوازن المالي. ومازالت في ارتفاع لتصل الى الاسعار العالمية. فإن الطاقة المتجددة تصبح احدى الخيارات المناسبة لانتاج الطاقة و تلبيه الطلب عليها. و من هذه الخيارات هو تركيب الالواح الشمسية على أسطح المنازل و التي تمكن صاحب المنزل من تقليل تكاليف فاتورة الكهرباء.

وبالرغم من ان الطاقة الشمسية تتوفر في فترة الصباح الا انه يمكن تخزين الطاقة لإستخدامها في فترة المساء. وذلك عن طريق استخدام البطاريات لتخزين الطاقة.

الأنظمة واللوائح

لقد أصدرت هيئة تنظيم الكهرباء والانتاج المزدوج الأنظمة و اللوائح اللازمة لتمكين المستخدمين من تركيب الالواح الشمسية على اسطح المنازل و تعمل حاليا وزارة الطاقة والصناعة والثروة المعدنية بالتعاون مع الشركاء وذلك لوضع وتفعيل آلية تنفيذ هذه الانظمة و اللوائح.

الجدوى الاقتصادية والدعم المالي

تعتبر تكلفة انتاج الكهرباء عبر أنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح أعلى كلفة من إنتاج المحطات الشمسية الكبيرة. لذلك فإنه في بعض الأحيان تكون فترة استعادة التكاليف اكثر من المتوقع. كما لم تحدد اللوائح والأنظمة إلى الان مقدار الدعم المالي ان وجد، لتمكين تنفيذ هذه المشاريع. حيث تشير التجارب العالمية الى ان نجاح أنظمة الطاقة الشمسية على أسطح المنازل قائم عادة على توفير الدعم المالي لهذه المشاريع سواء بشكل مباشر اول غير مباشر.

المتطلبات الفنية

بالإضافة إلى الحاجة إلى استخراج بعض التراخيص اللازمة قبل بدأ هذه المشاريع و عند الإنتهاء منها كما أشارت اللوائح، إلا أن وجود العدادات ثنائية الاتجاه يعتبر أحد أهم متطلبات التركيب للتمكن من ضخ الكهرباء الزائدة عن الحاجة إلى الشبكة. هذا و تعمل الشركة السعودية للكهرباء بكل حرص على توفير وتركيب أكبر قدر ممكن من العدادات الذكية Smart Meters.

الحلول التمويلية والخدمات الاضافية

هذا و ان هناك العديد من المحفزات لتسريع تنفيذ هذه المشاريع، ومن ذلك توفير خيارات تمويل مناسب مثل التقسيط طويل المدى و منخفض الفائدة. كما أن مما يساهم في ذلك هو ضمان شراء فائض الطاقة بأسعار تحفيزية. بالإضافة إلى تطوير حلول مراقبة أداء الأنظمة وطرق التنظيف الآلية.

الأنظمة الموزعة و المستقبل

يرى البعض أن أنظمة الإنتاج الموزعة مناسبة جدا للمناطق النائية مثل القرى و المزارع. كما يرى آخرين بأن جميع طرق إنتاج الطاقة سوف تكون من الأنظمة الموزعة و تختفي محطات الإنتاج الكبيرة التقليدية بشكل تدريجي على المدى الطويل.

Featured Image: https://cmfenews.com/amazon-harness-solar-energy-help-rooftop-pv-system/

التقنية الشمسية الكهروضوئية

هي التقنية المعروفة بالالواح الشمسية التي نراها عادة. وتعمل على تحويل الطاقة الشمسية التي تصلها الى كهرباء مباشرة. وتسمى بالانجليزية Photovoltaic، واختصاراً PV

وهي تعتمد بشكل اساسي على الاشعاع الشمسي الكلي (انواع الاشعاع الشمسي).

مكونات نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية

يتكون النظام من مجموعة من الالواح الشمسية المركبة على حوامل حديدية عادة، ومتصلة بالأسلاك الكهربائية عبر محول كهربائي الى اجهزة المنزل او البطاريات.

الالواح الشمسية

هي عادة تكون بطول 2 متر و عرض 1 متر. و تحول الطاقة الشمسية الى تيار مستمر Direct Current (DC). كما ان قدراتها الكهربائية تكون بين 100 و 365 وات، وذات كفاءة تصل الى 22% (تزيد النسبة في بعض الحالات وحسب المواد المستخدمة في الالواح و طريقة تصميمها).

التكلفة

تكلفة الالواح تتفاوت حسب القدرة الكهربائية لها، و كفاءتها، و جودتها. علماً ان تكلفة الالواح الشمسية انخفضت بشكل كبير. وتقدر تكلفة النظام الشمسي ذو القدرة الكهربائية 1 كيلووات في حدود 6000 ريال سعودي في السوق المحلي.

