هل تعلمّ أن الأرباح المادية للمنظومات الشمسية الكهروضوئية تتأثّر بشكل كبير بتوجيه الألواح وحجم المنظومة وكيفية التصّرف بالفائض من الطاقة الكهربائية الناتجة؟
توصّل بحث أجري حديثاً لدى جامعة LUT إلى أنّ هناك مفاهيم خاطئة حول توجيه الألواح الشمسية الكهروضوئية باتجاه واحد في جميع الحالات والمشاريع المشابه في الموقع, و اهمال تأثير ذلك على بيع الفائض من الطاقة الكهربائية المنتجة, و على حجم المنظومات الشمسية الكهروضوئية.
SMA©
كشف باحثون من جامعة LUT (Lappeenranta University of Technology) للتكنولوجيا عن أخطاء شائعة حول بعض المفاهيم المتعلّقة بالمنظومات الشمسية الكهروضوئية فيما يتعلق بتوجيه الألواح وزوايا الميل لها مقارنة بنسبة بيع الفائض من الطاقة الكهربائية الناتجة و حجم هذه المنظومات.
وجاءت استنتاجاتهم هذه اعتماداً على عدّة دراسات أجريت على منظومات شمسية كهروضوئية موجودة في شمال فنلدا, ولكنهم أفادوا أنه بإمكانهم إجراء المزيد من الدراسات على منظومات كهروضوئية في دول أخرى بغية تعميم نتائجهم لتشمل أي منطقة في العالم.
وقد جاءت الدراسة على عدّة مراحل:
درست المرحلة الأولى تأثير توجيه ألواح المنظومات الشمسية الكهروضوئية على الأرباح المادية لها:
حيث ركز الباحثون في هذه المرحلة على الربح المادي الناتج عن المنظومات الكهروضوئية المركبة على أسطح المنازل, واعتمدوا على بيانات ساعية وملفات إحصائية لعملاء مختلفين, وأسعار شراء الطاقة الكهربائية الناتجة عن هذه المنظومات خلال فترة إجراء البحث وبيانات نمذجة المنظومات الكهروضوئية في جنوب فنلندا.
وقارنوا بين المنظومات الكهروضوئية ذات الألواح الموجّهة بسمت مفرد والمنظومات ذات الألواح الموجّهة بسمت مزدوج, ووجدوا أن أرباح المنظومات ذات السمت المفرد أعلى من أرباح المنظومات ذات السمت المزدوج, وأنه لزيادة الأرباح, في حال عدم بيع الفائض من الكهرباء, يجب بالمقابل العمل على تقليل شرائها, ويتم ذلك من خلال توجيه ألواح المنظومة الكهروضوئية في سمتين بين الشرق والغرب وبزاوية ميلان تترواح بين 10 إلى -55 درجة, بحسب سعة المنظومة وطبيعة الحمل, مع ملاحظة أنّ توجيه الألواح باتجاه شرق-غرب قد يسبب خسائر في الأرباح تصل لـ 15% مقارنةّ بالمنظومات الكهروضوئية ذات الألواح الموجّه باتجاه الجنوب في حالة الاستهلاك الذاتي المرتفع للكهرباء, بينما يعد هذا التوجيه مجدي اقتصاديًا بغض النظر عن طبيعة الاستهلاك, ما يؤكد على نظريتهم بأنّه لا يوجد اتجاه واحد صحيح لتوجيه ألواح المنظومات الشمسية الكهروضوئية وإنما هناك عدّة احتمالات تحددها غاية المستثمر من هذه المنظومة سواء أكانت تحقيق أقصى قدر من الاكتفاء الذاتي كهربائياً أو تحقيق المكاسب المادية.
