اخطاء شائعة عند تنفيذ منظومة الطاقة الشمسية

أخطاء شائعة عند إستخدام الطاقة الشمسية

تزايد إستخدام الطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة بعد إرتفاع أسعار الكهرباء أمر إيجابي, لكن هناك أخطاء يرتكبها البعض تسبب تقليل كفاءة وعمر المنظومة الشمسية

 سأشرح لكم أهم هذه الأخطاء و طرق تجنبها:

1- ربط أحمال التي تعمل بجهد مستمر DC بالبطارية مباشرتا بدون فصل الحمل عند إنخفاض جهد البطارية

كثير من أدوات الكهربائية في البيت تعمل بجهد مستمر (DC) مثل راديو, حاسوب المحمول, بعض أنواع من التلفزيونات و الشاشات LED و LCD و ... الخ, لذا البعض يقوم بربط هذه الأحمال مباشرتا على البطارية بدون إستخدام إنفرتر و هذا الأمر جيد جدا لأن الإنفرتر يهدر جزء من الطاقة, لكن الشيء الذي لم يتم أخذها بنظر الإعتبار هو أن في حال إنخفاض جهد البطارية لو إستمريت في إستخدام البطارية سوف يقل عمر البطاريةبشكل كبير. لذا يجب عليك ربط أحمال المستمرة على نقطة (Load) في منظم الشحن و إختيار حالة تشغيل الدائم (لأن منظم الشحن غالبا يقومبتشغيل الحمل في الليل فقط تلقائيا لكن يمكن ضبط الإعدادات كي يشغله 24 ساعة), الفائدة من هذا الأمر هو أن منظم الشحن يمتلكخاصية Low battery power cutoff  فلو إنخفض مستوى البطارية يطفي الحمل تلقائيا و لا يسمح لك بتشغيل أي حمل و هذا يساعد فيحماية البطارية من التلف.

علما بأن الإنفرتر نفسة أيضا يحتوي على منظومة داخلية لتوقف عن العمل عند إنخفاض البطارية.

2-ربط الإنفرتر على منظم الشحن

البعض يقوم بربط سلكي + و - الخاص بالإنفرتر على مخرج Load في المنظم الشحن و هذا الأمر خاطئ تماماً لأن مخرج Load في منظم الشحنغير مصمم لإعطاء كمية كبيرة من التيار و فقط مخصص لربط مصابيح DC لتشغيلها في الليل تلقائياً و ربما لا يتحمل تيار أكثر من 10 أمبير(يعتمد على مواصفات المنظم) بينما الإنفرتر من الممكن أن يسحب تيار أكثر بكثير مثلاً 100 أمبير و هذا يسبب تلف المنظم لذا عليك ربط الإنفرترمباشرتا على البطارية حيث أن منظم الشحن فقط مسؤول على عملية شحن البطارية و ليس تشغيل الإنفرتر.

3- إستخدام بطاريات السيارة بدلا من بطاريات الخاصة بالطاقة الشمسية

بعض الناس تعتقد أن لا يوجد فرق بين بطارية السيارة و بطارية المخصصة للطاقة الشمسية و على هذا الأساس يستخدمون بطاريات السيارة فيالمنظومة الطاقة الشمسية. لكن في الحقيقة الفرق كبيرجدا, فبطاريات السيارة مصممة لكي تعطي تيار كبير في بداية تشغيل محرك السيارة فقطتسمى (Starter Battery) بينما بطارية الطاقة الشمسية مخصصة لشحن و تفريغ مستمر(24 ساعة) و تسمى (Deep Cycle), من جهة أخرىعمر بطارية السيارة في أفضل حالات قد لا تتجاوز سنة أو سنتين بينما بطارية المخصصة للطاقة الشمسية في بعض الأحيان تصل من 10 الى 25 سنة خاصة لو كانت من نوع Gel battery مثل البطارية الموضحة في الصورة. 

4-عدم أخذ معامل القدرة بنظر الإعتبار في إختيار الإنفرتر و تصميم المنظومة

من الأمور المهمة في الطاقة الشمسية التي لا تأخذ بنظر الإعتبار حتى من قبل المحترفين أحيانا هي مسألة معامل القدرة للأجهزة الكهربائية. هناك ثلاث أنواع من القدرات المستهلكة في كل حمل كهربائي : قدرة الحقيقية - قدرة الظاهرية و القدرة الراجعة أو الغير فعالة, شركة الكهرباءتحاسب الناس على إستهلاك القدرة الحقيقية (W) لكن الإينفرتر يحاسبك على القدرة الظاهرية !! هذا الأمر لها علاقة بمعامل القدرة.

5-إستخدام سخان الكهربائي و ربطة مع المنظومة الشمسية

إذا كنت تنوي تشغيل سخان الكهربائي بإستخدام الكهرباء الناتج من المنظومة الطاقة الشمسية في البيت فعليك شراء منظومة كبيرة جدا قد تكلفككثير من الأموال لأن السخان الكهربائي يستهلك طاقة كبيرة جدا 2000 إلى 5000 واط (50% من إستهلاك الكهرباء في كل بيت تقريبا), لذا ليسعمل منطقي أن تفعل ذلك. الحل البديل هو أن تستخدم سخان شمسي حيث أنه يعمل حتى في الشتاء بقدرة قد تكفي لتسخين الماء لدرجة 40 مئوية و في الصيف أكثر من 60 درجة مئوية. 

