مقدمة

ما هو حجم نظام الطاقة الشمسية الذي يجب أن أقوم بتركيبه في منزلي؟

هذه هي المشكلة الأولى التي ستواجهها كل عائلة تفكر في تركيب ألواح الطاقة الشمسية. تركيب وحدة كبيرة جدًا يُعدّ إهدارًا للمال، بينما تركيب وحدة صغيرة جدًا غير كافٍ. غالبًا ما نجد على الإنترنت إجابة مفادها أن "5 كيلوواط تكفي لعائلة عادية"، لكن الواقع أكثر تعقيدًا من ذلك بكثير.

كلتا الأسرتين تتكونان من ثلاثة أفراد، لكن السيد تشانغ في بكين يدفع 500 يوان شهريًا مقابل الكهرباء، بينما تدفع عائلة السيدة لي 1500 يوان شهريًا. من الواضح أن الطاقة المطلوبة من نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية تختلف بينهما. وبالمثل، قد يُنتج نظام بقدرة 5 كيلوواط 7000 كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويًا في التبت، لكنه لا يُنتج سوى 4500 كيلوواط ساعة في حوض سيتشوان، أي ما يقارب ضعف الإنتاج.

ستحل هذه المقالة هذه المشكلة. سأبدأ بشرح المبادئ الأساسية لحساب الطاقة، وسأرشدك خطوة بخطوة لتحديد مقدار الطاقة التي يحتاجها منزلك بدقة. قد يبدو المحتوى تقنيًا بعض الشيء، ولكن بعد قراءته، ستعرف كيفية حساب تكاليف الطاقة لمنزلك.

أولاً: وحدات الطاقة: ما الفرق بين كيلوواط (kW) وكيلوواط ساعة (kWh)؟
قبل مناقشة كيفية حسابها، دعونا نوضح بعض المفاهيم الأساسية. يخلط الكثير من الناس بين الكيلوواط والكيلوواط ساعة، ظنًا منهم أنهما متشابهان، لكنهما مختلفان تمامًا.

الكيلوواط وحدة قياس القدرة، تمثل سعة استهلاك الطاقة الكهربائية اللحظية. يمكنك اعتبارها بمثابة "مقدار القوة". على سبيل المثال، مكيف هواء مصنف بقدرة 1.5 كيلوواط يعني أنه يستهلك 1.5 كيلوواط ساعة من الكهرباء في الثانية الواحدة أثناء تشغيله.

الكيلوواط ساعة هي وحدة قياس الطاقة الكهربائية التي تمثل إجمالي كمية الكهرباء المستخدمة خلال فترة زمنية محددة. ويمكن اعتبارها بمثابة "مقدار العمل المنجز". ​​على سبيل المثال، إذا كان مكيف الهواء يعمل لمدة ساعة واحدة، فإنه يستهلك 1.5 كيلوواط ساعة (1.5 كيلوواط × 1 ساعة = 1.5 كيلوواط ساعة).

يشير تصنيف الطاقة "450 واط" على اللوحة الشمسية إلى أقصى قدرة إنتاجية لها في ظل ظروف الاختبار القياسية. ويعتمد توليد الطاقة الفعلي في الساعة على شدة ضوء الشمس. أما تصنيف الطاقة "5 كيلو واط" على العاكس فيشير إلى أقصى قدرة إجمالية للأجهزة التي يمكنه تشغيلها؛ وتجاوز هذه القيمة سيؤدي إلى فصل قاطع الدائرة.

تذكر هذه العلاقة: الكهرباء = القدرة × الزمن. جهاز بقدرة 3 كيلوواط يُستخدم لمدة ساعتين يستهلك 6 كيلوواط ساعة (3 كيلوواط × ساعتان = 6 كيلوواط ساعة). نظام بقدرة 5 كيلوواط يُنتج 5 كيلوواط ساعة (5 كيلوواط × ساعة واحدة = 5 كيلوواط ساعة) من الكهرباء في ساعة واحدة.

2. احسب استهلاك الكهرباء الشهري لمنزلك.
الآن وقد فهمنا المفاهيم الأساسية، فلنبدأ بالحسابات الفعلية. الخطوة الأولى هي معرفة كمية الكهرباء التي يستهلكها منزلك شهرياً.

أدق طريقة هي مراجعة فاتورة الكهرباء. تُظهر معظم فواتير الكهرباء الآن "استهلاك الكهرباء خلال الاثني عشر شهرًا الماضية"، مما يسمح لك برؤية بيانات كل شهر. ابحث عن الشهر الذي سجل أعلى فاتورة كهرباء؛ فهذا هو شهر ذروة استهلاكك. استخدم هذه القيمة لإجراء حسابات دقيقة.