و قد نُشِرَت نتائج الدراسة الأولى في مجلة Solar Energy في بحث بعنوان:
أمّا المرحلة الثانية, فكانت حول تأثير حجم المنظومات الشمسية الكهروضوئية على الأرباح المادية لها, ونُشِرت في مجلة Solar Energy, في بحث بعنوان:
“Optimal dimensioning of a solar PV plant with measured electrical load curves in Finland”
فقد أجرى فريق بحثي آخر دراسةً حول الأرباح الناتجة عن المنظومات الشمسية الكهروضوئية المستخدمة للاستهلاك الذاتي وعلاقته بالحجم الأمثل لها, وأخذوا بعين الاعتبار عدّة متغيرات منها: سعر الفائدة الداخلي، وصافي القيمة الحالية، وفترة الاسترداد المخصومة، ومعدل الاستهلاك الذاتي, وللمقارنة فقد أخذوا البيانات من منظومات كهروضوئية لمتجر (لبيع المواد الغذائية), ومزرعة ألبان و منزل في جنوب فنلندا.
وكانت معدلات العائد الداخلي 6.8٪ و 6.6٪ و 1.4٪ لمنظومات المتجر ومزرعة الألبان والمنزل على التوالي, وتوصّلوا إلى أنه بالنسبة للمتجر ومزرعة الألبان، يمكن زيادة حجم المنظومة الشمسية الكهروضوئية دون أي انخفاض يذكر بمعدل العائد الداخلي, وعلى العكس، فإن استخدام معيار نسبة الاستهلاك الذاتي لتقييس حجم المنظومة الكهروضوئية يمكن أن يساهم إلى انقاص حجمها.
أمّا بالنسبة للمنظومة المصمّمة للمنزل, فقد أوضح الباحثون أنّه بالنسبة للمنازل التي تضم أسرة واحدة, فإنّ زيادة أبعاد المنظومة الكهروضوئية هو الحل الأكثر ربحاً, أما بالنسبة للمباني السكنية الكبيرة, فإنّ تصميم المنظومات الشمسية الكهروضوئية للاستهلاك الذاتي فقط هو الحل الأفضل من ناحية الجدوى الاقتصادية.
وفي المرحلة الثالث, تمّت دراسة علاقة الربح المادي عند استخدام المنظومة الشمسية الكهروضوئية, سواء أكانت للاستهلاك الذاتي أم لبيع الفائض.
و من خلال مقارنة نتائج الجدوى الاقتصادية لتخزين الطاقة الكهربائية الناتجة عن المنظومات الكهروضوئية المصمّمة للمباني السكنية لعدّة حالات موجودة في فنلندا: الأولى :عند القيام بتخزين الطاقة الكهربائية الناتجة عن المنظومة الشمسية باستخدام البطاريات, وفي الحالة الثانية: عندما تكون المنظومة متصلة مع الشبكة الكهربائية ويتم بيع االفائض من الطاقة الكهربائية الناتجة. وأظهرت هذه النتائج أنّ المنظومات المتصلة مع الشبكة الكهربائية ذات جدوى اقتصادية أعلى في حال تمّ بيع الفائض من الطاقة.
وقد بيّنت الدراسة أنّ إضافة البطاريات إلى النظام الكهربائي أدى إلى رفع نسبة الإكتفاء الذاتي من 20 إلى 30 %, وتعتبر السعة الكلية للمنظومة الكهروضوئية المركّبة عامل مهم في تحديد مقدار الزيادة في نسبة الاكتفاء الذاتي عند إدخال بطاريات التخزين إلى النظام, وكلما ازدادت سعة المنظومة الكهروضوئية المركبة, كلما ارتفع مقدار الزيادة في نسبة الإكتفاء الذاتي.
وخلص الباحثون إلى أنّ بيع الفائض من الطاقة الكهربائية الناتجة عن هذه المنظومات ذو جدوى اقتصادية أعلى من تخزينها عن طريق البطاريات لاستخدامها في الاستهلاك الذاتي.
تم نشر الدراسة في مجلة Applied Energy بعنوان:
