ما هي كمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية والتي ينتجها النظام الشمسي؟

إن إنتاج الألواح الشمسية (المخرجات) (سعة) هي كمية الكهرباء التي ينتجها نظام الألواح الشمسية عند تعرضها لأشعة الشمس. عادةً ما يتم قياس إنتاج (سعة) الألواح الشمسية بوحدات الطاقة، وتحديدًا بالواط (W) أو كيلووات (kW). يمثل إنتاج الألواح الشمسية المعدل الذي تنتج به الألواح الشمسية الكهرباء في أي لحظة.

إن سعة لوحة الألواح الشمسية (السعة المقدرة) (السعة الاسمية) أو (الإخراج المقدر) هي الحد الأقصى لإخراج الطاقة الذي تم تصميم اللوحة الشمسية لإنتاجه في ظل ظروف اختبار قياسية محددة. يتم التعبير عن هذه القيمة عادةً بالواط (W) أو كيلووات (kW) وتستخدم لوصف أداء وقدرة اللوحة الشمسية.

لتحديد سعة لوحة الاسم، تستخدم المصانع معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) رقم 61853-1:2021 شروط الاختبار القياسية. يتم سرد شروط الاختبار القياسية هذه أدناه.

• الإشعاع: 1000 (واط/م²)
• “درجة الحرارة: 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)”
• الكتلة الهوائية: 1.5

يعد إجمالي إنتاج الألواح الشمسية أحد الاعتبارات المهمة عند تصميم وتخطيط نظام الطاقة الشمسية. يحدد ناتج الألواح الشمسية مقدار الكهرباء المولدة خلال فترة معينة، مما يؤثر على قدرة النظام على تعويض استهلاك الكهرباء التقليدي وتقليل تكاليف الطاقة. يختلف إجمالي الناتج وفقًا لظروف العالم الحقيقي المختلفة وكفاءة اللوحات.

لا يتم إنتاج الألواح الشمسية المثالية في الظروف. لذلك، لحساب إنتاج الألواح الشمسية هناك 3 خطوات، منها جمع المعلومات عن العوامل المؤثرة على عمل الألواح الشمسية وحساب عامل التدهور. وأخيرًا، قم بحساب إنتاج الألواح الشمسية في اليوم أو الشهر أو السنة أو المتر المربع أو القدم المربع.

يتأثر إنتاج الألواح الشمسية وقدرتها على توليد الكهرباء بعاملين واقعيين (ساعات الذروة للشمس، الموقع الجغرافي).

بالإضافة إلى شرح جميع طرق حساب إنتاج الألواح الشمسية مع الأمثلة ومناقشة جميع العوامل الواقعية التي تؤثر على إنتاج الألواح الشمسية، يجيب هذا المقال على أسئلة مثل: هل تقوم الألواح الشمسية بتخزين الطاقة المنتجة؟ كيف تعمل الألواح الشمسية؟ ما الذي يجب معرفته قبل استخدام الطاقة الشمسية؟ ما هي أنواع البطاريات التي تخزن إنتاج الألواح الشمسية؟ ما مدى فعالية الألواح الشمسية؟ ما هو أعلى إنتاج الألواح الشمسية؟

كيفية حساب الناتج من لوحة للطاقة الشمسية؟

لحساب مخرجات اللوحة الشمسية، استخدم الدليل التفصيلي التالي.

أولاً: اجمع المعلومات.

• قدرة اللوحة الشمسية بالواط (سعة اللوحة). عادةً ما تتم الإشارة إلى سعة اللوحة على اللوحة الشمسية وتمثل أقصى إنتاج للطاقة في ظل ظروف الاختبار القياسية (STC).

يتم تحديد سعة اللوحة بموجب 3 شروط اختبار قياسية، وفقًا لمعيار اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) رقم 61853-1:2021، في القائمة التالية.

• الإشعاع: 1000 واط لكل متر مربع (W/m²) (الواط لكل متر مربع)
• “درجة الحرارة: 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)”
• الكتلة الهوائية: 1.5 (مقياس طول مسار ضوء الشمس عبر الغلاف الجوي للأرض)

في ظل هذه الظروف، تمثل سعة اللوحة الشمسية الحد الأقصى من الطاقة الكهربائية التي تولدها. على سبيل المثال، عندما تكون قدرة لوحة الاسم 300 واط، تنتج اللوحة 300 واط من الطاقة الكهربائية عند تعرضها لـ 1000 واط/م2 من ضوء الشمس عند 25 درجة مئوية مع كتلة هوائية تبلغ 1.5.

