تعرف على أهم مميزات مشروع الطاقة الشمسية

لمن دخل هذا المقال بحثا عن أفضل متخصص في مشروعات الطاقة الشمسية؛ فإن افضل متخصصين بهذا المجال من وجهة نظرنا هم:

تواصل مباشر بالضغط هنا

أما من يبحث عن معلومات وتفاصيل تفيده بهذا المجال فإننا نسرد لكم أدناه المعلومات التي نأمل ان تفيدكم وتشبع تطلعاتكم:

مزايا مشروع الطاقة الشمسية

انتشر في الأونة الأخيرة  استخدام الطاقة الشمسية كبديل آمن في أنحاء المملكة مما دفع الكثيرين للتفكير في القيام بعمل مشروع الطاقة الشمسية سواء في منزله, أو حتى في المصانع والشركات, فهي توفر الكثير من المال, كما إنها أمنة تماما, ومخاطرها تكاد تكون معدومة, فستريحك لمدة تزيد عن 20 عاما من إنفاق أي أموال آخرى للكهرباء, ولا لتصليحها أيضا.

مميزات الطاقة الشمسية

استخدام الطاقة الشمسية كبديلا أسهل, وأوفر للكهرباء أنتشر كثيرا في الأونة الأخيرة, ولكن ما هي الميزات التي سنحصل عليها من ذلك, وهي:

• التقنيات التي تستخدم في هذا النوع من الطاقة المتجددة بسيطة نسبياً عند مقارنتها بالتقنيات التي تستخدم في مصادر الطاقة الأخرى مثل الرياح.
• اسعار بطاريات الطاقة الشمسية في السعودية منخفضة, ومتوفرة بكثرة.
• تساعد الطاقة الشمسية في توصيل الطاقة إلى المناطق النائية والبعيدة والتي لا تصل لها أعمدة توليد الطاقة الكهربائية.
• تعتبر الطاقة الشمسية مصدراً آمناً بيئياً، كما أنها طاقة صديقة للبيئة فلا تُحدث أي شكل من أشكال تلوث الجو، وذلك يجعل منها محافظة على البيئة والحياة البيئية بشكل عام.
• تعتبر مصدراً دائماً للطاقة، فلا تفنى إلا عند فناء العالم.
• لا يلزم لإنتاج هذه الطاقة استخدام أي نوع من الوقود مما يجعلها مصدر قليل التكلفة.
• يمكن استخدام مكيفات الطاقة الشمسية في السعودية كبديل آمن عن المكيفات العادية, وبتكلفة أقل.
• يمكن تركيبها في أي مكان تُغطّيه أشعة الشمس بشكل مباشر، للاستفادة من أشعة الشمس لتوليد الطاقة من ألواح الطاقة الشمسية.
• لا تحتاج في الغالب هذه الطاقة إلى الكثير من القطع المتحركة لإنتاجها.
• بناء المحطة الشمسية وتشغيلها لا يتطلب وقتاً كبيراً لأنها تعتمد على خلايا بسيطة ولا تتضمن أى أجزاء متحركة.
• المحطات الشمسية لا تحتاج لصيانة طوال فترة تشغيلها، ولا تتطلب سوى تنظيفها وبالتالى لا تتطلب تكلفة للصيانة أو التشغيل.
• لا تتأثر بالأحوال الجوية أو بتغيرات الطقس أو الأحوال المحيطة، وتكون الطاقة الكهربائية المنتجة في أعلى قيمة لها فى فترة الظهيرة متزامنة مع القيمة العظمى للأحمال الكهربائية.
• يمكن بيع الفائض من الطاقة المولدة لوزارة الكهرباء.
• تجنب فواتير الاستهلاك العالية لمدة تصل إلى 50 عاما خاصة بعد زيادة أسعار الكهرباء.

