ما هي كمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية في اليوم؟

في عام واحد، ترسل الشمس كمية هائلة من الطاقة إلى كوكبنا، حوالي 222.500.000 تيراواط/ ساعة، هذه طاقة أكثر مما نأمل في استخدامه، وهي تمثل إمكانات هائلة للطاقة الشمسية، ومع ذلك، لتسخير هذه الطاقة، نحتاج إلى تحويلها إلى كهرباء قابلة للاستخدام.

تعتبر الألواح الشمسية كأجهزة تحول ضوء الشمس إلى كهرباء عن طريق التأثير الكهروضوئي، هي الأداة التي يجب أن تجعل هذا المصدر الفعال للطاقة متاحًا لنا، لكن الألواح الشمسية الأكثر كفاءة في السوق اليوم تتمتع بكفاءة قصوى تبلغ حوالي 22 %، مما يعني أنها تستطيع تحويل ما يصل إلى 22 % من الطاقة من الشمس التي تسقط عليها إلى كهرباء قابلة للاستخدام.

يكمن التطور في أن معظم المصفوفات الشمسية التي تراها حولك تصل فقط إلى 18 % من الكفاءة، هذا يعني أنه حتى مع وجود أفضل التقنيات المتاحة، لا يمكننا تحويل سوى جزء بسيط من طاقة الشمس إلى كهرباء.

يعد فهم كمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية أمرًا ضروريًا للتنبؤ بالإنتاج الشهري للنظام الشمسي، تساعد هذه المعلومات عند تصميم وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية التي يجب أن توفر كهرباء كافية لتلبية احتياجات الأسرة.

لذلك على الرغم من أن الطاقة الشمسية مجانية ووفرة، لا يزال هناك الكثير من المساحة للتحسين عندما يتعلق الأمر بقدرتنا على تسخيرها، وكفاءة الألواح الشمسية هي مجرد أحد العوامل المحددة في الطريق.

ما هي كمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية في اليوم؟

عادةً ما يتم تقييم الألواح الشمسية وفقًا لمقدار الطاقة الحالية المباشرة التي تولدها في ظل ظروف الاختبار القياسية. يتم قياس خرج الطاقة هذا بالواط ويمثل قدرة اللوحة على إنتاج الكهرباء في ظل ظروف أشعة الشمس ودرجة الحرارة المثالية، تعني الظروف المثالية درجة حرارة 25 درجة مئوية أو 77 درجة فهرنهايت وضوء الشمس دون عائق يضرب السطح الكامل للوحة شمسية.

تمثل درجة حرارة الاختبار متوسط ​​درجة الحرارة خلال ساعات الذروة الشمسية في الربيع والخريف في الولايات المتحدة القارية. المشكلة هي أنه في الحياة الواقعية نادرًا ما يكون لديك الظروف المثالية ، لذلك ستختلف القيم.

تصنيفات

تتمتع معظم الألواح الشمسية السكنية بتصنيفات خرج طاقة تتراوح من 250 إلى 400 واط، يؤثر هذا التصنيف على التكلفة الإجمالية للنظام الشمسي، تنتج الألواح الشمسية المتميزة ذات القوة الكهربائية العالية طاقة أكبر، ولكنها تكلف أيضًا أكثر من الألواح الأقل تصنيفًا، حيث يتم حساب سعر الألواح الشمسية لكل واط.

حجم الألواح وعدد الخلايا

يؤثر حجم الألواح الشمسية على خرج الطاقة النهائي أيضًا تنتج الألواح الشمسية الأكبر (التي تحتوي على 72 خلية شمسية) طاقة أكثر من الألواح المكونة من 60 خلية ، على افتراض أنها تتلقى نفس القدر من ضوء الشمس.

عادةً ما تحمل الألواح المكونة من 72 خلية تصنيفًا أعلى من 300 إلى 400 واط، يرتبط ناتج الطاقة العالي ببساطة بعدد الخلايا الشمسية، المزيد من الخلايا الشمسية يعني إنتاج المزيد من الطاقة. ومع ذلك ، في معظم التطبيقات السكنية ، يتم استخدام الألواح الشمسية الأصغر التي تحتوي على 60 خلية.

وبالمثل ، تعمل الألواح الشمسية ذات تصنيف الكفاءة الأعلى على تحويل المزيد من ضوء الشمس الذي تتلقاه خلاياها الشمسية إلى كهرباء قابلة للاستخدام ، مما يؤدي إلى إنتاج طاقة أعلى، لا تزال الألواح الشمسية أحادية البلورية تمثل الخيار الأكثر كفاءة لأصحاب المنازل في السوق.

كيف تحسب متوسط ​​ناتج الألواح الشمسية؟

عادةً ما تنتج الألواح الشمسية ذات الكفاءة البالغة 18 بالمائة حوالي 250 إلى 300 واط من الطاقة في ظل ظروف مثالية. في الواقع ، يختلف الإنتاج الفعلي اعتمادًا على كمية ضوء الشمس المتاحة.

