اترك رسالتك
القيم الأساسية للمؤسسة
العاطفة، والسعي، والبراغماتية، واعدة
رؤية الشركة
أن نصبح شركة رائدة عالميًا في مجال تخزين الطاقة الذكي
مهمة الشركة
دع الطاقة النظيفة تدخل آلاف الأسر
بينما نستعد لصيف حار آخر قريبًا، دعونا نفكر في الألواح الشمسية الموجودة على أسطح المنازل، وهي تكافح الحرارة. غالبًا ما يسيء الناس فهم الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الأسطح لتزدهر في ظروف الحرارة العالية المشابهة لأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية؛ لكن في الواقع فإن الوضع عكس ذلك تمامًا.توفر هذه المقالة تقنيات التصميم والمشتريات اللازمة التي ستضمن، بمجرد تنفيذها، استقرار نظامك الشمسي خلال موجة الحر المتوقعة في شهر يوليو وتساعدك على تحقيق ذروة إنتاج الطاقة.
ما هي الصفقة الكبيرة مع الحرارة والطاقة الشمسية؟
تتمتع الألواح الشمسية الكهروضوئية بالقدرة على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. ومع ذلك، فإن إنتاجيتها تقل مع ارتفاع درجة الحرارة. على عكس ألواح الماء الساخن الحرارية الشمسية، تعمل الألواح الشمسية الكهروضوئية بشكل أفضل في الظروف الأكثر برودة نسبيًا. لذلك، يعد استخدام التصميم الجيد عاملاً أساسيًا لمواجهة تأثير الحرارة على إنتاج الطاقة.
بموجب شروط الاختبار القياسية (STC)، يتم تحديد طاقة اللوحة الشمسية عند درجة حرارة الخلية 25 درجة مئوية. عند نشرها في ظروف العالم الحقيقي، سينخفض أداء اللوحة عادةً بسبب الزيادة في درجة الحرارة. يُعرف الجزء الذي تنخفض به بمعامل درجة الحرارة (Pmax)، والذي يتم قياسه عند درجة حرارة خلية التشغيل الاسمية (NOCT). تحدد NOCT، من بين معايير أخرى، درجة حرارة الهواء بـ 20 درجة مئوية أثناء الاختبارات المعملية.
مع الأخذ في الاعتبار أن متوسط درجة حرارة NOCT يبلغ حوالي 45 درجة مئوية، فمن المعقول أن نستنتج أنه في ظروف العالم الحقيقي، فإن أي يوم تتجاوز فيه درجة حرارة الهواء 20 درجة مئوية سيؤثر سلبًا على كفاءة اللوحة الشمسية بسبب الحرارة. وعلى الرغم من أن هذا التأثير قد يكون ضئيلًا في يوم معتدل، إلا أن زيادة درجات الحرارة ببضع درجات يمكن أن تغير الوضع بشكل كبير.
من بيانات كاليفورنيا العام الماضي، من الواضح أن درجات الحرارة المرتفعة تشكل تحديًا كبيرًا في تحسين إنتاج الطاقة الشمسية. وشهد نصف الأيام ذروة درجات الحرارة أكثر من 20 درجة، ولأكثر من ربعها، ارتفعت درجات الحرارة إلى حوالي 30 درجة. وتؤدي مثل هذه الظروف إلى خسائر ملحوظة في كفاءة الألواح الشمسية المرتبطة بدرجات الحرارة، وهو التحدي الذي يحتاج إلى حل.
بالتأكيد، لا تنتج كل الأيام نفس الطاقة الشمسية، خاصة تلك ذات درجات الحرارة المرتفعة والتي غالبًا ما تكون ساعات ذروة ضوء الشمس أكثر. إنه بالفعل سيف ذو حدين. من ناحية، هناك زيادة في الإشعاع الشمسي، ومن ناحية أخرى، هناك تحدٍ في شكلانخفاض كفاءة اللوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة.
وبالنظر إلى عدد ساعات ضوء الشمس، نرى أن معظمها يحدث عندما ترتفع درجات الحرارة أكثر من 20 درجة، مع أكثر من الثلث حتى في الأيام شديدة الحرارة فوق 30 درجة. تؤكد هذه البيانات على أهمية مراعاة التغيرات في درجات الحرارة عند تقييم فعالية الألواح الشمسية في الظروف الجوية المختلفة.
