كيف يمكنك الحصول علي أفضل الواح الطاقة الشمسية بنفسك؟

ألواح الطاقة الشمسية "Solar panels" هي المكون الرئيسي في انظمة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء حيث تقوم بتحويل ضوء الشمس الساقط عليها الى فرق جهد، مما يؤدي الي مرور تيار كهربي عبر الأسلاك، وتتكون الواح الطاقة الشمسية من مجموعة من الخلايا الشمسية PV cells المتصلة مع بعضها في إطار واحد من الألومينيوم ومغطاة بطبقة من الزجاج المطلي بمواد تمنع انعكاس الضوء.

ما هي الخلايا الشمسية وكيف تعمل؟

الخلايا الشمسية هي وحدة البناء الرئيسية في الواح الطاقة الشمسية، وتبدأ في توليد الكهرباء اذا ما تعرضت لأشعة الشمس المباشرة، فالخلايا الشمسية هي سبيكة كهروضوئية حساسة للضوء، والمواد الكهروضوئية تُصنع من أشباه الموصلات، ويعتبر عنصر السليكون هو أشهر أشباه الموصلات وأكثرها إنتشاراً.

وكما هو واضح في الصورة التالية، الخلايا الشمسية تتكون من طبقتين من السليكون:

• N-Type وهي طبقة السليكون السالبة، وهي عبارة عن سليكون مضاف اليه عنصر الفوسفور.
• P-Type وهي طبقة السليكون الموجبة، وهي عبارة عن سليكون مضاف اليه عنصر البورون.

فعندما يسقط على الخلية الشمسية القدر الكافي من الضوء، تبدأ فوتونات الضوء بإمداد الإلكترونات الحرة الموجودة في طبقة السليكون السالبة N-type بالطاقة الكافية لكي تتحرر، مُتجهة الي الفجوات الموجودة في طبقة السليكون الموجبة P-type ،مُولدة بذلك جهد كهربي مستمر داخل الخلية مما يؤدي الى مرور تيار كهربي في الكاثود والآنود ( الكاثود والآنود عبارة عن اسلاك موصلة للكهرباء وفي الغالب نحاس )

فمثلاً إذا تم توصيل الكاثود والآنود بطرفي مصباح كهربي صغير يعمل بتيار مستمر، ستجد أنه يُضيء، وهكذا تعمل الخلية الشمسية كبطارية صغيرة، أي أنها تُصبح مصدر للجهد الكهربي طالما أنها مُعرضة لأشعة الشمس.

أنواع الواح الطاقة الشمسية

تكنولوجيا الألواح الشمسية المنتشرة الآن تعتمد على تقنية كريستالات السيليكون التي بدأت منذ ما يقرب من 50 عاماً، وأول استخدام لها كان في الأقمار الصناعية، وأعلى كفاءة يمكن الحصول عليها في أفضل أنواع الألواح الشمسية حتي الآن هي 25%، ويتوفر في الاسواق ثلاثة أنواع رئيسية من الألواح الشمسية وهي:

• الألواح الشمسية الأحادية "monocrystalline silicon solar panels"
• الألواح الشمسية متعددة الكريستالات "polycrystalline silicon solar panels"
• الألواح الشمسية المرنة "thin film solar panels"

وفيما يلي سنتحدث عن تلك الأنواع الثلاثة مع توضيح الفوارق بينهم، خصوصاً الفرق بين الألواح الشمسية المونو و البولي, أو ما يُطلق عليه البعض ألواح الطاقة الشمسية الزرقاء والسوداء.

الواح الطاقة الشمسية الأحادية"المونو"

الواح المونو تستطيع ان تميزها بمظهرها المتناسق الذي يدل علي نقاء كريستالات السليكون المصنوع منها الخلايا الشمسية المكونة لها، والخلايا المُكونة لألواح الطاقة الشمسية الأحادية عبارة عن سبائك سليكون تم تقطيعها الي شرائح، وستجد ان أحرف الخلايا ليست متلاصقة، وهذا ما يعطي الالواح الشمسية المونو مظهرها المميز كما هو واضح بالصورة، لذلك يُطلِق عليها البعض الألواح الشمسية الزرقاء.