6-عدم ترشيد إستهلاك الطاقة

الطاقة التي تنتج من إشعة الشمس طاقة عزيزة و غالية لذا من أهم مواضيع التي يجب أخذها بنظر الإعتبار في منظومة الطاقة الشمسية هو ترشيدإستهلاك الطاقة و إستخدام أجهزة كهربائية بكفاءة عالية قدر الإمكان حيث أنها تساعد في تصغير منظومة الشمسية (من حيث عدد خلاية والبطاريات)

فمثلا إستبدال مصابيح الإعتيادية بمصابيح LED قد تكلفك مادياً لكن في نفس الوقت تجعل بطارية منظومتك الشمسية في البيت تبقى لفتراتأطول. 

7- إستخدام لوحات شمسية صغيرة

نفترض أنك تريد أن تجهز بيتك بمنظومة طاقة الشمسية و كنت تحتاج الى خلاية شمسية بمجموع قدرة 900 واط(على سبيل المثال), في هذه الحالةلديك خيارات عديدة فمثلا يمكنك أن تشتري 9 لوحات بقدرة 100 واط و تربط كل الخلايا مع بعض على التوازي أو أن تشتري 4 لوحات بحجم 200 واط + واحدة بحجم 100 واط لكي يصبح المجموع 900 واط, لكن هنا أنصحك بأن تشتري لوحات كبيرة قدر الإمكان حيث أن سعر لوحات الكبيرةأحياناً أرخص قليلاًمن اللوحات الصغيرة, من جهة أخرى ربط اللوحات مع بعض تأخذ منك وقت أطول و سوف يكون هناك خسارة في الطاقةأكبر بسبب حاجة لأسلاك أكثر لربط الألواح مع بعض.

8- ﻋﺪﻡ ﺗﺄﺭﻳﺾ ﺍﻟﻠﻮﺣﺎﺕ ﺍﻟﺸﻤﺴﻴﺔ

لوحات الشمسية بطبيعة عملها يتم وضعها في أماكن مفتوحة في أسطح المنازل لذا معرضة إلى البرق و الصواعق. 

البرق هو عبارة عن آلاف أو ملايين الفولتات بتيارات كبيرة  تتكون نتيجة إحتكاك السحاب مع بعض و حين التفريغ تبحث عن أقرب نقطة لكي تفرغشحنتها في نقطة ذات جهد أقل و هو الأرض. الأبراج الشاهقة و الأشجار و أعمدة الكهرباء كلها قد تتعرض إلى الصاعقة حتى لو لم تكن بعضهاموصلة كهربائياً !! لذا لو تبحث في الجوجل (Google) سوف تجد أشجار و حتى الصخور مدمّرة تماماً نتيجة ضربة الصاعقة مع أنهما غيرموصلان للكهرباء في حالة العادية. 

حينما نقول جسم معين غير موصل للكهرباء هذا يعني أن مقاومتة الكهربائية التي تقاس بالكيكا أوهم(GΩ) كبيرة جدا لكن حسب قانون أوهم كلمازاد الجهد يرتفع التيار المار فيه بثبوت المقاومة كما موضح في المعادلة: 

V = I . R

ألواح الشمسية مغطاة بطبقة شفافة عازلة للكهرباء لكن نتيجة البرق تنهار هذه الطبقة. لذا علينا إيجاد طريقة أسهل لعبور البرق وصولاً إلى الأرضبواسطة ربط هيكل الألومينيوم الخاص بجميع الألواح الشمسية مع بعض و ثم ربطهما إلى الإرضي (Earth) لكي لا تسبب الصاعقة تدمير اللوحالشمسي و تتتفرغ في الأرض, علماً بأن لو إنهار أحد الخلاية(Cells) في اللوح الشمسي يصبح غير قابل للإستخدام. 

قضيب المعدني المستخدم للأرضي يجب أن يكون بسمك و طول مناسب و يتم دفنة في الأرض الرطبة نسبياً. 

9- عدم تنظيف اللوحة الشمسية من الغبار و الأتربة

 في بعض الدول خاصة الدول العربية بسبب ظاهرة التصحر هناك كمية كبيرة نسبياً من الغبار في الهواء و قد يترسب هذا الغبار على لوحةالشمسية و يكّون طبقة قد تسبب حجب جزء من إشعة الشمس و منعها من وصول إلى الخلاية لذا يجب على المستهلك أن يقوم بتنظيف اللوحاتالشمسية بين كل فترة زمنية.