هل معامل درجة الحرارة مهم؟
عند استكشاف استثمارات الطاقة الشمسية، من المفيد اختيار لوحة شمسية مصممة لأداء مثالي في الظروف الحارة. في مراجعة ورقة البيانات، تهدف إلى معامل درجة الحرارة (Pmax) مع أصغر قيمة سلبية قريبة من الصفر، مما يعني انخفاضا في الطاقة. ولذلك، فإن المعلمة مثل -0.37%/درجة مئوية تكون أكثر فائدة من -0.40%/درجة مئوية.
إذا نظرنا إلى الألواح الشمسية ذات الأداء الأعلى والأدنى في درجات الحرارة، فهناك تباين بنسبة 0.31% فقط لكل ارتفاع قدره 1 درجة مئوية فوق المستوى القياسي البالغ 25 درجة مئوية (على سبيل المثال، أعلى مستوى عند -0.21%/درجة مئوية مقابل أدنى مستوى عند -0.52%/درجة مئوية). وبترجمة ذلك إلى ظروف العالم الحقيقي، فإن هذا يعادل الحد الأقصى لانخفاض الكفاءة المحتمل (من الأعلى إلى الأدنى) بنحو 3% في يوم 30 درجة مئوية و6% في يوم شديد الحرارة 40 درجة.
وفي الواقع، لا يحدث فقدان الكفاءة بشكل موحد على مدار اليوم، حيث يتقلب باستمرار مع تغير درجات الحرارة. نظرًا لهذه الطبيعة الديناميكية، يصبح من الصعب عمليًا حساب الكمية المحددة من الطاقة أو الدولارات الموفرة بين الألواح الشمسية المختلفة من حيث فقدان الكفاءة المرتبط بدرجات الحرارة.
يمكن أن تكون أهمية معامل درجة الحرارة موضوعًا للنقاش. في حين أن بعض الأفراد قد ينظرون إليها على أنها غير ذات أهمية، فمن المهم أن نتذكر أن الألواح الشمسية ذات معامل درجة الحرارة المنخفضة غالبًا ما تتفوق في المواصفات الأخرى أيضًا. لذلك، قد يكون من المفيد أخذها في الاعتبار أثناء عملية الاختيار للجودة الشاملة المرتبطة بها.
تكييف الهواء والطاقة الشمسية
بينما نتحمل موجة حارة تلو الأخرى، فإن المخاوف بشأن ارتفاع تكاليف تشغيل مكيف الهواء لها ما يبررها تمامًا. سيكون من المعقول بالفعل التخطيط بدقة لحجم وتصميم نظام شمسي جديد على السطح، والذي يمكن أن يساعد في تعويض هذه التكاليف بشكل كبير. كلما تم تحسين إعداد الطاقة الشمسية الخاص بك بشكل أفضل، كلما وفرت أكثر على المدى الطويل.
الأشياء الأولى أولا
من الضروري التأكيد على أهمية العزل المناسب لغلاف المبنى الخاص بك قبل التفكير في خيار الطاقة الشمسية. الطاقة المجانية الوحيدة حقًا هي تلك التي لا تستهلكها، لذلك من الضروري، على الأقل، التأكد من مدى كفاية عزل السقف لديك وتصحيح أي فجوات في المداخل أو النوافذ.
بافتراض أنه تم الاعتناء بالعزل الخاص بك، فلنفترض بعد ذلك أنك تريد أن يعوض النظام الشمسي الجديد الموجود على السطح نفقات الطاقة لمكيف هواء متوسط الحجم يعمل في ساعات الذروة من اليوم خلال أشد درجات الحرارة في العام. سنناقش لاحقًا سيناريو الشتاء.
تخصيص الطاقة الشمسية لتحميل مكيف الهواء
فيما يلي طريقة واضحة مكونة من 4 خطوات لتحديد أبعاد النظام الشمسي الموجود على السطح والمتصل بالشبكة لاستيعاب حمل مكيف الهواء لديك. قد لا تكون هذه الإستراتيجية مناسبة إذا كانت لديك أولويات مختلفة أو إذا كنت تستخدم نظامًا خارج الشبكة. ويجب أيضًا استخدامه جنبًا إلى جنب مع إرشادات المثبت لديك.
1 تحديد قوة مكيف الهواء:
في هذا الرسم التوضيحي، لنأخذ نظام تيار متردد منفصل بقدرة 7 كيلووات (مخرج) بحمل ذروة يبلغ 2.5 كيلووات. مع القليل من الحسابات المعقدة، سننظر في متوسط حمل تشغيل يبلغ 2 كيلووات.