حتى لو لم تكن لديك فاتورة كهرباء، يمكنك تقدير استهلاكك الشهري. يتراوح متوسط ​​استهلاك الكهرباء الشهري للأسر الصينية في المدن بين 200 و400 كيلوواط/ساعة، لكن هذا الرقم يختلف اختلافًا كبيرًا. فقد تستهلك أسرة مكونة من ثلاثة أفراد نادرًا ما تستخدم مكيف الهواء حوالي 150 كيلوواط/ساعة شهريًا فقط؛ بينما قد تستهلك أسرة مكونة من أربعة أفراد تستخدم مكيف الهواء بكثرة أكثر من 600 كيلوواط/ساعة شهريًا.

كيف يمكننا إجراء تقديرات أكثر دقة؟ إليك مرجعًا:

يبلغ استهلاك الطاقة للأجهزة المنزلية الرئيسية تقريبًا ما يلي: تستهلك الثلاجات حوالي 1 إلى 2 كيلوواط ساعة يوميًا، بإجمالي 400 إلى 600 كيلوواط ساعة سنويًا؛ وتستهلك الإضاءة والمقابس حوالي 1 إلى 3 كيلوواط ساعة يوميًا؛ وتُعد مكيفات الهواء أكبر مستهلكي الطاقة، حيث يستهلك مكيف الهواء بقوة 1.5 حصان حوالي 1.5 كيلوواط ساعة في الساعة، و12 كيلوواط ساعة لكل 8 ساعات في الصيف؛ وتسخن سخانات المياه الكهربائية حوالي 2 إلى 3 كيلوواط ساعة لكل استخدام، أي حوالي 5 كيلوواط ساعة يوميًا عند استخدامها مرتين في اليوم؛ وتستهلك الغسالات وأجهزة التلفزيون وأجهزة طهي الأرز مجتمعة حوالي 2 إلى 3 كيلوواط ساعة يوميًا.

بجمع كل هذه العوامل، تستهلك أسرة نموذجية مكونة من ثلاثة أفراد ما بين 10 إلى 15 كيلوواط/ساعة من الكهرباء يوميًا، وهو معدل طبيعي لاستهلاك يتراوح بين 300 و450 كيلوواط/ساعة شهريًا. أما إذا كان لديك منزل كبير، أو قبو، أو سخان مياه، أو مكيف هواء مركزي، وما إلى ذلك، فسيكون استهلاكك للكهرباء أعلى بكثير.

3. احسب كمية الكهرباء التي يحتاجها منزلك كل يوم.
الآن وقد عرفنا إجمالي استهلاك الكهرباء الشهري، فإن الخطوة التالية هي تحويله إلى استهلاك الكهرباء اليومي، لأن توليد الطاقة الشمسية يتم حسابه على أساس يومي.

قسّم استهلاكك الشهري من الكهرباء على 30 لتحصل على متوسط ​​استهلاكك اليومي. على سبيل المثال، إذا كان استهلاك منزلك 400 كيلوواط/ساعة شهريًا، فإن متوسط ​​استهلاكك اليومي من الكهرباء يبلغ حوالي 13.3 كيلوواط/ساعة.

لكن ثمة مشكلة جوهرية هنا: توقيت توليد الطاقة الشمسية لا يتوافق بالضرورة مع توقيت استهلاكك للكهرباء. فالألواح الشمسية تولد الكهرباء نهارًا، لكنها لا تعمل ليلًا. في المقابل، يبلغ استهلاك معظم المنازل ذروته في المساء تحديدًا، حين يعود الناس من العمل، ويطبخون، ويشغلون المكيف، ويشاهدون التلفاز، ولا يطفئونه إلا تدريجيًا بعد العاشرة مساءً.

يتضمن هذا مفهوم "نسبة الاستهلاك الذاتي". فكلما ارتفعت هذه النسبة، زاد استهلاك منزلك للكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية، وقلّت كمية الكهرباء المباعة للشبكة. مع ذلك، من الناحية الاقتصادية، يُعدّ الاستهلاك الذاتي أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً ببيع الكهرباء، لأن أسعار الكهرباء المنزلية عادةً ما تكون أعلى من أسعار بيعها.

لنفترض أن منزلك يستهلك في المتوسط ​​13 كيلوواط/ساعة من الكهرباء يوميًا، حيث يُستهلك 70% منها ليلًا (من الساعة 6 مساءً إلى 9 صباحًا، أي ما مجموعه 15 ساعة) و30% نهارًا. إذا لم تقم بتركيب نظام تخزين بطاريات، فستستهلك 4 كيلوواط/ساعة فقط خلال النهار، وستحتاج إلى شراء أو بيع الكهرباء من الشبكة لتعويض الـ 9 كيلوواط/ساعة المتبقية.

