الطاقة الشمسية

نظام الطاقة الشمسية A-Z

نظام الطاقة الشمسية:  يعد واحد من نظم الطاقة المتجددة التي تستخدم الوحدات (الخلايا) الكهروضوئية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء و الكهرباء المولدة يمكن إما ان تخزن في بطاريات (منفصل عن الشبكة - off grid) أو يتم استخدامها مباشرة و ترسل مرة أخرى إلى خط الشبكة (متصل على الشبكة - on grid) وتعد من أكثر مصادر الطاقة المتجددة موثوقية ومصدر نظيف من الطاقة الكهربائية التي يمكن أن تتناسب مع مجموعة واسعة من التطبيقات مثل الاستخدامات للمنازل والصناعة والزراعة والثروة الحيوانية 

مكونات النظام الرئيسية المنفصل عن الشبكة:  يتضمن نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المكونات المختلفة التي ينبغي اختيارها وفقا لنوع النظام لديك، الموقع والتطبيقات.  وبشكل عام فان المكونات الرئيسية هي

• الالواح الشمسية  solar panel : وتتوفر باحجام وقياسات ومواصفات مختلفة حسب الحاجة وتقاس القوة بالوط ويتمثل العمل الرئيس للوحات بتحويل اشعة الشمس الى تيار كهربائي DC

•  وحدة التحكم بالشحنbattery charge controller  : وهذا النموذج من نوع phocos ويتوفر انواع اخرى بمواصفات مختلفة و يقوم هذا الجهاز بتنظيم عملية الشحن للبطاريات اما على تيار 12 فولت او على تيار 24 فولت حسب قدرة اللوحات الشمسية ونظام ربط البطاريات ببعضها البعض

•  بطاريات التخزين battery bank : وتعد المكان الذي يتم تخزين الطاقة الكهربائية الى حين استخدامها وتختلف من ناحية النوع او مقدار الفولتيه (هناك بطاريات 12 فولت وهناك بطاريات 24 فولت) او العدد حسب النظام  والتالية 90 امبير 12 فولت  مع العلم انه في حالة انه في حالة ان النظام متصل على الشبكة (on grid) فانه لا حاجة للبطاريات

• العاكس power inverter : ويتمثل العمل الرئيس لهذا الجهاز بتحويل التيار الكهربائي من بطاريات التخزين او من منظم الشحن من تيار 12 فولت DC وتحويله الى تيار 220 فولت AC حتي يمكن استخدامه للاجهزه المتنوعة والنموذج التالي يحول التيار الى 400 w  وط علما انه يختلف حسب الاجهزه المراد تشغيلها على النظام علما انه في حالة ان النظام الشمسي من نوع (on grid متصل على الشبكة)  فانه تتوفر انواع خاصة ويجب التحقق من الشركة قبل الربط على الشبكة لان هناك شروط لشدة التيار و في بعض الدول يتم تركيب عداد يقوم بالعد بالاتجاهين اي لو ان اجمالي الطاقة المنتجه من النظام الشمسي تفوق المستهلك من الاجهزة فان الفائض يرسل للشبكة و بذلك فانك تقوم ببيعه للشركه (حسب الدولة) 

•  الأحمال (الأجهزة) load : الاجهزة الكهربائية التي تم ربطها لنظام الطاقة الشمسية مثل الأضواء، الراديو، التلفزيون، الكمبيوتر الثلاجة و الصورة التالية تلخص السابق

تحديد حجم نظام الطاقة الشمسية 

من خلال التالي يمكن معرفة (حسب احتياجاتك) النظام الملائم من لوحات شمسية من حيث العدد و القدرة و عدد البطاريات ونوع العاكس  وسيتم تطبيق مثال بعد الشرح

•  (1) تحديد متطلبات استهلاك الطاقة : الخطوة الأولى في تصميم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي معرفة إجمالي استهلاك الطاقة من الاجهزة اي جميع الأحمال التي تحتاج إلى التغذية من قبل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية على النحو التالي:

•  (A)  احسب مجموع وط لكل ساعة في اليوم لكل جهاز مستخدم ثم جمع كل الوط بالساعة  لجميع الأجهزة معا للحصول على مجموع الوط بالساعة لكل اليوم للاجهزة التي يجب أن يتم تغذيتها إلى الأجهزة المنزلية. 

•  (B) احسب مجموع وط لكل ساعة يوميا والمطلوب توليدها  من اللوحات الشمسية ثم مضاعفة إجمالي الوط بالساعة في اليوم بـ 1.3 (الطاقة المفقودة في النظام) للحصول على  مجموع وط ساعة في اليوم والتي يجب ان توفرها اللوحات

•  (2) تحديد حجم اللوحات الشمسية : الاحجام المختلفة من اللوحات الشمسية ستقوم بانتاج كميات مختلفة من الطاقة الكهربائية ولمعرفة حجم اللوحات الشمسية والطاقة القصوى التي تحتاجها (الطاقة القصوى يتم انتاجها بناء على حجم الالواح الشمسية والمناخ وموقعك على الارض بالنسبة للشمس)  اي  (معامل الانتاجية ): والذي هو في الاردن على سبيل المثال 5.35
• (A) احسب مجموع الوط في وقت الذروة  اللازمة للوحات الكهربائية  ثم قسم مجموع الوط لكل ساعة المطلوب من اللوحات الشمسية من البند( 1-B)  على معامل الانتاجية 5.35 للحصول القدرة القصوى التي نحتاجها لتوليد الكهرباء الكافية لتشغيل الاجهزه