2 تحديد الاستخدام اليومي للطاقة:
لمعرفة الاستخدام اليومي للطاقة أثناء ظروف الحرارة العالية، ما عليك سوى ضرب متوسط الطاقة مع ساعات التشغيل المتوقعة خلال اليوم الأكثر حرارة.
2 كيلو واط (متوسط الطاقة) × 16 ساعة (وقت التشغيل اليومي) يساوي 32 كيلو واط ساعة (الاستخدام اليومي للطاقة).
3 تحديد احتياجات الطاقة للشهر الأكثر دفئًا:
دعونا نضع المزيد من الافتراضات: لنفترض أنك تعيش في كاليفورنيا، حيث يولد كل كيلوواط (كيلوواط) من الطاقة الشمسية على السطح ما متوسطه حوالي 4.4 كيلوواط ساعة (كيلوواط / ساعة) من الطاقة اليومية. لكن بالنسبة لحساباتنا، فإننا نركز فقط على احتياجاتك من الطاقة أثناء ظروف الحرارة العالية. ومن ثم، فأنت بحاجة إلى معرفة إنتاج الطاقة اليومي بالكيلووات في الساعة لكل كيلووات مثبت من الطاقة الشمسية خلال الشهر الأكثر سخونة في موقعك. لذلك، يجب أن تخطط لتركيب 5.8 كيلووات من الطاقة الشمسية يوميًا.
4 تحديد طاقة الألواح الشمسية المطلوبة:
قم بتقسيم استخدام الطاقة اليومي لوحدة تكييف الهواء الخاصة بك عن طريق إنتاج الطاقة اليومي لكل كيلووات من الطاقة الشمسية. 32 كيلووات (استخدام الطاقة اليومي) / 5.8 كيلووات ساعة (إنتاج الطاقة اليومي لكل كيلووات من الطاقة الشمسية) = 5.5 كيلووات (القدرة الشمسية اللازمة على السطح).ما ورد أعلاه لا يأخذ في الاعتبار أي أحمال منزلية أخرى. إنها مجرد طريقة لحساب الطاقة الشمسية اللازمة لتشغيل مكيف الهواء خلال الفترة الأكثر سخونة في العام لنظام متصل بالشبكة. هناك العديد من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها عند تصميم مجموعة الطاقة الشمسية على السطح للأسرة.
اتجاه وضع الألواح الشمسية
يمكن أن يكون توجيه الألواح الشمسية نحو الغرب مفيدًا، خاصة أثناء ظروف موجة الحر، لأنه يزيد من إنتاج الطاقة الشمسية خلال ساعات الذروة بعد الظهر. يتزامن هذا مع أعلى وقت استخدام لمكيف الهواء الخاص بك والأجهزة الأخرى المحتملة داخل منزلك. ولذلك فإن هذا الترتيب يمكن أن يعزز كفاءة الاستهلاك الذاتي للطاقة.
الألواح الشمسية تفضل الرياح الباردة
مثلما نستمتع بالنسيم المنعش في يوم صيفي حار، كذلك تفعل الألواح الشمسية لدينا. أثبتت الأبحاث أن الرياح لها تأثير تبريد على الخلايا الكهروضوئية، مما يعزز الإنتاج الكهربائي للألواح الشمسية. من الناحية المثالية، يجب أن يصل هذا النسيم قبل الساعة الثانية بعد الظهر، ومن الناحية المثالية من الاتجاه الذي تواجهه الألواح.
في الواقع، نحن محظوظون في كاليفورنيا. يستفيد أولئك الذين يسكنون على بعد 5 أو 10 كيلومترات من الساحل من نسيم البحر الجنوبي الغربي المستمر. وعادة ما يبدأ حوالي منتصف النهار في معظم أيام الصيف، باستثناء الأيام الأكثر حرارة والتي تتجاوز 30 درجة. يعتبر اتجاه الرياح هذا مفيدًا بشكل خاص للألواح الشمسية ذات التوجه الغربي، مما يعزز أدائها.
اترك رسالتك
القيم الأساسية للمؤسسة
العاطفة، والسعي، والبراغماتية، واعدة
رؤية الشركة
أن نصبح شركة رائدة عالميًا في مجال تخزين الطاقة الذكي
مهمة الشركة
دع الطاقة النظيفة تدخل آلاف الأسر