لتقدير ناتج الطاقة المتوقع للوحة شمسية، يمكننا استخدام صيغة بسيطة تأخذ في الاعتبار القوة الكهربائية للوحة الشمسية وكمية ضوء الشمس التي تتلقاها، هذه الصيغة، هي كما يلي:

على سبيل المثال، إذا كان لدينا لوحة شمسية بقدرة 250 وات، واستقبلت 5 ساعات من ضوء الشمس يوميًا، فسيكون ناتج الطاقة المتوقع:

إنتاج الطاقة= 250 وات× 5 ساعات= 1250 وات/ساعة يوميا أو 1.250 كيلو وات/ ساعة

عدد ساعات ضوء الشمس التي يتلقاها اللوح الشمسي هو عامل حاسم في تحديد ناتج الطاقة، تختلف شدة ضوء الشمس حسب الموقع، والوقت من اليوم والموسم. في بلد كبير مثل الولايات المتحدة ، يختلف هذا بشكل كبير من منطقة إلى أخرى.

وفقًا لتقرير المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، يمكن أن تتراوح كمية ضوء الشمس التي يتم تلقيها يوميًا من حوالي 2.5 إلى 7.5 كيلو واط/ ساعة (كيلو واط/ ساعة) لكل متر مربع، اعتمادًا على الموقع . هذا يعني أن الألواح الشمسية في ولاية أريزونا المشمسة ستنتج في معظم الأيام طاقة أكثر من الألواح الموجودة في سياتل.

ما هي العوامل البيئية التي تؤثر على إجمالي إنتاج الطاقة للألواح الشمسية؟

على الرغم من أن كل لوحة شمسية لها خصائص تقنية مختلفة قليلاً، إلا أن هناك بعض العوامل البيئية التي تؤثر على إجمالي إنتاج الكهرباء لكل لوحة، من الجيد أن تعرفهم إذا كنت تريد التأكد من حصولك على أفضل ما في نظامك الشمسي.

هذه العوامل هي:

 الاتجاه

يعتبر وضع الألواح على السطح أمرًا بالغ الأهمية، في نصف الكرة الشمالي، يجب أن تواجه الألواح الجنوب، وفي النهاية الجنوب الغربي أو الجنوب الشرقي، لتحقيق أفضل نتيجة، في نصف الكرة الجنوبي، العكس هو الصحيح.

  زاوية السقف والميل

نظرًا لأن الطريقة الأكثر تكلفة هي تركيب الألواح على السطح، فإن الزاوية تعتمد على ميل السقف، على الرغم من أنه لتحقيق أقصى قدر من إنتاج اللوحات، يمكنك الحصول على تثبيت قابل للتعديل، حيث يمكنك إمالة اللوحة وفقًا للموسم.

القاعدة الأساسية لتحديد الزاوية المناسبة هي إمالة اللوحة بمقدار 15 درجة عموديًا أكثر من موضع البداية في الشتاء وبمقدار 15 درجة أفقيًا في الصيف.

الموقع الجغرافي

يحدد موقعك الجغرافي مقدار ضوء الشمس خلال المواسم المختلفة التي يحصل عليها نظامك الشمسي، ستؤدي الأيام الغائمة أو الملبدة بالغيوم إلى إنتاج طاقة أقل مقارنة بالأيام الصافية المشمسة.

الظل

القاعدة الأساسية هي تجنب التظليل قدر الإمكان. تتكون الألواح الشمسية شائعة الاستخدام من 60 خلية شمسية. عندما تكون 4 خلايا شمسية فقط من أصل 60 في الظل ، قد ينخفض ​​إنتاج الطاقة بنسبة 10 بالمائة، يجعل الظل الموجود على بعض الخلايا الخلايا الأخرى تعمل بشكل مفرط ، وبالتالي يقلل من عمر الألواح الشمسية.

  الصيانة

يمنع الغبار دخول ضوء الشمس إلى اللوحة بطريقة مماثلة مثل الظل. وفقًا للدراسة الحديثة ، قد تنخفض الكفاءة بنسبة تصل إلى 25 بالمائة بسبب الغبار، لتحقيق أفضل أداء ، يجب أن يكون التنظيف المنتظم للألواح على رأس قائمة الأعمال المنزلية.

 درجة الحرارة

تقوم الألواح الشمسية بتحويل طاقة الضوء (وليس الحرارة) إلى كهرباء. يتم اختبار الألواح تحت ظروف “مثالية” ، وهي درجة حرارة 25 درجة مئوية أو 77 درجة فهرنهايت، ولكن عندما ترتفع درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة، تفقد الألواح كفاءتها بنحو 0.4 بالمائة، تكون درجات الحرارة الأكثر برودة مرغوبة أكثر لأن المواد الباردة توصل الكهرباء بشكل أفضل.