تعد سعة اللوحة بمثابة نقطة مرجعية لمقارنة الألواح الشمسية المختلفة ولكنها لا تمثل بالضرورة المخرجات الدقيقة التي تتوقعها في الظروف اليومية.

• كفاءة الألواح الشمسية. الكفاءة هي النسبة المئوية لأشعة الشمس التي تحولها اللوحة إلى كهرباء.

• دراسة موقع تركيب الألواح الشمسية. يؤثر الموقع الجغرافي الذي تم تركيب اللوحة الشمسية فيه على كمية ضوء الشمس المستقبلة (العزل الشمسي).

ثانياً: احسب عامل التدهور.

تتراوح عوامل تخفيض الطاقة النموذجية للألواح الشمسية من 0.75 إلى 0.90، مما يعني أنها تنتج 75% إلى 90% من إنتاجها المقدر في ظل ظروف العالم الحقيقي، وفقًا لجمعية صناعات الطاقة الشمسية.

عامل التخفيض (عامل الأداء) أو (عامل الخسارة) هو مضاعف يستخدم لضبط الإنتاج المتوقع لنظام الألواح الشمسية من سعته القصوى النظرية إلى الناتج الفعلي الذي يتم تحقيقه في ظروف العالم الحقيقي. إنه يمثل عوامل مختلفة تقلل من كفاءة وأداء الألواح الشمسية والنظام العام. عادة ما يتم التعبير عن عامل التراجع كنسبة مئوية. يتم استخدام عامل التخفيض لأن الألواح الشمسية لا تعمل بأقصى قدر من الكفاءة بسبب عوامل مثل التظليل والأوساخ ودرجة الحرارة وعدم الكفاءة في النظام الكهربائي. يجب عليك تطبيق عامل تخفيض لحساب خسائر الكفاءة.

ثالثاً: احسب إنتاج اللوح الشمسي.

استخدم المعادلة الصحيحة لحساب كمية الكهرباء التي تنتجها اللوحة الشمسية (يوميًا/شهريًا/ سنويًا/ لكل متر مربع/ لكل قدم مربع)

تجيب الأقسام التالية على أسئلة ما هو متوسط إنتاج اللوحة الشمسية؟ ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية يوميًا؟ ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية شهريًا؟ ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية سنويًا؟ ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية والنظام لكل متر مربع؟ ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية والنظام لكل قدم مربع؟

ما هو متوسط إنتاج اللوحة الشمسية؟

يبلغ متوسط إنتاج الألواح الشمسية المنزلية، بقدرة 350 إلى 400 واط، 1.5 كيلووات/ساعة يوميًا، في ظروف ضوء الشمس المواتية (1500 واط/ساعة)، وفقًا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة. لوحة شمسية منزلية، وهي لوحة سيليكون أحادية البلورية، تولد 45 كيلووات/ساعة شهريًا (45000 واط/ساعة شهريًا) و540 كيلووات/ساعة سنويًا (540000 واط/ساعة)

ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية يوميًا؟

لحساب إنتاج الطاقة اليومي من الألواح الشمسية، استخدم المعادلة التالية.
الطاقة اليومية (كيلووات ساعة) = (سعة اللوحة الشمسية (وات) × كفاءة اللوحة الشمسية × ساعات الذروة للشمس)

يتم تحويل القدرة من واط إلى كيلووات عن طريق (القسمة على 1000).
يعتمد إنتاج الألواح الشمسية على ساعات الذروة للشمس، والتي تعتمد على الموقع. ساعات الذروة للشمس هي متوسط عدد الساعات في اليوم عندما يكون الإشعاع الشمسي في ذروته.
معادلة عامل التخفيض: الطاقة اليومية المعدلة لفقد الكفاءة (كيلوواط ساعة) = الطاقة اليومية (كيلوواط ساعة) × عامل التخفيض

المثال التالي هو حساب عامل التخفيض للطاقة اليومية المعدلة لخسائر الكفاءة.

