إنّ تصميم نظام الألواح الشمسية ليس بالأمر الهيّن. فمع كثرة الأمور التي يجب مراعاتها، قد يشعر المرء بالإرهاق. ولضمان تصميم مثالي لنظامك الشمسي، ستحتاج إلى كل مساعدة ممكنة.
تُسلّط هذه المقالة الضوء على المعلومات التفصيلية التي ستساعدك على ضمان قدرة نظام الطاقة الشمسية المستقل الذي تُنشئه بنفسك على تلبية احتياجاتك من الطاقة. كما تكشف هذه المقالة عن ست خطوات لتصميم نظام طاقة شمسية مثالي مستقل عن الشبكة.
تأكد من أن منزلك موفر للطاقة
دعونا نواجه الأمر، تصميم نظام خارج الشبكة مكلف إلى حد ما.
من أكثر الطرق فعالية لخفض التكاليف تحسين كفاءة الطاقة في منزلك. فالمنزل الموفر للطاقة يخلو من الأجهزة القديمة ذات الآليات المعيبة التي قد تزيد استهلاك الطاقة بشكل كبير.
لذا قبل أن تبدأ في إعداد تصميم الألواح الشمسية، يجب عليك استبدال الأجهزة المستهلكة للطاقة في منزلك ببدائل موفرة للطاقة.
تقدير الأحمال
عند تصميم نظام الطاقة الشمسية، يركز معظم الناس على عدد الألواح الشمسية والبطاريات اللازمة. لكن عليهم إدراك أن الخطوة الأولى لنجاح نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة هي حساب احتياجاتهم من الطاقة. فعندما تتضح لديك صورة دقيقة لحجم الحمل الذي سيحمله النظام، يصبح من الأسهل تحديد عدد الألواح الشمسية المطلوبة للمشروع.
تحديد كمية الطاقة التي تحتاجها أسهل مما تتخيل. ستمنحك النصائح التالية فهمًا أعمق لاحتياجاتك من الطاقة.
- قم بإعداد قائمة بجميع الأحمال أو الأجهزة التي سيحملها النظام.
- سجّل متطلبات الطاقة لكل جهاز من هذه الأجهزة. جهّز قائمة بالأجهزة التي يمكن تشغيلها في وقت واحد.
- أضف الأرقام
قلل عدد البطاريات التي تحتاجها
تُعد البطاريات جزءًا لا يتجزأ من أي تصميم للألواح الشمسية، حيث إنها تخزن الطاقة التي تجمعها الألواح الشمسية.
مع أن نظام الطاقة الشمسية يمكن أن يعمل بدون بطاريات، إلا أنه يجب الأخذ في الاعتبار أن إنتاجه سيكون غير مستقر. كما يجب استخدام الطاقة فور جمعها.
بغض النظر عن عدد الألواح الشمسية والمحولات، فإن العيش خارج الشبكة الكهربائية أمر ممكن إذا كان لديك بطاريات.
إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي تقوم فيها بإعداد رسم تخطيطي للوحة شمسية، فمن المحتمل أن تحتاج إلى مساعدة في تحديد البطارية المناسبة لنظامك.
تتوفر البطاريات حاليًا بالجهد التالي.
- 48 فولت
- 24 فولت
- 12 فولت
للاختيار بينهما، يجب عليك التفكير ملياً في الطاقة اللازمة لتشغيل منزلك.
إذا كان تصميم نظام الطاقة الشمسية لديك مخصصًا لمخزن صغير يحتوي على عدد قليل من الأجهزة، فإن بطارية 12 فولت ستكون مثالية لك. أما بطارية 24 فولت فهي خيار ممتاز للمنازل التي تحتوي على عدد قليل من الآلات الثقيلة. وإذا كنت ترغب في العيش خارج الشبكة الكهربائية، فعليك اختيار بطارية 48 فولت.
بعد أن عرفت نوع البطارية المناسبة للشراء، يمكنك الآن التفكير في عدد البطاريات الملائمة لتصميم لوحة الطاقة الشمسية لديك. فيما يلي بعض العوامل التي يجب مراعاتها قبل اتخاذ القرار النهائي.
- نمط الطقسكل ما عليك فعله هنا هو تحديد عدد الأيام الغائمة أو قليلة السطوع في منطقتك. إذا كان لديك الكثير من الأيام الغائمة، فسيكون من الأفضل لك شراء المزيد من البطاريات.
- Yاحتياجاتنا من الطاقة - اشترِ المزيد من البطاريات إذا كنت بحاجة إلى طاقة تدوم يومين أو أكثر.
- ما مقدار الطاقة التي تستخدمها- من المنطقي شراء المزيد من البطاريات إذا كنت من مستخدمي الطاقة بكثرة.
تصميم الألواح الشمسية: تخزين البطاريات
من الأمور الأخرى التي يجب مراعاتها عند وضع خطة تصميم الألواح الشمسية هي مكان تخزين البطاريات. فبينما لديك حرية تخزينها في غرفة معزولة أو غرفة عادية، إلا أن هناك أمراً يجب أخذه في الاعتبار.
تكون البطاريات المخزنة في أماكن باردة أقل كفاءة، مما يعني أنها لن تعمل بنفس كفاءة البطاريات المخزنة في غرفة معزولة. يُنصح بتخزين البطاريات في أماكن تبلغ درجة حرارتها 25 درجة مئوية. إذا كنت تعيش في أمريكا الشمالية أو غيرها من المناطق الباردة، فمن الحكمة شراء المزيد من البطاريات.