ربما تفيدك قراءة: أفضل أنواع الرخام التركي الابيض

دراسة جدوى مشروع الطاقة الشمسية للمنازل

تكلفة الطاقة الشمسية للمنازل هي تكلفة تلبية احتياجات المنزل من الطاقة باستخدام الطاقة الشمسية أو حتى جزأ منها, ويمكن حصرها فيما يلي:

معدات الطاقة الشمسية:

لمعرفة تكلفة مشروع الطاقة الشمسية يجب أولا معرفة معدات الطاقة الشمسية, وهناك نوعان أساسيان من الألواح المستخدمة وهما الألواح الأحادية ” مونو” والألواح المتعددة الكريستالات “بولي” أما الفرق بينهما فهو:

 أن الألواح الأحادية تعمل بكفاءة أكبر في المناطق الباردة مقارنة بالألواح متعددة الكريستالات التي تعمل بكفاءة أكبر في المناطق الحارة لذا هذا النوع يعتبر الأكثر استخداماً في مناطق الدول العربية ولحسن الحظ فإنّه أقل سعراً من نظيره, لذلك تكون  تكلفة الطاقة الشمسية للمزارع أكبر منها في المنازل.

وتترواح قدرة اللوح الواحد الإنتاجية بين 100 و 350 وات، أما الألواح الأكثر استخداماً فهي التي تنتج الـ 250 وات.

 أما اسعار الواح الطاقة الشمسية سعر اللوح ذات قدرة 250 وات ومن نوع متعدد الكريستالات فيترواح بين الـ130 دولار و200 دولار لكل لوح شمسي إلا أن السعر قد يتفاوت ويتبدل بحسب معايير أخرى ومنها نذكر اسم الشركة المنتجة، وجودة الألواح وحتى ايضاً شروط الضمان.

وهنا علينا أن نذكر أن 4 من الواح الطاقة الشمسية مجتمعة يمكنها أن تولد واحد كيلو وات، لذا فإن تكلفة واحد كيلو وات تتراوح بين 520 دولار و 800 دولار.

 أما تكلفة الوات الواحد من الكهرباء في الطاقة الشمسية فهو تقريباً 1.6 دولار وهذا الرقم يتناقص مع التطور المستمر الذي يحدث في هذا المجال. في حين حساب تكلفة الطاقة الشمسية للمنازل فهي 200 كليلو وات أي تقريباً 2400 دولار، والجدير ذكره أن هذه التكلفة ليست بسيطة إلا أنها تدوم لمدة 20 سنة.

أي أنك كشخص لن تدفع فاتورة الكهرباء لمدة 20 سنة إضافة إلى كون أسعار تجهيزات الطاقة الشمسية قد انخفضت من 6000 دولار إلى 1500 دولار.

قوانين حساب الطاقة الشمسية

للطاقة قانون فيزيائي ممثل بعلاقة رياضية كالآتي : E=M.C^2، ويوضح رمز E  مقدار الطاقة، ورمز M مقدار كتلة الجسم المطلوب قياسه طاقته، ورمز C سرعة الضوء في الفراغ” وهي قيمة ثابتة”. وتقدر كمية الطاقة باستخدام إحدى الوحدات الآتية: الجول، والإرج، والكيلوواط ساعة، والحصان.

وقد جاء في بحث عن الطاقة الشمسية أنه يمكن حساب كمية الطاقة المستهلكة في اليوم وذلك بتطبيق المعادلات التالية:
العدد × قدرة الجهاز × ساعات العمل
مثال :
3 لمبات × 5 وات × 6 ساعات = 90 وات
1 تلفاز × 80 وات × 6 ساعات = 480 وات
1 ريسيفر × 20 وات × 6 ساعات = 120 وات
نجمع 90 + 480 +120 = 690 وات في اليوم
إذن إجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم هي 690 وات.

ربما تفيدك قراءة: أهم خطوات استيراد الرخام الصناعي

وبطبيعة الحال يوجد فاقد أثناء تركيب مشروع توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية, والفاقد قد يصل الى 30% بسبب التوصيل وجودة الأسلاك ومقاومة البطاريات المستخدمة وكذلك كفاءة الألواح الشمسية, وعليه فإنه يجب إضافة هذا الفاقد لإجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم وذلك بتطبيق المعادلة التالية :
إجمالي الطاقة المرادة = إجمالي الطاقة المستهلكة في اليوم × 1.3
ولتطبيقها على مثالنا:  فإن الطاقة المراد توليدها = 690×1.3 = 897 وات

لمعرفة طاقة مشروع الواح الطاقة الشمسية يجب قسمة الطاقة المراد توليدها على معدل الإشعاع الشمسي في اليوم للمنطقة التي سيتم تركيب الألواح فيها, فمثلا صنعاء يساوي معدل الاشعاع الشمسي فيها إلى 6.3 وهو من أعلى النسب في العالم.
إذن طاقة الألواح اللازمة = 897 ÷ 6.3 = 142.38 وات>

عدد الألواح = طاقة الألواح اللازمة ÷ قدرة اللوح الذي نريد شراءه>
فمثلا اذا أردنا شراء ألواح 100 وات,

فإن عدد الألواح الشمسية = 142.38÷100 = 1.42 يساوي تقريبا 2 ألواح ابو 100وات أو لوح ابو 150 وات

سعة البطاريات (أمبير)= { (الطاقة المراد توليدها × عدد الأيام المغيمة (التي سينقطع فيها شحن الألواح) 1.3 × (ضروري ابقاء 30% من سعة البطاريات للحفاظ عليها) }÷ الفولتية

فمثلا سعة البطاريات في مثالنا السابق على افتراض أن فولتية النظام 12 فولت =
(897× 2 “افتراض ان الغيوم ستكون لمدة يومين”
× 1.3) ÷ 12= 1166÷12 = 97 أمبير

عدد البطاريات= سعة البطاريات ÷ حجم البطارية المراد شراؤها
إذن عدد البطاريات في مثالنا 97 ÷ 50 أمبير = 1.9 ويساوي تقريبا بطاريتين أبو 50 أمبير أو بطارية أبو 100 أمبير. على أن يكون نوع البطارية بطاريات جل في السعودية .

حجم المنظم الشمسي 

يتم حسابه كالتالي :

عدد الألواح المخطط تركيبها في المنظومة × Isc) أعلى أمبير شحن للوح(

ففي مثالنا

حجم المنظم الشمسي = 1 × 8.5 = 10 أمبير تقريبا
ويفضل مضاعفة الحجم لأخذ الاحتياط في المستقبل إذا أردنا توسيع المنظومة للعمل لوقت أطول أو لإضافة أجهزة أخرى.

أخيرا وليس آخرا أسلاك التوصيل بين الألواح والمنظم الشمسي وبين المنظم والبطاريات< حيث يتم اختيار مقطع السلك بناء على قدرة الألواح وفولتيتها وتيار الشحن وكذلك طول المسافة بين الألواح والمنظم الشمسي.
1متر إلى 5 أمتار = 2×4ملليمتر
6متر إلى 10أمتار = 2×6 ملليمتر
11 الى 15متر = 2×8 ملليمتر
16 الى 20متر = 2×10 ملليمتر
فكلما كبرت المسافة زاد مقطع السلك وكلما زاد مقطع السلك كلما قل فقدان الفولتية في السلك وزادت كفاءة الشحن, (وزادت التكلفة طبعا( ولذلك مقطع السلك عامل مهم جدا في الطاقة الشمسية ويفضل أن لا تزيد المسافة عن 10 أمتار. آخرا حجم المحول (من البطارية إلى 220 فولت)
يعتمد حجم المحول (the inverter) على إجمالي قدرة الأجهزة وقت الذروة

ففي مثالنا

 3 لمبات × 5 وات + 1 تلفاز × 80 وات +
1 ريسيفر × 20 وات = 115 وات

ويجب أخذ 30% كعامل كفاءة لأداء المحول احتياطا
وتختلف باختلاف شركة التصنيع وكفاءتها
إذن حجم الانفراتر= 115 × 1.3 = 150 وات تقريبا

ويجب الأخذ بالحسبان قدرة الانفراتر على إمكانية إعطاء بدء تشغيل عالي في حالة تم استخدامه لتشغيل ثلاجة, تلفاز قديم , دينمو …إذن نحتاج
لوح 150 وات.
بطارية  100 أمبير.