مميزات الألواح الشمسية المونو

• لها أفضلية في المشاريع التي تهتم بالمظهر، كالقري السياحية والشركات الكبري والفنادق
• تعطي اعلي كفاءة والتي تتراوح ما بين 15 - 24 %

طبعا هذه الكفاءة العالية تجعلك تحتاج الى كمية أقل من الألواح الشمسية لتغطية نفس الكمية المطلوبة من الكهرباء "ولكن بشكل بسيط نسبيا فالتوفير في المساحة مقارنة بنظيرتها متعددة الكريستالات "البولي" لا يتعدي 6%"

• تعمل بكفاءة اكبر من غيرها في حالة الضوء الخافت.
• تأتي بضمان 20 سنة او أكثر وهذا يعني ارتفاع عمرها الافتراضي.

عيوب الألواح الشمسية المونو

• إرتفاع ثمنها بشكل ملحوظ عن نظيرتها متعددة الكريستالات "البولي"

الألواح الشمسية البولي

بالتأكيد الفرق بين الواح البولي المتعددة الكريستالات، وبين الأحادية "المونو" واضح جداً من حيث الشكل، فألواح الطاقة الشمسية المتعددة الكريستالات او البولي تكون فيها الخلايا الشمسية عبارة عن مربعات متراصة، ولون الخلايا نفسها أزرق غامق يميل الى السواد، وهذا ما يجعل البعض يُطلِق عليها ألواح الطاقة الشمسية السوداء.

مميزات الألواح الشمسية البولي

• تتميز بإنخفاض ثمنها مقارنة بتظيرتها الأحادية.
• كفائتها تتراوح ما بين 13-17%

وطبعا من الواضح ان إنخفاض الكفاءة عن نظيرتها الاحادية يجعلك تحتاج الى مساحة اكبر للحصول علي نفس كمية الكهرباء، ولكن كما أوضحنا من قبل، فإن التوفير في المساحة لن يتعدي ال 6% "

• عمرها الافتراضي كبير أيضاً وتأتي بضمان 20 سنة

عيوب الألواح الشمسية البولي

هو عيب لا يهم الكثيرين, ولكنه احيانا ما يُؤخذ في الاعتبار، وهو ان مظهرها ليس جماليا كما في حالة المظهر الازرق الإنسيابي الجميل للألواح الشمسية الأحادية، وهذا هو الفرق بين ألواح الطاقة الشمسية الزرقاء والسوداء.

الواح الطاقة الشمسية المرنة

الواح الطاقة الشمسية المرنة تأخذ شكل السطح الذي يتم تثبيتها عليه، ومعظم الأبحاث التي تجري حالياً تقوم على التطوير في هذا النوع بالتحديد نظراً لأنه اسهل في التصنيع وكذلك له إنسيابية ووزنه وسمكه قليل.

• تتميز بانسيابيتها الذي يجعلها صالحة للعديد من التطبيقات.
• مظهرها متناسق وجميل.
• أرخص الانواع ثمناً وفي حالة الكميات الكبيرة تقل التكلفة جداً.
• لا تتأثر كثيراً بالتغيرات المناخية والغيوم.
• ولكن من عيوبها انها اقل الأنواع كفاءة، فكفاءتها قد لا تزيد عن 10%.

وذلك بالطبع سيجعلك تحتاج لتغطية مساحة أكبر لتلبية احتياجك للكهرباء، وهذا يجعلها غير ذات فاعلية في حالة المساحات المحدودة وخاصة للاستخدامات السكنية.

• عمرها الافتراضي اقل من نظيرتها الاحادية والمتعددة.

مقاسات الواح الطاقة الشمسية

• الواح الطاقة الشمسية ذات انتاجية من 255 الي 285 وات تحتوي على 60 خلية (6 × 10) و مقاسها 99 × 164 سم
• الواح الطاقة الشمسية ذات انتاجية من 315 الي 335 وات تحتوي على 72 خلية (6 × 12) و مقاسها 99 × 196 سم
• والمقاس القياسي للخلية الشمسية نفسها 15.6 × 15.6 سم

وهذه المقاسات قياسية وثابتة وتنطبق على كلا النوعين من الواح الطاقة الشمسية الأحادية والمتعددة الكريستالات، , وإختلاف الإنتاجية مع ثبات المساحة يرجع فقط الى إختلاف كفاءة الخلايا المصنوع منها اللوح الشمسي.