10- عدم إستخدام أسلاك ربط الخاصة بالطاقة الشمسية

  

بعض الناس يقومون بإستخدام أسلاك الإعتيادية الخاصة بالكهرباء بدلاً من أسلاك المخصصة للطاقة الشمسية لتسليك الخلاية لكي يوفرون بعض المال, لكن هذا الأمر قد يسبب كثير من المشاكل بعد فترة زمنية من الإستخدام, حيث أن عوازل البلاستيكية في أسلاك الإعتيادية غير مقاومة لإشعة الشمس و تتكسر بعد فترة من الزمن تحت إشعة الشمس و بما أن عمر الخلية الشمسية غالباً تتراوح من 20 إلى 25 سنة فهل من المعقول أن تستخدم لربط هذه الخلية سلك إعتيادي قد ينهار البلاستيك العازل الخاص به بعد سنة أو سنتين؟

لذا عليك إستخدام أسلاك المخصصة لهذا المجال. من جهة أخرى أسلاك تيار AC يختلف تماماً عن أسلاك تيار DC حيث أن أسلاك تيار AC ذات شعيرات بسمك أكبير و عدد الأسلاك أقل و يمتلك أقل مرونة, بينما أسلاك تيار DC يمتلك شعيرات أكثر و بسمك أقل و أكثر مرونة. في الصورة التالية يمكنك مشاهدة الفرق في شكل الأسلاك:

11-وضع منظم الشحن قرب اللوحة الشمسية

أحياناً بعض الناس (المبتدئين) يضعون منظم الشحن قرب اللوحة الشمسية هذا الأمر خاطئ تماماً و يسبب إنخفاض تيار الشحن و  هدر الطاقة و عدم شحن البطارية بشكل جيد لذا عليك وضع الشاحنة قرب البطارية و ليس قرب الاللوحة الشمسية.

12- عدم حساب أحمال الصغيرة أثناء تصميم منظومة الطاقة الشمسية

في كل بيت هناك أحمال صغيرة لا يأخذها البعض بنظر الإعتبار و يتجاهلها أثناء تصميم منظومة الشمسية مثلاً شاحنات الهواتف النقالة, مكائن الحلاقة, الراوتر و حتى التلفاز و الرسيفر في حالة الإطفاء الموقت و ... الخ. هذه الأحمال تسمى أحمال الشبحية (Phantom loads) أو (Ghost loads), هذه الأحمال مع أنها تستهلك قدرات صغيرة جداً (أقل من 5 واط) لكن يجب أخذها بنظر الإعتبار و ذلك بسبب أن عدد هذه الأجهزة في البيت كبيرة نسبياً و دائما مربوطات على مقبس الكهرباء فبالتالي محصلة القدرة المستهلكة في النهاية تأثر على حجم المنظومة الشمسية المراد تصميمها. من الأفضل فصل سلك الكهرباء الخاص بالتلفاز من المقبس في حال عدم إستخدامه بدلا من وضعه في حال إطفاء موقت (Standby) لحفاظ على الطاقة.

13- عدم تصميم منظومة الطاقة الشمسية بشكل صحيح

 من أخطاء الشائعة عند المبتدئين في مجال طاقة الشمسية هو شراء لوحات و بطاريات بدون مراجعة المعادلات لحساب كمية المطلوبة من اللوحات الشمسية و حجم اللازم لبطاريات, فمثلا وجدت كثير من الشباب يشترون لوحة شمسية واحدة و يتوقعون أنها تكفي للمنزل بالكامل !! ثم عند توقف الجهاز يظنون أن الطاقة الشمسية فاشلة و غير مجدية بينما الحقيقة عكس ذلك و كل ما في الأمر أنك يجب أن تتأكد كم لوحة و كم بطارية تحتاج

14- إضافة بطاريات جديدة و ربطهما مع بطاريات القديمة 

تصور لو كان لديك منظومة شمسية تحتوي على عدد من البطاريات و بعد مرور سنة أو سنتين أردت أن تضيف بطاريات جديدة مع البطارياتالقديمة على التوالي أو التوازي لتقوية المنظومة حتى تعمل لمدة أطول و تعطيك طاقة أكبر, لكن هذا الأمر قد يسبب تقليل كفاءة بطاريات الجديدةمتأثراً ببطاريات القيمة, فبشكل عام لا يجوز ربط بطاريات الجديدة مع القديمة حتى لو مر من عمر البطارية القديمة شهر واحد فقط لأن المقاومةالداخلية لكل بطارية ترتفع بمرور الوقت مما يسبب سحب تيار أكبر من البطاريات الجديدة من قبل الأحمال و عدم تساوي التيارات لذا تجنب هذاالإمر دائماً.

علاوة على ذلك لا يجوز ربط بطاريات مختلفة من حيث النوع مع بعض مثلاً ربط بطارية 12 فولت ليثيوم مع بطارية 12 فولت رصاص.أو حتى منمصانع (علامة تجارية) مختلفة.

15- زاوية و إتجاه الغير مناسب للوح الشمسي

اللوحة الشمسية يجب وضعها بإتجاه الجنوب و أما زاوية الميلان قد تختلف من مدينة إلى أخرى و من موسم إلى آخر ففي فصل الصيف يجب وضعاللوحة بزاوية قريبة إلى الصفر لأن الشمس تكون عمودية على الأرض.