منظم شمسي 10 أمبير.
أسلاك التوصيل.
الانفراتر بقدرة 150 وات أو أكثر

ربما تفيدك قراءة:  كيفية تسويق الرخام بالخطوات

تكلفة مشروع الطاقة الشمسية في السعودية

تقدر التكلفة بحوالي 2400 دولار, والتكلفة ليست بسيطة ولكن يجب أن نأخذ في حسباننا أن النظام الشمسي يعيش أكثر من 25 سنة وتقريبا لا يحتاج إلى صيانة فستظل 25 سنة لا تدفع فاتورة الكهرباء مع العلم أن سعر الكهرباء في تزايد, وتعد أيضا تكلفة انشاء مصنع الواح طاقة شمسية مرتفعة, ولكن تجني عائدا كبيرا جدا, فهذه الطاقة انتشرت بشكل كبير, ومازالت تتوسع أكثر فأكثر.

استخدامات الطاقة الشمسية

لا شك أن الطاقة الشمسية هي أهم مصادر الطاقة المتجددة، كما أنها المصدر الأساسي للطاقة على هذا الكوكب، عدا عن كونها السبب في إنتاج الطاقة التي تعرف باسم طاقة الكتلة الحيوية والتي توجد في أجسام الكائنات، كما أن لها الكثير من الاستخدامات الأخرى توضح لنا اهمية الطاقة الشمسية, ومنها:

تسخين الماء:

 يعتبر تسخين الماء من أكثر استخدامات الطاقة الشمسية انتشاراً، والذي يستخدم عادة في المنازل، ويعد من الوسائل المفيدة في فصل الشتاء، والتي توفر على الأفراد التكلفة الكهربائية في تسخين الماء؛ لأن أنظمة الألواح الزجاجية للطاقة الشمسية تعتمد على تخزين الطاقة الحرارية لأطولِ فترة زمنية ممكنة، مما يساهم في توفير الماء الدافئ والمناسب للاستخدامات المنزلية العامة.

التدفئة:

 تعتبر الطاقة الشمسية من وسائلِ التدفئة القديمة، والتي اعتمد عليها الناس منذ العصور القديمة، لذلك تم استخدام الطاقة الشمسية كوسيلةٍ من وسائل التدفئة، وتساهم الطاقة الشمسية المخزنة أثناء النهار في المحافظة على توازن حرارة الجسم في الليل، وخصوصاً عند انخفاض درجات الحرارة مساء عند اقتراب حلول فصل الشتاء، لذلك يحرص الناس في نهار فصل الشتاء على فتح النوافذ للسماح لأشعة الشمس في المرور من خلالها، حتى تساعد على تدفئة المنزل ليلاً

توليد الطاقة الحرارية:

 من أكثر المجالات شيوعاً لاستغلال الطاقة الشمسية هو تحويلها إلى مصدر للطاقة الحرارية، وتتم هذه العملية عبر مشروع صناعة الواح الطاقة الشمسية, فيتم وضع مجموعة من الألواح الشمسية والتي تحتوي على طبقة معدنية سوداء، مُغطّاة بلوح أو اثنين من الزجاج، حيث يتم تسخينها عند تعرضها المباشر لأشعة الشمس، ويتم نقل الحرارة المخزنة في الطبقة المعدنية السوداء إلى الوسط الملامس لها في الأسفل سواء كان هواء أو ماء، والتي يتم استخدامها بشكل مباشر أو قد يتم نقلها إلى وسط آخر ليتم تخزينها واستخدامها في الليل, وهذا يفسر كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل؟,  وفي فترات غياب أشعة الشمس، وتُستخدم الطاقة الحرارية الناتجة في سخّانات المياه الشمسية والتدفئة المركزية في المنازل عند سريان المياه الساخنة في أنابيب التدفئة في الأرضيات والأسقف