مواصفات الألواح الشمسية

لقد ذكرنا في كل نوع من أنواع ألواح الطاقة الشمسية أن الكفاءة متراوحة بين قيمة كذا وكذا، وهذا يرجع الى أنه وحتي في النوع الواحد تنتج الشركات الواح بمواصفات مختلفة، لذلك عند شراء الألواح الشمسية، يجب أن تركز على قراءة المواصفات جيداً، وفيما يلي سنتستعرض أهم المواصفات التي يجب التركيز عليها عند شراء الواح الطاقة الشمسية:

أولاً:سماحية القدرة المنتجة من الالواح الشمسية

لو قلت لك أن لدينا لوح شمسي من شركة sharp "وهذه الشركة من أفضل الشركات في المجال" قدرة هذا اللوح الانتاجية هي 245 واط، فهل هذا يعني أن كل الألواح الشمسية التي أخرجها خط الإنتاج هذا متطابقة تماماً؟

بالطبع لا فقد تكون طاقتها الانتاجية أكبر من القيمة المكتوبة قليلاً أو أقل قليلاً، وهنا يأتي دور السماحية "production power tolerance"، فمثلاً لو أن اللوح الشمسي قدرته 245 واط والسماحية له +/- 5 فهذا يعني ان قيمته الانتاجية تترواح بين 240 الي 250

وهناك شركات لا تعطي سماحية بالقيمة السالبة مما يعني انها تضمن ان قيمة القدرة لا تقل عن القدرة الإسمية بل أنها قد تزيد، وبالتأكيد ستجد هذه المعلومة في ورقة بيانات لوح الطاقة الشمسية (solar panel datasheet).

ثانيا: ضمان الألواح الشمسية

يأتي في الصفحة الأولى دائماً من ورقة المواصفات عدد سنوات الضمان التي سوف يتم تغطيتها للصناعة والأداء، ومعظم الشركات المُصنعة تقدم ضمان 10 سنوات على عيوب الصناعة وضمان 25 سنة للأداء.

ومهم جداً أن تجد كلمة "linear" كما هو موجود في الصورة بالأعلى، ولكن ما اهمية هذه الكلمة؟ ، سنشرحها بمثال:

لو ان لدينا لوحين شمسيين اللوح الأول صيغة الضمان الخاصة به تقول : نحن نقدم ضمان 10 سنوات ضد عيوب الصناعة وضمان انتاج طاقة بنسبة 90% للسنوات العشر الاولى وضمان انتاج الطاقة بنسبة 80% لمدة 25 سنة من العمر الأفتراضي للوح الشمسي.

واللوح الثاني صيغة الضمان الخاصة به تقول : نحن نقدم ضمان منتج لمدة 10 سنوات ونقدم ايضاً ضمان أداء خطي 90% للسنوات العشر الأولى ونسبة 80% لمدة 25 عاما.

فما هو الاختلاف بين المثالين؟

الشركة المصنعة للوح الشمسي الأول تضمن انه سيقوم بتغيير اللوح في حالة عيب الصناعة ( نفس ضمان أي منتج )، كما أنه يضمن إذا قمت بإختبار اللوح الشمسي الخاص بك بعد 10 سنوات من التشغيل ( او التسليم )، سوف تجد أن الأداء لم ينخفض أكثر من 10%، وإذا قمت بقياسه بعد 25 سنة فسوف تجد أن الأداء لم ينخفض أكثر من 20%.

وهذا الضمان يعني أنه من الممكن أن تقل كفاءة اللوح الشمسي الي 90% في السنة الأولي وتظل تعمل لمدة 9 سنوات ب 90% من طاقتها الإسمية التي تعاقدت عليها، وهذا التدهور المُبكر شائع جداً، ثم في السنة العاشرة يمكن ان تقل كفاءة اللوح الشمسي الي 80%.

أما الشركة الثانية فإنها تقدم ضمان آداء خطي "Linear"، وهذا يعني أن إنتاج الطاقة الشمسية من اللوح الشمسي سوف تقل بنسبة لا تتعدي 1% سنويا ومن ثَم سوف تزداد الاستفادة وسوف تعمل بصورة أكثر كفاءة وتنتج المزيد من الطاقة لمدة 25 عاما.

