ما الذي يمكن توقعه من مصفوفة بقدرة 5 كيلوواط، وكيفية تحديد حجم البطاريات والتكاليف والنصائح الواقعية لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية على السطح

غالبًا ما يتم تصوير نظام الطاقة الشمسية بقدرة 5 كيلوواط على أنه "المكان المثالي" لمنازل الأسرة الواحدة - وهو كبير بما يكفي لإحداث تأثير كبير في فاتورة الكهرباء الشهرية، ولكنه صغير بما يكفي ليتناسب بشكل مريح على سطح منزل نموذجي ويظل في متناول العديد من أصحاب المنازل. الإجابة الصادقة على ما إذا كان نظام 5 كيلوواط يمكن أن يدير منزلاً هو: هذا يعتمد. يستعرض هذا المقال ما يمكن أن تنتجه مصفوفة بقدرة 5 كيلوواط، وكمية الكهرباء التي تنتجها عادة، ومتى ستظل بحاجة إلى الشبكة أو البطاريات، والخطوات العملية لتحقيق أقصى قيمة من التركيب.

ما معنى "5 كيلوواط" بلغة بسيطة

A نظام شمسي بقدرة 5 كيلوواط يشير إلى ذروة قدرة التيار المستمر للألواح الكهروضوئية (PV) عندما تكون الظروف مثالية. لا يعني هذا التصنيف أن النظام يوفر 5 كيلوواط باستمرار، فالإنتاج يختلف حسب زاوية الشمس والغيوم والموسم وكفاءة النظام (الألواح والعاكس وخسائر الأسلاك). هناك قاعدة مفيدة مستخدمة في جميع أنحاء الصناعة تضاعف حجم النظام في "ساعات ذروة الشمس" اليومية الفعالة وعوامل الكفاءة في العالم الحقيقي لتقدير إنتاج الطاقة اليومي. وباستخدام مثال متحفظ (5 كيلوواط × 5 ساعات ذروة الشمس × 80% كفاءة النظام ~ 80%)، يمكن لنظام 5 كيلوواط أن ينتج ما يعادل 20 كيلوواط/ساعة في اليوم في المتوسط في ظل ظروف جيدة. وهذا خط أساس مفيد للتخطيط.

كيف يتراكم هذا الإنتاج مقابل الاستخدام المنزلي المعتاد

يختلف متوسط استخدام الكهرباء المنزلية بشكل كبير حسب البلد والمناخ ونمط الحياة. في الولايات المتحدة، على سبيل المثال، تستخدم المنازل النموذجية ما يقرب من 800-900 كيلوواط/ساعة شهرياً (حوالي 26-30 كيلوواط/ساعة في اليوم) في المتوسط، على الرغم من أن المناطق الأكثر برودة أو أكثر حرارة مع التدفئة الكهربائية أو التكييف الثقيل يمكن أن تستهلك أكثر من ذلك بكثير. وهذا يعني أن نظامًا بقدرة 5 كيلوواط ينتج حوالي 20 كيلوواط/ساعة في اليوم سيغطي جزءًا كبيرًا من الاحتياجات اليومية للمنزل العادي - ولكن في كثير من الحالات لن يلبي 1001 كيلوواط/ساعة من الاستهلاك على مدار السنة دون تخزين أو دعم الشبكة.

ما يمكن لنظام 5 كيلوواط تشغيله، عملياً

مع توفر حوالي 20 كيلوواط ساعة في اليوم، تشمل الأحمال النهارية النموذجية التي يمكنك تشغيلها بشكل مريح الأضواء ومعظم أجهزة المطبخ والثلاجات وأجهزة التلفاز والتشغيل المتواضع للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء أو المضخة الحرارية إذا كان الاستخدام محدودًا. يمكن أن تستهلك الأحمال الكبيرة والمستمرة - سخانات المياه الكهربائية أو مجففات الملابس عالية الطلب أو أوقات التشغيل الطويلة من الهواء المركزي في الصيف - هذه الميزانية اليومية بسرعة. بالنسبة للأسر التي ترغب في الخروج عن الشبكة أو تشغيل الدوائر الكهربائية الحرجة خلال الليل, تخزين البطاريات مطلوب ويجب أن يكون حجمه مدروساً بعناية.

البطاريات: كم عددها وما سعتها؟

إذا كان هدفك هو تغطية 24 ساعة خارج الشبكة أو الخروج من انقطاع التيار الكهربائي، فستحتاج إلى تخزين حجم التخزين بما يتناسب مع استهلاكك اليومي، مما يسمح بعمق التفريغ (DoD) وخسائر رحلة ذهاباً وإياباً للعاكس. على سبيل المثال، لدعم 20 كيلوواط/ساعة من الاستخدام اليومي بنظام بطارية تشعر بالراحة عند تفريغها إلى 80% DoD، ستحتاج إلى ما يقرب من 25 كيلوواط/ساعة من سعة البطارية القابلة للاستخدام (20 ÷ 0.8 = 25). قد يعني ذلك وحدات بطارية معيارية متعددة أو بنك واحد أكبر. عملياً، يختار معظم مالكي المنازل بطارية أصغر حجماً للاحتياجات الليلية والأحمال الحرجة - الثلاجة والأضواء والاتصالات - بدلاً من تغطية يوم كامل، لأن البطاريات تضيف تكلفة مادية.