الألواح الشمسية - حدد عدد الألواح التي ستكون قادرة على تلبية احتياجاتك.
يرتبط نجاح تصميم الألواح الشمسية بعدد الألواح الشمسية التي تستخدمها.
فيما يلي بعض النصائح التي ستساعدك على وضع الأمور في نصابها الصحيح.
- احتياجاتك من الطاقة- حدد كمية الطاقة اللازمة لتشغيل منزلك.
- كمية أشعة الشمس- تعرّف على كمية الطاقة التي تُوفّرها الشمس في منطقتك. تُعرف ساعات سطوع الشمس بعدد الساعات التي تصل فيها الإشعاعات الشمسية بقيمة ألف واط إلى متر مربع من سطح الأرض. ويُشير الخبراء إلى هذا بساعات سطوع الشمس. في كثير من المناطق، تبدأ ساعات سطوع الشمس من وقت الظهيرة.
عند إعداد مخطط الألواح الشمسية، من الحكمة مراعاة أسوأ السيناريوهات. إذا كنت ستستخدم نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة طوال العام، فمن الأفضل استخدام عدد ساعات سطوع الشمس المتوقعة في الموسم الأقل سطوعًا عند إجراء الحسابات.
اختر جهاز تحكم مناسب لشحن الطاقة الشمسية.
يُعدّ منظم شحن الطاقة الشمسية عنصرًا أساسيًا في تصميم الألواح الشمسية، حيث ينظم كمية الجهد الكهربائي المُوَصَّل إلى البطارية، ويمنعها من الشحن الزائد، كما يحميها من التفريغ الزائد أثناء العواصف.
تتوفر منظمات شحن الطاقة الشمسية بأحجام وأشكال وأسعار مختلفة. يُنصح بالتعرف أولاً على نوعي منظمات شحن الطاقة الشمسية لتحديد النوع الأنسب لتصميم نظام الطاقة الشمسية الخاص بك.
- تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT)
- تعديل عرض النبضة (PWM)
إذا كان نظام الطاقة الشمسية لديك يتضمن بطارية 48 فولت، فيُنصح باستخدام وحدة تحكم MPPT. تُستخدم وحدة تحكم MPPT إذا كان جهد اللوحة الشمسية مختلفًا عن جهد البطارية. أما إذا كان جهد اللوحة الشمسية مطابقًا لجهد البطارية، فيُنصح باستخدام وحدة تحكم PWM.
تصميم الألواح الشمسية: اختر العاكس
يُعدّ العاكس جزءًا أساسيًا من تصميم الألواح الشمسية، حيث يُساعد على تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. قد لا تحتاج إلى شراء عاكس إذا كانت جميع أجهزتك تعمل بالتيار المستمر. مع ذلك، إذا كانت بعض الأجهزة في منزلك تعمل بالتيار المتردد، فمن الأفضل شراء عاكس.
هناك أمر آخر يجب مراعاته وهو نوع التيار الكهربائي الذي تستخدمه أجهزتك. في أمريكا الجنوبية وأوروبا وأفريقيا، يكون الجهد القياسي 230 فولت. أما في أمريكا الشمالية، فالجهد القياسي هو 240 فولت.
بغض النظر عن المنطقة التي تعيش فيها، سيكون من الأفضل اختيار محول طاقة قابل للتكوين.
بشكل عام، تُصمَّم محولات التيار للعمل مع جهد بطارية مُحدَّد. تعرَّف على ما إذا كان نظامك يستخدم بطارية 24 فولت أو 12 فولت أو 48 فولت.
إذا كنت تخطط لتحديث نظامك، فعليك أن تضع في اعتبارك أن العاكس الحالي قد يحتاج إلى تعديل ليتوافق مع النظام الجديد. لذا، يجب عليك شراء عاكس متوافق معه مستقبلاً.
تصميم الألواح الشمسية: تأكد من أن النظام متوازن
لضمان فعالية تصميم الألواح الشمسية في تلبية احتياجات منزلك، يجب التأكد من توازن النظام. إليك بعض الخطوات التي يمكنك اتخاذها لتحقيق استقرار نظام الطاقة الشمسية لديك.
- اختر السلك المناسبلاختيار السلك المناسب، عليك أولاً التحقق من تصنيف التيار الكهربائي لنظام الطاقة الشمسية لديك. اختر سلكًا يتحمل بسهولة حمل النظام. على سبيل المثال، إذا كان النظام يُنتج 10 أمبير، فيجب عليك اختيار سلك يتحمل 12 أمبير.
- قواطع الدائرة والصمامات – فهي تمنع تلف الأجهزة المتصلة بتصميمك. يجب عليك تركيب قواطع كهربائية وصمامات.
- المنطقة التي تقوم بتركيب الألواح الشمسية فيها- لا تقم بتركيب الألواح الشمسية في المناطق المظللة.
ملاحظة أخيرة
أنت الآن تعرف كيفية تصميم نظام الألواح الشمسية الخاص بك. سيساعدك تطبيق النصائح المذكورة في هذه المقالة على ضمان أن تصميم نظام الألواح الشمسية يلبي احتياجاتك الخاصة. وإذا كنت بحاجة إلى مساعدة في معرفة كيفية جعل نظام الطاقة الشمسية يعمل على النحو الأمثل،, ينبغي عليك التفكير في استشارة خبير.