قد يبدو الأمر كثيرًا يجب أخذه في الاعتبار، ولكن الحقيقة هي أن العوامل المذكورة أعلاه هي مجرد حس عام مقترن بالفيزياء، لذلك، لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن أيًا من هذه العوامل أو مزيجها يمكن أن يضر بالقدرة الإنتاجية للألواح الشمسية الكهروضوئية التي تحتاج إلى التعرض المباشر للشمس.

ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية لاستهلاكي المباشر؟

تنتج الألواح الشمسية السكنية ذات الجودة المتوسطة ما بين 250 إلى 270 واط في ظل ظروف أشعة الشمس ودرجة الحرارة المثالية، تتكون هذه اللوحة من 60 خلية شمسية، تولد خلية شمسية واحدة 5 واط، بكفاءة تتراوح بين 15 إلى 20 بالمائة، يبلغ حجم اللوحة في هذه الحالة حوالي 65 بوصة في الطول و40 بوصة في العرض.

ولكن يمكنك أيضًا الحصول على ألواح شمسية عالية الجودة تولد ما يصل إلى 400 واط، يجب أن تعلم أن الألواح ذات الإخراج الأعلى تكون أكثر تكلفة، ويتم تثبيتها عادةً عندما تكون المساحة الخالية عاملاً مقيدًا.

يوجد على ظهر كل لوحة رقم يوضح أقصى تقدير للطاقة، يعبر هذا الرقم عن التيار المباشر الناتج في ظل ظروف الاختبار القياسية، نظرًا لأن الألواح الشمسية تنتج تيارًا مباشرًا، وأن منازلنا تنفد من التيار المتردد، فيجب تحويل الطاقة المولدة، أثناء التحويل، تحدث المزيد من خسائر الطاقة، تبلغ الخسائر حوالي 20 %.

هذا يعني أنه من التيار المباشر الناتج عن الألواح الشمسية نحصل على 80 % من التيار المتردد لاستخدامنا، لذلك، إذا كنت ترغب في حساب عدد الألواح الشمسية اللازمة لتغطية احتياجات الطاقة المنزلية الخاصة بك، فعليك أن تأخذ هذا الرقم في الاعتبار.

على سبيل المثال ، أنت بحاجة إلى إجمالي 5 كيلووات من التيار المتردد. يجب قسمة 5 كيلووات على 0.8 (بنسبة 80 بالمائة من الكفاءة أثناء التحويل)، الرقم النهائي الذي تحصل عليه هو 6.25 كيلو واط من التيار المباشر، أي ما يعادل 25 لوحة بقدرة 250 واط (6250 مقسومة على 250 واط يساوي 25 لوحًا) أو 20 لوحًا بتصنيف أعلى يبلغ 325 واط.

يولد كلا النظامين نفس القدر من الطاقة، ويعتمد اختيارك فقط على المساحة المتوفرة والمال الذي ترغب في استثماره ، لأن الألواح 325 واط تكلف أكثر.

الطاقة التي ينتجها النظام الشمسي في يوم واحد

يتم حساب ناتج الطاقة المتوقع لنظام شمسي كامل عن طريق جمع ناتج الطاقة لجميع الألواح في النظام، مثالنا، نظام شمسي بقدرة 5 كيلو وات يتكون من 25 لوحة مصنفة بقدرة 250 واط لكل منها، سيكون له ناتج طاقة متوقع يبلغ:

ناتج الطاقة = 250 وات × 5 ساعات من ضوء الشمس× 25 لوحًا = 31.250 واط / ساعة يوميًا ، أو 31.250 كيلو وات / ساعة يوميًا

هذه طاقة كافية لإمداد أسرة نموذجية بالطاقة ليوم واحد، بافتراض متوسط ​​استهلاك طاقة يبلغ حوالي 30 كيلو وات في الساعة يوميًا.

الآن بعد أن عرفت مقدار الكهرباء الشمسية التي يمكنك توقع إنتاجها من لوحة شمسية واحدة ومقدار إنتاج نظام كامل، قد تتساءل عن وفورات التكلفة التي يمكن أن تحققها الألواح الشمسية.

كم من المال يمكن أن يوفر لك السقف الشمسي في محافظة القاهرة؟

إذا كنت تفكر في الحصول على الطاقة الشمسية وترغب في الحصول على تقدير تقريبي للتكلفة والوفورات الناتجة عن تثبيت نظام شمسي، فيمكنك استخدام هذه الآلة الحاسبة الشمسية.

ستزودك الآلة الحاسبة بتقدير التكلفة مقدمًا وتقديرًا للمدخرات طويلة الأجل بناءً على موقعك، بمجرد أن تكون لديك فكرة أفضل عن المدخرات المحتملة، يمكنك البدء في استكشاف خيارات الطاقة الشمسية الخاصة بك بمزيد من التفاصيل والحصول على عروض أسعار شمسية حقيقية من المثبتين المحليين.