كم عدد اللوحات التي ستحتاجها؟

تختلف طاقة اللوحة، ولكن الوحدات السكنية الحديثة عادةً ما توفر ما بين 300 واط و410 واط لكل لوحة. تقدير سريع: نظام بقدرة 5,000 واط مقسومًا على 300 واط لكل لوحة يساوي تقريبًا 17 لوحة؛ استخدام وحدات 410 واط يقلل العدد إلى حوالي 12-13 لوحة. ويؤثر اختيار الألواح على مساحة السقف وجمالياته وتكلفته - عادةً ما تكون الألواح ذات القدرة الأعلى واط أغلى قليلاً ولكنها تتطلب ثقوباً أقل في السقف.

التكلفة النموذجية والحوافز (ما يجب أن تتوقع دفعه)

تختلف تكاليف تركيب أنظمة الطاقة الشمسية السكنية حسب المنطقة والقائم بالتركيب واختيار اللوحة وخصائص الموقع (تعقيد السقف وتكاليف التصاريح والتوصيل البيني). على سبيل التقريب، غالبًا ما تقع الأنظمة المركبة بالكامل بقدرة 5 كيلوواط في الولايات المتحدة في نطاق منخفض إلى متوسط خمسة أرقام. بعد الحوافز الفيدرالية والمحلية المتاحة، يمكن أن تكون التكلفة الصافية لمالك المنزل أقل بكثير. تتغير برامج الحوافز والائتمانات الضريبية بمرور الوقت، لذا تحقق من السياسات المحلية والوطنية الحالية وبرامج المرافق قبل وضع الميزانية - فقد تؤثر بشكل كبير على الاسترداد والعائد على الاستثمار.

هل نظام 5 كيلوواط هو الخيار المناسب لك؟

اطرح على نفسك هذه الأسئلة:

• ما هو متوسط استهلاكك الشهري للكهرباء (راجع الفواتير الأخيرة)؟

• هل ترغب في الحصول على طاقة احتياطية كاملة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، أم تخفيض الفاتورة أثناء النهار فقط؟

• هل اتجاه سطح منزلك وتظليله مناسبان للطاقة الشمسية؟

• هل الحوافز المحلية أو قواعد القياس الصافي تجعل الأنظمة الأصغر حجماً أكثر أو أقل اقتصادية؟

يعد النظام بقدرة 5 كيلوواط مثاليًا للأسر ذات الاستهلاك المتواضع إلى المتوسط التي ترغب في تعويض الاستخدام النهاري وتقليل الفواتير دون الحاجة إلى دفع مبلغ كبير مقدمًا. أما بالنسبة للأسر الأكبر حجمًا أو الكهرباء الكاملة (السيارات الكهربائية أو المضخات الحرارية) أو أحمال التدفئة الشتوية العالية، فقد يكون من الأفضل استخدام نظام أكبر أو نهج مرحلي.

نصائح عملية لزيادة القيمة إلى أقصى حد

1. التدقيق وخفض الطلب أولاً. يقلل التحول إلى كفاءة الطاقة (مصابيح LED، وأجهزة تنظيم الحرارة الذكية، والأجهزة الفعالة) من حجم النظام الذي تحتاجه لتحقيق نفس التعويض.

2. حدد وقت مهامك ذات الأعباء الكبيرة. قم بتشغيل غسالات الأطباق والغسيل وشحن السيارات الكهربائية خلال الساعات المشمسة لاستخدام إنتاج الطاقة الشمسية مباشرةً.

3. ضع في اعتبارك بطارية ذات حجم مناسب. إذا كان الهدف هو المرونة بدلاً من الاستقلالية الكاملة خارج الشبكة، فغالباً ما توفر بطارية بحجم مناسب للأحمال الحرجة طوال الليل أفضل تكلفة/فائدة.

4. اختر عمال التركيب بعناية. احصل على العديد من عروض الأسعار، وتحقق من المراجع المحلية، وقم بتقييم الضمانات (اللوحات، والعاكس، والعمالة).

5. التخطيط للنمو. إذا كنت تتوقع إضافة سيارة كهربائية أو تدفئة كهربائية، فضع في اعتبارك الأسلاك وسعة العاكس التي تسمح بالتوسع المستقبلي دون استبدال النظام بالكامل.

الخلاصة النهائية

يمكن لنظام طاقة شمسية بقدرة 5 كيلوواط أن يقلل بشكل مفيد من فواتير الكهرباء للأسرة ويغطي حصة كبيرة من الاستهلاك النهاري لمنزل متوسط، ولكنه نادراً ما يكون حلاً واحداً يناسب الجميع لتحقيق الاستقلالية الكاملة في مجال الطاقة. تأتي القيمة الحقيقية من مطابقة حجم النظام مع أنماط الاستهلاك الفعلية، والجمع بين الطاقة الشمسية وكفاءة الطاقة، واختيار التخزين الذي يتماشى مع أهداف المرونة الخاصة بك. تحدث مع فنيي التركيب المحليين ذوي السمعة الطيبة، وقم بإجراء الحسابات بناءً على فواتيرك، وصمم نظاماً يتسم بالمرونة - فهذا هو أنظف طريق لنظام يوفر المال ويناسب نمط حياتك.