ونظراً لظاهرة التدهور المُبكر الشائعة فإن بعض الشركات المُصنعة تضمن الآداء للسنة الأولي فيقول مثلاً: أن انتاج الطاقة سوف لا يقل بنسبة أكبر من 3 - 5% لمدة سنة واحدة من تاريخ التسليم.

ثالثاً : شهادات تصديق الواح الطاقة الشمسية

يجب أن تبحث عن شهادات تصديق IEC 61215 و IEC 61730 فستشير اليهم ورقة بيانات اللوح والشركات المُصنعة وايضاً إذا طلبت شهادات التصديق من المورد فسيقوم بتقديمها اليك، فيجب التأكد من إعتمادها لأحدث أصدارات مقبولة لهذه المعايير.

وشهادة IEC 61215 تصف متطلبات الجودة لألواح الطاقة الشمسية والإختبارات التي ينبغي تنفيذها من أجل تحديد الخصائص الميكانيكية والكهربية الواردة في كتالوج اللوح الشمسي وهي ضرورية لظروف تشغيل المنتج.

أما شهادة IEC 61730 فهي تُعرف متطلبات السلامة وتتكون من جزئين، يحدد الجزء الأول مدي موافقة الألواح لجوانب السلامة العامة مثل المسافة بين الأجزاء الموصلة الي الإطار وغيرها والجزأ الثاني يصف الاختبارات الخاصة بالألواح الشمسية.

فيجب أن تتأكد أن اللوح الشمسي لديه موافقة من الدرجة الأولي Class A للمواصفات القياسية IEC 61730 لتطبيق معيار الوصول غير المحدود unlimited access والجهد الخطر hazardous Voltage والنظم ذات الإخراجات الخطرة hazardous output والجهد الأعلي من 120 فولت تيار مستمر.

رابعا: درجة الحرارة المتوسطة للتشغيل

يتم قياس القيم الكهربائية الإسمية المعروضة في ورقة بيانات اللوح الشمسي عند 25 درجة مئوية تقريباً وسرعة رياح 1 متر/ثانية وشدة إشعاع شمسي حوالي 1000 وات/متر مربع، ولكن عندما تكون في الموقع فإن الواح الطاقة الشمسية سوف تعمل عند درجات حرارة أعلي كثيراً حيث سينبغي قياس الآداء في ظروف مختلفة عن ظروف الأختبار القياسية، وهنا يأتي دور معرفة درجة الحرارة المتوسطة للتشغيل "NOCT" Nominal Operating Cell Temperature، حيث تعبر عن درجة الحرارة التي يمكن للألواح ان تعمل عندها وتعطي قدرة وجهد كهربي قريب من القدرة والجهد القياسي.

فأذا كانت NOCT في حدود (30 - 40 درجة مئوية ) فان لوح الطاقة الشمسية هو أكثر استقرارا وأكثر كفاءة في المناطق ذات الحرارة المعتدلة أغلب الوقت والألواح الشمسية الدارجة تحت قيم 48 - 47 NOCT هي أكثر كفاءة من الألواح ذات قيم أعلى من 55 والتي قد تكون الأسوأ الا إذا كانت مثبتة في صحراء حارة مثلا.

وليس كل الشركات تعطي قيمة NOCT كرقم واضح في ورقة البيانات، ولكن عوضاً عن ذلك تعطي جدولين للمقارنة بين القدرة والتيار والجهد الناتج من الألواح في ظروف الإختبار القياسية "STC" و درجة الحرارة المتوسطة للتشغيل "NOCT" معتبراً إياها في حدود 45 درجة مئوية.

وفي هذه الحالة بالطبع يجب أن يقع إخيارك علي اللوح ذو الإنتاجية الأقرب الي الظروف القياسية

خامسا : المعامل الحراري لألواح الطاقة الشمسية

معاملات درجة الحرارة "solar panel temperature coefficients" تعبر عن الإنحراف في خصائص لوح الطاقة الشمسية من الجهد والتيار والقدرة الكهربية مع زيادة درجة الحرارة.

