حاسبة عدد الألواح الشمسية

الشرح النظري

تعريف ساعات الذروة الشمسية

الإشعاع الشمسي يتغير خلال اليوم. تجمع «ساعات الذروة الشمسية» PSH الطاقة اليومية الساقطة على متر مربع وتعبر عنها كعدد ساعات مكافئة بإشعاع 1000 W/m². فإذا كانت PSH = 5.5 فهذا يعني أن كل 1 kWp من الألواح ينتج نظريًا 5.5 kWh يوميًا قبل الخسائر. تخيل دلوًا يمتلئ بالمطر بمعدل متغير: PSH هو عدد الساعات التي كان فيها المطر بأقصى غزارة ليملأ الدلو نفسه.

الخسائر ونسبة الأداء

لا تتحول كل الطاقة المتاحة إلى كهرباء مفيدة. تذهب أجزاء في: ارتفاع حرارة الخلايا (نحو 0.3–0.4% لكل درجة فوق 25°C)، والأتربة والتظليل، وعدم تطابق الألواح، وفقد الكابلات DC وAC، وكفاءة الإنفرتر (96–98%)، وفقد البطارية إن وُجدت. مجموعها يُلخص بنسبة الأداء PR، وهي في الأنظمة الجيدة بين 0.70 و0.85؛ والقيمة الافتراضية هنا خسائر 25% أي PR = 0.75.

معادلة التحجيم

قدرة المصفوفة kWp = E·(1 + هامش) / (PSH·PR). ثم عدد الألواح N = ⌈ kWp·1000 / W_panel ⌉ بتقريب لأعلى. بعد التقريب تكون القدرة الفعلية أعلى قليلًا ويزداد الإنتاج المتوقع. والمساحة تساوي عدد الألواح × مساحة اللوح. ويؤخذ الهامش لأن الاستهلاك ينمو، ولتعويض سنوات التدهور (≈0.5% سنويًا).

الافتراضات والحدود

هذا تقدير أولي. لا يراعي التظليل التفصيلي، ولا زاوية الميل والاتجاه، ولا تغير الإشعاع بين الفصول (الشتاء أقل بكثير)، ولا حدود الإنفرتر (نطاق MPPT وجهد وتيار الدخل) ولا ترتيب الأوتار. كما أن نظام الشبكة (on-grid) يختلف عن المعزول (off-grid) في الخسائر ومتطلبات التخزين. ولا يغني هذا الحساب عن دراسة موقع حقيقية ومحاكاة بيانات إشعاع فعلية.

الأخطاء الشائعة

استخدام قيمة الإشعاع اليومي بوحدة مختلفة (kWh/m²/day تساوي PSH فقط عند 1 kW/m² مرجعي)، ونسيان خسائر النظام، واختيار قيمة PSH صيفية لحساب نظام معزول يعتمد عليه شتاءً، وتجاهل أن الألواح تنتج في النهار فقط فيلزم تخزين أو خطة استهلاك نهاري.

اعتبارات التصميم بعد التقدير

بعد معرفة العدد التقريبي تُوزَّع الألواح على أوتار بحيث يقع جهد الوتر في نطاق MPPT للإنفرتر في أبرد وأحر درجة حرارة للموقع (جهد الدارة المفتوحة يرتفع بالبرد وجهد التشغيل ينخفض بالحر). كما يُراعى فاصل بين الصفوف لتفادي التظليل بينها، وطريقة التثبيت وحمل الرياح، وسهولة التنظيف والصيانة. وفي الأنظمة المتصلة بالشبكة تُراجَع اشتراطات الجهة المشغلة لحدود التصدير والحماية وعداد الاتجاهين.

المعادلات المستخدمة

تعريف الرموز والوحدات

تعمّق أكثر