يتغير الوضع عند تركيب بطاريات تخزين الطاقة. إذ تُخزّن الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية خلال النهار في البطاريات، ثم تُستخدم ليلاً. وهذا يزيد معدل الاستهلاك الذاتي إلى أكثر من 80%.

كيف يتم حساب إنتاج الطاقة اليومي؟ بشكل عام، يمكن لكل كيلوواط من الألواح الكهروضوئية أن تولد ما بين 4 إلى 5 كيلوواط ساعة من الكهرباء يوميًا في معظم أنحاء الصين. في المناطق المشمسة مثل التبت وشينجيانغ، قد يصل الإنتاج إلى 6 أو 7 كيلوواط ساعة، بينما في المناطق الممطرة مثل حوض سيتشوان وقويتشو، قد لا يتجاوز 3 كيلوواط ساعة.

رابعاً: تحديد مخطط تكوين النظام
عندما يتعلق الأمر بالمرحلة الحرجة، كيف نحدد طاقة النظام بناءً على استهلاك الكهرباء؟

لنبدأ بقاعدة أساسية: بالنسبة لمعظم المنازل، يتراوح نطاق الطاقة الكهربائية الأكثر شيوعًا بين 5 و10 كيلوواط. أما أقل من 3 كيلوواط، فهو مناسب عادةً للشقق ذات الاستهلاك المنخفض جدًا للكهرباء أو كمصدر طاقة احتياطي؛ بينما لا يُعدّ استخدام طاقة تزيد عن 10 كيلوواط مجديًا اقتصاديًا إلا إذا كان منزلك كبيرًا جدًا أو كان استهلاكك للكهرباء مرتفعًا للغاية.

ما هي أنواع المنازل المناسبة لنظام طاقة شمسية بقدرة 5 كيلوواط؟ المنازل التي يبلغ متوسط ​​استهلاكها الشهري من الكهرباء حوالي 300 كيلوواط ساعة، أو حوالي 10 كيلوواط ساعة يوميًا. يمكن للوحة كهروضوئية بقدرة 5 كيلوواط توليد ما يقارب 5500 إلى 6000 كيلوواط ساعة سنويًا في معظم المناطق، بمتوسط ​​450 إلى 500 كيلوواط ساعة شهريًا. ويمكن لهذا الإنتاج من الطاقة أن يغطي احتياجات معظم المنازل العادية من الكهرباء.

يُعدّ نظام بقدرة 8 كيلوواط مناسبًا للأسر التي يتراوح استهلاكها الشهري من الكهرباء بين 400 و500 كيلوواط ساعة. في معظم المناطق، يُنتج هذا النظام ما يقارب 8000 إلى 9500 كيلوواط ساعة سنويًا، وهو ما يكفي لتغطية كامل احتياجات المنزل من الكهرباء، مع فائض يُمكن بيعه إلى الشبكة. يُناسب هذا النظام المنازل التي تضم ثلاثة أجيال أو العائلات التي تستخدم تكييفًا مركزيًا.

يُعدّ نظام بقدرة 10 كيلوواط مناسبًا للأسر التي يزيد استهلاكها الشهري من الكهرباء عن 500 كيلوواط/ساعة، أو للأسر التي تسكن في فلل أو منازل مبنية ذاتيًا. يُولّد هذا النظام أكثر من 10,000 كيلوواط/ساعة سنويًا، ما يكفي لتغطية الاستهلاك السنوي للكهرباء لأي منزل تقريبًا. مع ذلك، فإن تكلفة التركيب الأولية أعلى بكثير، وفترة استرداد التكلفة أطول.

مفهوم آخر مهم هو نسبة السعة. نسبة السعة هي نسبة إجمالي قدرة الألواح الكهروضوئية إلى قدرة العاكس. على سبيل المثال، إذا قمت بتركيب ألواح كهروضوئية بقدرة 8 كيلوواط وعاكس بقدرة 6 كيلوواط، فإن نسبة السعة هي 1.33. يمكن لنسبة سعة مناسبة أن تُحسّن كفاءة النظام الإجمالية، لأن العاكس يكون في ذروة كفاءته بين 90% و100% من قدرته. يوصي خبراء الصناعة عمومًا بنسبة سعة تتراوح بين 1.1 و1.3.

خامساً: مراعاة الاحتياجات المستقبلية والظروف الخاصة
بعد حساب التكوين الأساسي، يجب مراعاة بعض العوامل الإضافية.

أولًا، ضع في اعتبارك الزيادة المتوقعة في استهلاك الكهرباء. عائلتك حاليًا مكونة من ثلاثة أفراد، ولكن هل فكرت في إنجاب طفل ثانٍ؟ هل سيأتي أقارب مسنون للإقامة معك؟ هل ستشتري سيارة كهربائية جديدة في المستقبل وتحتاج إلى محطة شحن؟ كل هذه العوامل ستزيد من استهلاك الكهرباء. يُنصح عمومًا بترك هامش أمان يتراوح بين 15% و30% عند حساب الطاقة. على سبيل المثال، إذا حسبت أنك تحتاج إلى 6 كيلوواط، فإن اختيار نظام بقدرة 7 إلى 8 كيلوواط سيكون أكثر أمانًا.

ثانيًا، تُعدّ الظروف المناخية المحلية عاملًا مهمًا. ففي مناطق مثل هاينان وغوانغدونغ، حيث تشرق الشمس بوفرة على مدار العام، تكون كفاءة توليد الطاقة الكهروضوئية عالية، ويمكن تقليل القدرة المركبة بما يتناسب مع ذلك. أما مناطق مثل حوض سيتشوان وقويتشو، فتشهد أيامًا غائمة وماطرة أكثر، مما يستدعي زيادة القدرة المركبة للتعويض عن ذلك. بينما تتمتع مناطق مثل التبت وشينجيانغ وتشينغهاي بموارد شمسية ممتازة، لذا يمكن تقليل القدرة المركبة بما يتناسب مع ذلك.

يلي ذلك متطلبات التركيب. تحدد مساحة السطح الحد الأقصى لعدد الألواح الشمسية التي يمكنك تركيبها. يغطي لوح شمسي قياسي بقدرة 550 واط مساحة 2.2 متر مربع تقريبًا، لذا يتطلب نظام بقدرة 10 كيلوواط ما بين 18 إلى 20 لوحًا. مع إضافة الأقواس وقنوات الوصول، سيحتاج ذلك إلى مساحة سطح قابلة للاستخدام تتراوح بين 50 إلى 60 مترًا مربعًا. إذا كانت مساحة سطحك محدودة، فقد تحتاج إلى اختيار وحدات عالية الكفاءة لزيادة توليد الطاقة لكل وحدة مساحة.

يجب عليك أيضًا مراعاة اختيار نظام متصل بالشبكة أو نظام منفصل عنها. بالنسبة للأسر الحضرية العادية التي تتمتع بشبكة كهرباء محلية مستقرة، والتي يتمثل هدفها الرئيسي في توفير فواتير الكهرباء، فإن النظام المتصل بالشبكة كافٍ. أما بالنسبة للمناطق النائية، أو التي تشهد انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي، أو لمن يرغبون في الانفصال التام عن الشبكة، فإن النظام المنفصل عن الشبكة أو النظام الهجين ضروري، إلى جانب بطاريات تخزين طاقة ذات سعة كبيرة كافية.

خاتمة
بعد حساب كل هذا، يجب أن يكون لديك فكرة أساسية عن حجم نظام الطاقة الشمسية الذي تحتاجه لمنزلك.

باختصار: أولاً، تحقق من فاتورة الكهرباء الخاصة بك لفهم متوسط ​​استهلاكك الشهري للكهرباء؛ ثانياً، احسب متوسط ​​استهلاكك اليومي للكهرباء وتوزيع استخدام الكهرباء خلال أوقات مختلفة؛ ثالثاً، حدد طاقة النظام بناءً على ظروف ضوء الشمس المحلية واحتياجاتك الخاصة؛ ورابعاً، اترك مجالاً للنمو المستقبلي.

إذا كنت لا تزال غير متأكد بعد كل الحسابات، فإليك قاعدة عامة بسيطة: 5 كيلوواط كافية لعائلة حضرية متوسطة؛ 8 إلى 10 كيلوواط مناسبة لفيلا أو شقة كبيرة؛ و10 كيلوواط هي الحد الأدنى لعائلة من ثلاثة أجيال أو عائلة مزودة بتكييف مركزي.

تركيب الألواح الشمسية مشروع كبير يتطلب تخطيطًا دقيقًا. لا تنخدع بالخيارات الرخيصة التي لا تلبي احتياجاتك، ولا تسعى وراء إنتاج طاقة عالية دون تفكير فتُهدر أموالك. اقرأ هذه المقالة عدة مرات، أو ببساطة أرسلها إلى شخص خبير ليساعدك في حساب التكاليف.

في النهاية، تركيب النوع المناسب يوفر المال ويحافظ على البيئة، بينما تركيب النوع الخاطئ سيجعلك إما تندم على عدم امتلاك ما يكفي أو تندم على إنفاق الكثير.

يرجى الاتصال بسيمون على الفور لمناقشة مشروعك:

• WeChat: TY530643572

• رقم الهاتف: +86 137 1166 004