• قدرة اللوح الشمسي = 400 وات
• لوح شمسي بكفاءة = 20%
• ساعات الذروة الشمسية = 5
• عامل الانحراف = 0.85

تنتج اللوحة الشمسية = 4 * 0.2 * 5 = 400 وات/ساعة يوميا
يتم قياس الناتج بـ كيلو واط عن بالقسمة على 1000
الناتج بالكيلوواط = 400/ 1000 = 0.4 كيلووات ساعة في اليوم
معادلة عامل تخفيض الطاقة المعدلة يوميًا لفقد الكفاءة = 0.4 * 0.85 = 0.34 كيلووات بالساعة يوميًا
ونحسب مقدار إنتاج اللوحة من الطاقة والكهرباء بمعادلة أخرى:
إنتاج اللوح الشمسي = حجم اللوح الشمسي (بالمتر المربع) * 1000 * كفاءة اللوح الشمسي × ساعات الذروة للشمس.

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية يوميًا.

• حجم اللوح الشمسي = 1.5 متر مربع
• لوح شمسي بكفاءة = 20%
• ساعات الذروة الشمسية = 5
• عامل الانحراف = 0.85

تنتج اللوح الشمسي = 1.5 * 1000* 0.2* 5 = 1500 وات/ساعة يوميا

يتم قياس الناتج بـ Kw عن طريق القسمة على 1000

الناتج بالكيلوواط = 1500/1000 = 1.5 كيلووات ساعة يوميا

الطاقة المعدلة يوميًا لفقد الكفاءة = 1.5 * 0.85 = 1.275 كيلووات بالساعة يوميًا

ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية شهريًا؟

لحساب الناتج الشهري للوحة الشمسية، نضرب عدد الأيام في الشهر المعني في إنتاج الطاقة اليومي. وفيما يلي مثال لحساب الناتج الشهري.

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية شهريًا.

• أيام الشهر = 30
• تنتج اللوحة الشمسية 1.5 كيلووات ساعة يوميًا (1500 وات ساعة يوميًا)
• عامل الانحراف = 0.85

إنتاج اللوح الشمسي = 1500 * 30 = 45000 وات / ساعة شهريا

إنتاج اللوح الشمسي = 45000 / 1000 = 45 كيلو وات ساعة شهريا

الطاقة المعدلة يوميًا لفقد الكفاءة = 45 * 0.85 = 38.25 كيلووات بالساعة شهريًا

ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية سنويًا؟

لحساب الناتج الشهري للوحة الشمسية، نضرب عدد الأيام في الشهر المعني في إنتاج الطاقة اليومي.

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية سنويًا.

• أيام السنة = 360
• تنتج اللوحة الشمسية 1.5 كيلووات ساعة يوميًا (1500 وات ساعة يوميًا)
• عامل الانحراف = 0.85

إنتاج الألواح الشمسية = 1500 * 360 = 540000 وات / ساعة سنويا

إنتاج اللوح الشمسي = 540000 / 1000 = 540 كيلو وات ساعة سنويا

الطاقة اليومية المعدلة لخسائر الكفاءة = 540 * 0.85 = 459 كيلووات بالساعة سنويًا

ما مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية والنظام الشمسي لكل متر مربع؟

لحساب إنتاج اللوحة الشمسية لكل متر مربع، استخدم هذه المعادلة: إنتاج اللوحة لكل متر مربع = سعة اللوحة الشمسية / حجم المتر المربع للوحة الشمسية.

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية لكل متر مربع.

• قدرة اللوح الشمسي = 265 وات
• حجم اللوح الشمسي = 1.6 متر مربع
• تنتج اللوحة الشمسية = 265 / 1.6 = 165.625 وات لكل متر مربع

في نظام الألواح الشمسية الخرج لكل متر مربع = سعة النظام / (عدد الألواح الشمسية في النظام * حجم اللوح الواحد على المتر المربع)

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية لكل متر مربع.

• قدرة نظام الألواح الشمسية 5 كيلو وات = 8750 كيلو وات بالساعة
• عدد الألواح الشمسية في النظام = 20
• حجم كل لوح شمسي = 1.6 متر مربع

إنتاج نظام الألواح الشمسية = 8750 / (20*1.6) = 273.4375 كيلو وات بالساعة للقدم المربع

ما هي كمية الكهرباء الناتجة من الألواح الشمسية والنظام الشمسي لكل قدم مربع؟

إنتاج اللوحة الشمسية لكل قدم مربع = سعة اللوحة الشمسية / حجم القدم المربع للوحة الشمسية.

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية لكل قدم مربع.