وكما تري فالمعاملات الخاصة بالجهد والطاقة ذات قيم سالبة، مما يعني ان الجهد في الواح الطاقة الشمسية والطاقة المنتجة تقل بإرتفاع درجة الحرارة، وستلاحظ ان معامل التيار إيجابي، أي ان التيار الناتج يزداد مع الإرتفاع في درجة الحرارة، وما يهمك هنا هو إنخفاض الطاقة بزيادة درجة الحرارة، فأنت تريد ان تعرف كم ستفقد من الطاقة عندما ترتفع درجة حرارة الخلية الشمسية فوق 25 درجة مئوية.

فمثلاً، لو كان معامل درجة الحرارة 0.48% فهذا يعني ان الطاقة القصوي تنخفض بنسبة 0.48% لكل درجة تزيد عن 25 درجة مئوية، ففي الصيف مثلاً قد تكون درجة الحرارة في فترات الظهيرة 45 درجة مئوية، وفي هذه الحالة فإن كمية الطاقة الكهربية المنتجة ستقل بنسبة يمكن حسابها كالآتي:

• 45 (درجة الحرارة الفعلية الآن مثلا ) - 25 (درجة الحرارة القياسية ) = 20 درجة مئوية زيادة عن درجة الحرارة القياسية
• ثم تقوم بضرب هذه الدرجات الزيادة في معامل درجة الحرارة 20 * 0.48 = 9.6 ( تقريبا 10)
• أي ان الطاقة المنتجة في هذه الحالة ستقل بنسبة 10%

لذلك يجب ان تبحث عن الواح الطاقة الشمسية التي يكون معامل درجة الحرارة فيها منخفض قدر الإمكان، فالألواح الشائعة تكون بمعامل حرارة يترواح من 0.45 و 0.5 %، وسيكون من الأفضل لك لو وجدت لوح شمسي معامل الحرارة فيه 0.4% أو أقل خاصة وأننا في بلادنا العربية درجات الحرارة لدينا مرتفعة ومعامل الحرارة هذا هو احد أهم العوامل التي يجب ان نضغها في الإعتبار اثناء شرائنا للألواح الشمسية.

افضل 10 شركات مُصنعة للألواح الشمسية

1. شركة “ترينا لتصنيع الواح الطاقه الشمسيه” Trina Solar
2. شركة "ينغلي غرين انرجي" Yingli Green Energy
3. الشركة “الكندية لتصنيع الواح الطاقه الشمسيه”. Canadian Solar
4. شركة "جينكو لتصنيع الواح الطاقه الشمسيه" Jinko Solar
5. شركة "جي إيه سولار" JA Solar
6. شركة "شارب سولار" Sharp Solar
7. شركة "رينيسولا"  Renesola
8. شركة "فيرست سولار" First Solar
9. شركة "هانوا سولار ون" Hanwha SolarOne
10. شركة “صن باور” Sun Power

هذا التصنيف ثم في الربع الأخير من عام 2014 بواسطة شركة IHS الأمريكية، ويعتبر هذا التصنيف قائم بشكل أساسي علي نسبة المبيعات للشركات ومعدل انتشارها حول العالم.

أسعار الواح الطاقة الشمسية

أما اذا تحدثنا عن اسعار الواح الطاقة الشمسية سنجد أنها تناقصت كثيرا في السنوات الأخيرة، فهي الآن أصبحت تتراوح ما بين 0.35 دولار امريكي الي 0.9 دولار أمريكي لكل واحد وات، أي ان سعر اللوح الشمسي بقدرة 250 وات مثلاً يتراوح ما بين 75 دولار الي 200 دولار.

أسعار ألواح الطاقة الشمسية في مصر 2021

بما ان الالواح الشمسية متعددة الكريستالات هي الأكثر شعبية وانتشاراً نظراً لقلة ثمنها مقارنة بنظيرتها الأحادية وأن المظهر الجمالي لا يهم معظم الناس وبالحديث تحديدا عن السوق المصري.

ستجد ان أسعار ألواح الطاقة الشمسية في مصر لعام 2021 من النوع المتعدد الكريستالات تتراوح ما بين 0.3 الي 0.4 دولار امريكي لكل واحد وات, أي ان سعر اللوح الشمسي من النوع المتعدد الكريستالات بقدرة 250 وات مثلاً يتراوح ما بين 75 دولار الي 100 دولار.

لا تنسي مشاركة الموضوع.