ربما تفيدك قراءة: أهم 7 خطوات لنجاح مشروع الرخام

جهاز توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية:

يمكن استخدام الطاقة الشمسية والإشعاع الشمسي في إنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة الخلايا الشمسية (الخلايا الكهروضوئية)، وتعمل هذه الخلايا على توليد جهد كهربائي صغير عند تعرضها لأشعة الشمس بشكل مباشر، حيث تحتوي الخلايا الشمسية على مواد شبه موصلة (مثل السليكون) والتي تعمل على تحويل الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كهربائية، ويمكن للخلية الشمسية المنفردة أن تولد 2 واط من الكهرباء فقط، وبجمع أكثر من خلية شمسية على شكل مجموعات تسمى (مصفوفات) والقادرة على توليد مئات أو حتى آلاف الكيلوواط من الطاقة الكهربائية لتشغيل المصانع وتزويد التجمعات السكانية بالكهرباء, وتصلح لفكرة مشروع الطاقة الشمسية.

تحلية المياه:

 قام فريق من مركز (نويت) بتطوير نظام لتحلية المياه بواسطة الطاقة الشمسية، باستخدام تقنية النانو، حيث يتم تحلية المياه عن طريق فصل مجرى الماء البارد والماء الساخن بغشاء رقيق، ويتم سحب بخار الماء عبر هذا الغشاء من الجانب الساخن إلى البارد وتصفية جزيئات الملح المُذابة فيه، وتم تطوير النظام بإضافة المزيد من الأغشية وجزيئات نانو الكربون الأسود التي تحوّل طاقة ضوء الشمس إلى حرارة، والتي تقوم أيضاً بتسخين الغشاء الفاصل، وبالتالي لا يحتاج هذا الغشاء إلى المزيد من الإمدادات الثابتة للمياه الساخنة، حيث يتم تسخين الغشاء مباشرة عن طريق أشعة الشمس، ولا يحتاج لطاقة لتسخين المياه.

وبذلك يعد هذا النظام بكامل مكوناته موفّراً أساسياً للطاقة بحيث يعتمد على وجود ألواح الطاقة الشمسية، حيث يحتاج فقط إلى مضخة لدفع الماء السائل خلال العملية، واستطاع القائمون على النظام من زيادة كفاءته عن طريق زيادة تركيز أشعة الشمس، حيث قاموا باستخدام عدسة لتركيز الأشعة الشمسية بمقدار 25 مرة ووصلت الطاقة الناتجة إلى 17.5 كيلو واط لكل متر مربع من مساحة الأشعة الشمسية المركّزة، وبالتالي ارتفع إنتاج الماء بنحو ستة لترات لكل متر مربع في الساعة.

فوائد الطاقة الشمسية

لا يخفى على أحد مدى فائدة الشمس والطاقة الشمسية بالنسبة للإنسان، فاستخدمت منذ القدم في شكلها المباشر في العديد من التطبيقات، ومن أشهر هذه التطبيقات تجفيف المحاصيل الزراعية، وتدفئة المنازل، كما أن أشعة الشمس استخدمت قديماً في إشعال النار من قبل العديد من الحضارات والشعوب, وتوسعت في إنتاجها شركات الطاقة الشمسية في السعودية ولها الكثير, والكثير من الفوائد, مثل:

• تعمل على توفير الأموال الهائلة التي تستخدم لشراء الوقود اللازم لتوليد الكهرباء.
• المحطات الشمسية صديقة للبيئة ولا يصدر منها أي عوادم تلوث الهواء.
• من خلال استخدام الألواح الشمسية يمكننا توليد الكهرباء من مصدرنا الخاص، وبالتالي سيتيح لنا التخلي عن شبكة الكهرباء العامة، وبعبارة أخرى، لن نكون محتاجين لشركات الكهرباء في توفير الطاقة الكهربائية، كما لن نكون مضطرين لدفع فواتير الكهرباء.
• الحصول على الطاقة الشمسية لن يتطلب لاحقا الكثير من أعمال الصيانة، حيث سيتم تركيب الألواح أو الاحواض الشمسية مرة واحدة، وبعدها ستعمل بأقصى كفاءة ممكنة، ويبقى لدينا القليل فقط لنفعله للمحافظة على انتظام عملها.
• الطاقة الشمسية منتج صامت للطاقة، فبالتأكيد لا تتسبب ألواح الخلايا الشمسية بأية ضوضاء عندما تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.
• مستلزمات الطاقة الشمسية غير ظاهرة تقريبا، خصوصا عند استخدام الألواح الشمسية التي يتم نصبها على أسطح المباني.
• العديد من الحكومات في جميع أنحاء العالم تقدم حوافز سخية وحسومات نقدية فيما يتعلق بتركيب الألواح الشمسية وأنظمة تسخين الماء بطاقة الشمس.
• كما أن حكومات مختلف الدول تدرك أهمية انتاج الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة للعالم بأسره، وتتقبلها كأفكار جذابة كما أنها ممكنة على صعيد الأفراد.
• في حال كنا ننتج ما يكفي من الكهرباء الشمسية، أو في حال لم نكن نستخدم كل الكهرباء المنتجة، يمكننا بيعها إلى شركات الخدمات للحصول على رصيد من الكهرباء، لكن هذا أمر نادر الحدوث في أغلب الأحيان، إلا في حالات خاصة كالسفر في إجازة خارج المنزل لأسبوع أو اثنين، حيث أن الألواح الشمسية ستستمر في إنتاج طاقة كهربائية لن يستخدمها أحد.
• تستطيع المنشآت الضخمة لإنتاج الطاقة الشمسية أن تنتج الطاقة الشمسية بغض النظر عن حالة الطقس، سواء كان مشمسا أم لا، مما يجعلها مستدامة ويمكن الاعتماد عليها لإنتاج الكهرباء، فعادة ما تكون هذه المنشآت حرارية حيث تقوم بتخزين الحرارة المتولدة، حيث تقوم باستخدامها في حال لم يكن الجو مشمسا.

ما يزال التقدم في تكنولوجيا الطاقة الشمسية مستمرا لجعلها أكثر فاعلية من الناحية الاقتصادية، وبالإضافة إلى الانخفاض في تكلفة تركيب مستلزمات الطاقة الشمسية، سيجعل ذلك تكلفة الطاقة الشمسية تستمر في الانخفاض لتصبح قريبة من تكلفة الكهرباء التقليدية أو المنتجة من الوقود الاحفوري.

مخاطر الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية صديقة للبيئة, ولا يوجد لها أي مخاطر على صحة الإنسان, ولا على البيئة من حولنا, ولكن توجد عيوب قليلة جدا يمكن حصرها فيما يلي:

• تعتبر تكلفة إنشاء أنظمة أشعة الطاقة الشمسية مرتفعةً جداً، لذلك لا يفضل العديد مِن الأشخاص استخدامها في الأمور الشخصية كالاستخدام المنزلي.
• لا يمكن الحصول على الطاقة الشمسية إلا في فترة النهار، لذلك لا يمكن استخدامها، أو الاعتماد عليها أثناء الليل.
• في الأجواء الضبابية والماطرة تقل كفاءة استخدام الطاقة الشمسية كمصدرٍ من مصادرِ توليد الطاقة.
• يجب الحرص على تنظيفِ ألواح الطاقة الشمسية باستمرار، وإزالة الأتربة أو الأشياء التي تحجبها عن أشعة الشمس.

في النهاية يجب معرفة أنه إذا تم استغلال هذه الطاقة بالشكل الجيد فإنها ستكون قادرة على تلبية جميع احتياجات الطاقة المستقبلية, حيث مكن استغلاله في العديد من المجالات عن طريق تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة مثل الطاقة الحرارية والكهربائية.

المصدر: المستشار لتطوير الأعمال