• (B)  احسب عدد اللوحات الشمسية المطلوبة  من خلال تقسيم القيمة السابقه على قدرة اللوحات الشمسية المتوفرة (قدرة اللوحات على انتاج الوط) وعند الحصول على عدد كسري قم بتقريب الى اكبر عدد صحيح والقيمة الناتجة ستكون عدد اللوحات المطلوبة

• (3) تحديد حجم العاكس inverter : يتم استخدام العاكس اينما نحتاج الى تيار كهربائي من نوع AC قدرة العاكس على تحويل الوط  يجب ان لا تكون اقل من حاجة النظام والا فان الاجهزه لن تعمل بكفاءة كما يجب توصيل العاكس على البطاريات عندما تكون بنفس الفولطية فقط اي لا يمكن توصيل العاكس 12v على بطارية 24v  كما يفضل ان يكون اكبر من حاجة من الوط  للنظام بـ25% الى 30%

• (4) تحديد حجم البطارية : يجب أن تكون البطارية كبيرة بما يكفي لتخزين ما يكفي من الطاقة لتشغيل الأجهزة في الليل والأيام الغائمة لمعرفة حجم البطارية المطلوبة قم بحساب ما يلي:

  (A) احسب مجموع الوط لكل ساعة التي تستخدم في اليوم

(B)  تقسيم المجموع السابق على 0.85 وهو الفاقد في البطاريات 

(C)تقسيم الاجابة التي تم الحصول عليها على 0.6

(D)تقسيم الاجابة التي تم الحصول عليها على فولطية البطاريات المتوفرة 12v او 24v 

(E)اضرب القيمة السابقة ب عدد الايام التي سيبقى في الشحن (التخزين)

• تحديد وحدة التحكم بالشحن Solar charge controller : عادة ما يتم تصنيف وحدات التحكم بالشحن بناء على الفولطية و الامبير 

مـثال 

بيت لديه استخدام الأجهزة الكهربائية التالية:

واحد 18 واط مصباح   تستخدم 4 ساعات يوميا. 

واحد 60 واط مروحة تستخدم لمدة 2 ساعة في اليوم. 

واحد الثلاجة 75 وط  تعمل 24 ساعة في اليوم  12 ساعة عمل و 12 ساعة ايقاف. 

سوف يتم تشغيل النظام بواسطة 12 فولت تيار مستمر، و 110 وط للوحات الشمسية 

1. تحديد متطلبات استهلاك الطاقة 

إجمالي استخدام الأجهزة = (18 وط *4  ساعات *1مصباح ) + (60 واط * 2 ساعة * 1 مروحة ) + (75 وط × 24 × 0.5 ساعة) 

  = 1،092 واط / يوم 

مجموع الطاقة التي نحتاجها من  الألواح الكهروضوئية = 1،092 *1.3

  = 1،419.6 واط / يوم. 

2. حجم اللوحة الشمسية

2.1 إجمالي ما نحتاج = 1،419.6 / 5.35 

  = 413.9 وط من الطاقة

2.2 عدد الألواح الكهروضوئية المطلوب = 413.9 / 110 

  = 3.76 لوحات 

                                                               

           الاحتياج الفعلي = 4 لوحات شمسية 

           لذلك هذا النظام يجب أن يعمل بالطاقة الشمسية بواسطة 4 لوحات على الأقل من 110 وط لكل لوحة. 

.

3. تحديد حجم المحول من 12 الى 220 فولت

حجم المحول = اجمالي الوطات لاجمالي الاجهزه المراد تشغيلها
          = 18 + 60 + 75  = 153 وط
ولتعمل كافة الاجهزة بكفائتها يجب ان يكون حجم المحول اكبر من الاحتياجات ب 25% الى 30%
ولذلك يجب ان يكون حجم المحول 190 وط على الاقل

4. تحديد حجم البطاريات
   حجم البطاريات  =  (اجمالي الوط لكل جهاز * عدد ساعات العمل )

اجمالي ساعات تشغيل الاجهزة = ( ضوء 30وط* عددها 2 * عدد ساعات التشغيل 2 ) + (18وط * 4ساعة) + (75وط *24 عدد*0.5  ساعة) = 1,092

فولطية البطاريات 12 فولت
عدد ايام الاكتفاء 1 يوم

  (1092 * 1) يوم  وتقسم على( 0.6*0.85*12)  وتساوي  178.431
اي اننا نحتاج الى مجموع امبيرات لعدد من البطاريات يساوي 179 على الاقل

5. تحديد حجم وحدة التحكم بالشحن:  النقطة الاساسية التي يجب الانتباه لها مجموع الامبيرات التي يتم توليدها من اللوحة الشمسية والتي يجب ان تكون قدرة(امبيرات) وحدة التحكم بالشحن اكبر من المنتج من اللوحة والانتباه الى الفولطية اذا كان مجموع الفولطية المنتج من اللوحة اكبر من 12 فولت فان الوحدة تقوم تلقائيا بتحويل الشحن الى 24 فولت ولذلك يجب الانتباه الى كيفية ربط البطاريات بالوحدة وربط البطاريات ببعض





sources https://www.wholesalesolar.com