• قدرة اللوح الشمسي = 265 وات
• حجم اللوح الشمسي = 17.22 قدم مربع
• إنتاج الألواح الشمسية = 265 / 17.22 = 14.8664 وات للقدم المربع

في نظام الألواح الشمسية، الناتج لكل نظام لكل قدم مربع = سعة النظام / (عدد الألواح الشمسية في النظام * حجم لوح شمسي واحد على القدم المربع)

المثال التالي هو حساب إنتاجية الألواح الشمسية لكل قدم مربع.

• قدرة نظام الألواح الشمسية 5 كيلو وات = 8750 كيلو وات بالساعة ساعة
• عدد الألواح الشمسية في النظام = 20
• حجم كل لوح شمسي = 17.22 قدم مربع

ينتج النظام الشمسي = 8750 / (20 * 17.22 ) = 344.4 كيلو وات بالساعة لكل مربع

ما هي العوامل التي تؤثر على إنتاج الألواح الشمسية؟

هناك عاملان خارجيان يؤثران على قدرة الألواح الشمسية على إنتاج الكهرباء. العامل الأول هو اختلاف ساعات الذروة الشمسية والتي تعطي قدرات مختلفة لتوليد الكهرباء. كلما زاد عدد ساعات الذروة للشمس، زاد إنتاج الألواح الشمسية. العامل الثاني هو أن الموقع الجغرافي له تأثير كبير على إنتاج الألواح الشمسية.

ما هو تأثير ساعات الذروة الشمسية على إنتاج الألواح الشمسية؟

تمثل ساعات ذروة الشمس (PSH) (كثافة ضوء الشمس) الساعات التي تكون فيها شدة الشمس كافية لإنتاج الطاقة الشمسية بكفاءة. ساعات الذروة للشمس هي عندما يساوي الإشعاع الشمسي أو يتجاوز 1000 واط لكل متر مربع (W/m²) (واط لكل متر مربع).
يؤدي الطقس الغائم أو الملبد بالغيوم إلى تقليل شدة ضوء الشمس وتقليل خرج اللوحة.
تأخذ ساعات الذروة الشمسية بعين الاعتبار عوامل مثل زاوية الشمس والظروف الجوية والوقت من السنة. توفر ساعات الذروة الشمسية صورة أكثر دقة لإمكانات الطاقة الشمسية من مجرد النظر إلى إجمالي ساعات النهار، حيث لا تتمتع جميع ساعات النهار بنفس المستوى من الطاقة الشمسية المتاحة.
يعد حساب ساعات الذروة للشمس أمرًا ضروريًا لتحديد حجم أنظمة الطاقة الشمسية وتصميمها، حيث تساعد ساعات الذروة للشمس في تحديد مقدار الطاقة التي تنتجها اللوحة الشمسية في موقع معين.
وتظهر ساعات الذروة للشمس في الصورة التالية.

ما هو تأثير الموقع الجغرافي على مخرجات الألواح الشمسية؟

تتلقى المواقع ذات التشميس الشمسي العالي قدرًا أكبر من ضوء الشمس المباشر، مما ينتج طاقة أكبر. المواقع الأقرب إلى خط الاستواء عادة ما يكون لديها تشميس شمسي أعلى من تلك الموجودة في خطوط العرض الأعلى.

التشميس الشمسي هو كمية ضوء الشمس التي يتلقاها الموقع. يتم قياس التشمس الشمسي بالكيلوواط ساعة لكل متر مربع في اليوم (القدرة الكهربائية لكل متر مربع).
وبالتالي، فإن أنظمة الطاقة الشمسية في المناطق الجنوبية الغربية تنتج عادة إنتاج طاقة أكبر من تلك الموجودة في المناطق الشمالية الشرقية.
يجب تركيب الألواح الشمسية بإمالة واتجاه مثاليين بالنسبة لخط عرض الموقع. تضمن المحاذاة الصحيحة أن تلتقط الألواح ضوء الشمس من الزوايا الأكثر فائدة، مما يزيد من إنتاج الطاقة إلى الحد الأقصى.

هل تقوم الألواح الشمسية بتخزين الطاقة المنتجة؟

الألواح الشمسية نفسها لا تخزن الطاقة التي تنتجها. يستخدم أصحاب المنازل البطاريات لتخزين الطاقة المولدة من الألواح الشمسية لاستخدامها عندما لا تكون الشمس مشرقة، مثل أثناء الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم. تقوم البطاريات الشمسية بتخزين الكهرباء الزائدة التي تولدها الألواح الشمسية وتحررها عند الحاجة.
تعمل الألواح الشمسية فقط على توليد الكهرباء عند تعرضها لأشعة الشمس، ويتم استخدام هذه الكهرباء إما على الفور لتشغيل الأجهزة الكهربائية أو تغذيتها في الشبكة الكهربائية. يتم تخزين هذه الطاقة في بطاريات أيون الليثيوم وحمض الرصاص والتدفق وأنواع أخرى من البطاريات.