هل يمكن للألواح الشمسية تشغيل المكيف؟

دائماً ما يطرح هذا السؤال، و الجواب هو بكل تأكيد نعم. فالألواح الشمسية قادرة على تشغيل اي جهاز كهربائي طالما ان قدرتها الانتاجية تلبي احتياجات الجهاز.

Featured Image: https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_panel

ثلاثة انواع للإشعاع الشمسي

للإشعاع الشمسي ثلاثة انواع رئيسية يتم التعامل معها بشكل يومي. هي الاشعاع الشمسي المباشر، والمنعكس، و الكلي. سأتحدث عنها بشكل بسيط فيما يلي:

الاشعاع الشمسي المباشر

و يمثل الاشعة المباشرة من الشمس الى سطح الارض، و يسميه البعض الاشعاع العمودي المباشر Direct Normal Irradiance، او اختصاراً DNI. ويعتبر الـ DNI هو الوقود الاساسي لتقنيات الطاقة الشمسية الحرارية المركزة Concentrated Solar Power، او اختصاراً CSP. سوف نتحدث عن هذا النوع من التقنيات في وقت لاحق.

تجدر الإشارة الى ان هذا النوع من الاشعة يتأثر بشكل مباشر بواسطة اي حاجب يقع بين موقعنا على الارض و بين الشمس. مثلاً اذا كان يوجد بيننا و بين الشمسي غيوم، فإن الاشعاع الشمسي المباشر في هذه الحالة سوف يكون مقداره صفر على الارجح.

الاشعاع الشمسي المنعكس

وهذا النوع من الاشعة مصدره ايضاً الشمس، ولكنه يختلف عن سابقه بأن وصوله الى الارض ليس مباشرة من الشمس، ولكن يكون انعكس من مصادر اخرى. حيث يمكن ان تصل اشعة الشمس الى بعض المباني او المواقع الاخرى على الارض، ثم تنعكس على الغيوم او اي جسم آخر قبل ان تصل الى موقعنا على الارض. و يسميه البعض ايضاً الاشعة الشمسية السطحية المنتشرة Diffuse Horizontal Irradiance، او اختصارً DHI. انظر الصورة التوضيحية التالية:

graphics_solar_radiation_nrel
الصورة 1: توضيح الاختلاف بين الاشعاع المباشر و المنعكس

الاشعاع الشمسي الكلي

 امّا الاشعاع الكلي فيسمى Global Horizontal Irradiance، و اختصاراً GHI. ويقصد به اجمالي الاشعاع الشمسي الذي وصل الى نقطة معينة، هذا يشمل جزء من الاشعاع الشمسي المباشر DNI بالإضافة الى الاشعاع الشمسي المنعكس DHI. و يمكن قياسه بأجهزة الرصد، او حسابه وفق المعادلة التالية:

GHI = DNI x Cos(θ) + DHI

حيث تمثل θ الزاوية بين العمودي على نقطة وصول الإشعاع الشمسي و موقع الشمس في هذه اللحظة.

أتمنى لكم حياة مليئة بالطاقة 😊

حسين

مصدر الصورة1: https://www.homerenergy.com/support/docs/3.10/global_horizontal_irradiance_ghi.html
Featured Image: http://www.nceyes.org/uv-protection

 

الاشعاع الشمسي

يتوقع الكثير بأن الكمية التي يمكن ان ننتجها من الطاقة الشمسية هي نفسها في كل مكان في المملكة. هذا للأسف غير صحيح.

المصدر

الارض تبعد عن الشمس مسافة كبيرة، تجعل مقدار الاشعاع الشمسي (الطاقة التي تصلنا من الشمس) هي نفسها تقريباً في كل مكان حول الارض، ولكن هذا صحيح خارج الغلاف الجوي فقط.

المؤثرات

ما بين سطح الارض و طرف الغلاف الجوي هناك الكثير من المتغيرات الجوية التي تأثر في كمية الاشعة الشمسية التي ممكن ان تصل الى سطح الارض. و ابسط هذه المؤثرات هي الغيوم. كما يمكننا ان ندرج من ضمنها الغبار و الرطوبة و طبقات الجو المختلفة.

مقدار التأثير

قد يصل مدى تأثير طبقات الجو المختلفة الى ان يصبح الاشعاع الشمسي الذي يصل الارض يساوي صفر (وذلك لنوع معين من الاشعاع الشمسي) عندما تحجب الغيوم الشمس. و تختلف هذه النسبة تدريجياً بناءً على مقدار العوالق الجوية. و بعضهم يقدر ذلك بمدى شفافية طبقات الجو.

أتمنى لكم حياة مليئة بالطاقة 😊

حسين

Picture: https://watchers.news/2015/06/09/cosmic-solar-radiation-as-the-cause-of-earthquakes-and-volcanic-eruptions/