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

تعمل الألواح الشمسية عن طريق امتصاص ضوء الشمس وإنتاج الكهرباء من خلال عملية تسمى التأثير الكهروضوئي. تحتوي كل لوحة على خلايا ضوئية، مصنوعة عادة من السيليكون، والتي تمتص الفوتونات من الأشعة تحت الحمراء للشمس وتنتج تيارًا كهربائيًا.

لكي تعمل الألواح الشمسية بكفاءة، عليك أن تعرف أولاً عدد الوات/ساعة التي تحتاجها. لمعرفة كيفية عمل الألواح الشمسية، فإنها تستخدم الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء طالما كان هناك ضوء الشمس، مما يقلل الاعتماد على مصادر الطاقة غير المتجددة ويقلل التأثير البيئي.

لا يتضمن عمل الألواح الشمسية على تخزين للطاقة، لذلك تحتاج إلى استخدام البطاريات لتخزين إنتاج الألواح الشمسية. ولتحديد مدى فعالية الألواح الشمسية، تحقق من الألواح الشمسية ذات أعلى إنتاجية في السوق

كم عدد وات / الساعة أحتاج؟

لتحديد عدد الوات/ساعة التي تحتاجها، ستحتاج إلى جمع معلومات حول الأجهزة المحددة التي تستخدمها ومدة الاستخدام. معادلة حساب عدد الوات ساعة التي تحتاجها هي:

واط / ساعة = عدد الواط المستخد × عدد ساعات الاستخدام

احسب عدد الوات/ساعة التي تحتاجها لكل جهاز ثم قم بإضافتها للحصول على إجمالي الوات/ساعة المطلوبة. عند حساب عدد الوات/ساعة التي تحتاجها، تأكد من مراعاة استهلاك الطاقة (بالواط) ووقت استخدام الأجهزة (بالساعات).

ما الذي يجب معرفته قبل استخدام الطاقة الشمسية؟

تشبه الطاقة الشمسية محطة طاقة عملاقة ونظيفة ومتجددة في السماء تنتج طاقة نظيفة ومتجددة إلى الأرض. يشمل ضوء الشمس الذي يصل إلى الغلاف الجوي للأرض الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وأشكال أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي. لإنتاج الكهرباء، تستخدم أدوات وتقنيات مختلفة الطاقة الشمسية وتحولها إلى كهرباء أو حرارة بدلاً من استخدام الوقود الأحفوري.

ما هي أنواع البطاريات التي يمكنها تخزين إنتاج الألواح الشمسية؟

يتم تخزين (مخرجات) إنتاج الألواح الشمسية في أنواع مختلفة من البطاريات (بطاريات الليثيوم أيون، بطاريات الرصاص الحمضية، بطاريات التدفق).
عند اختيار بطارية الألواح الشمسية لتخزين الطاقة، من المهم مراعاة العوامل (السعة، وعمر الدورة، والكفاءة، والتكلفة الأولية، ومتطلبات الصيانة). بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتناسب حجم بنك البطارية مع احتياجات إنتاج واستهلاك الطاقة للنظام الشمسي.

ما مدى فعالية الألواح الشمسية؟

وتتراوح كفاءة إنتاج الألواح الشمسية (متوسط معدل تحويل ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام) من 15% إلى حوالي 20%، مع تحقيق بعض الألواح عالية الكفاءة معدلات تحويل تقارب 23%، وبالتالي تنتج المزيد من الطاقة. في السنوات الأخيرة، حدث تحسن كبير في كفاءة إنتاج الألواح الشمسية لإنتاج المزيد من الكهرباء.

ما هو أعلى إنتاج الألواح الشمسية؟

توفر الألواح أحادية البلورية أعلى معدل إنتاج وإخراج طاقة بين خيارات الألواح الشمسية. ورغم أنها تأتي بتكلفة ممتازة، إلا أن مزاياها الدائمة تبرر الاستثمار الأولي. تتميز هذه الألواح أحادية البلورية بتصميم أكثر إحكاما، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للمساكن ذات مساحة السقف المحدودة.