الهندسة المدنية Civil Engineering (بقلم/ مهندسة فاطمة العدلانى)

      

صمم بنفسك واحسب واستثمر فى الطاقة الشمسية 

(بقلم) مهندسة / أمل عبد الرازق
Electrical power engineer

استكمالا لسلسلة مقالاتى عن الطاقة الشمسية..

متابعينى الأعزاء 

بعد أن تعرفنا على مكونات المنظومة الشمسية وتعرفنا على مكونات النظام المختلفة 

وهى الألواح ومنظم الشحن والبطاريات ومحولات الطاقة (الانفرتر ) 

فقد آن الآوان وبعد طلب العديد من حضراتكم معرفة كيفية تصميم نظام شمسى لمنزل وتكاليف النظام 

فلنبدأ الآن بسم الله

هناك طرق عديدة للتصميم والحسابات وكذلك هناك برامج لحسابات الطاقة الشمسية 

ومنها البرنامج المشهور PV.Syst.

فهو من البرامج الرائعة فى تصميم منظومة طاقة شمسية ولكن هذا لا يغنى عن معرفة واستخدام  الطرق اليدوية فى الحساب وذلك للمراجعة والتأكيد 

وهذا ما سوف أتناوله فى هذا المقال بحيث يستطيع المستخدم العادى تصميم وحساب تكاليف منظومة طاقة شمسية لمنزله

قد تعرفنا سابقا على نوعين من محطات الطاقة الشمسية هما:

1.    المحطة المستقلة عن الشبكة (off grid): 

حيث تكون المحطة منفصلة عن شبكة كهرباء الحكومة 

ويتم استخدام البطاريات لتخزين الطاقة واستخدامها لاحتياجات المنزل 

ويفضل هذا النظام فى الأماكن النائية والبعيدة عن الشبكة (لا يمكن الاستثمار فى هذا النوع).

2.    المحطة المربوطة بالشبكة (on grid) :

حيث تكون المحطة مربوطة على شبكة كهرباء الحكومة 

حيث أن الكهرباء الناتجة تتحول للشبكة مباشرة 

ويتم سحب الكهرباء للمنزل من الشبكة ويتم عمل نظام (مقاصة ) لحساب الفرق بين الاستهلاك والفائض 

ويحصل العميل على مقابل مادى حسب الكمية المنتجة الفائضة (يمكن الاستثمار فى هذا النوع).

خطوات تصميم منظومة طاقة شمسية لمنزل منفصلة عن شبكة كهرباء الحكومة:

1-تحديد الأحمال:

(ممكن من فاتورة الكهرباء إن وجد عداد حيث أن الاستهلاك الشهرى موجود فى الفاتورة

وبقسمته على 30 عدد أيام الشهر يمكن تحديد الاستهلاك اليومى 

ويفضل أخذ متوسط عدة فواتير وليكن 3 فواتير صيفا و 3فواتير شتاءا) 

أما إذا لم يوجد عداد فيمكن حساب الأحمال يدويا كالتالى :

.: الانفرتر المناسب يمكن استخدام محول حجمه  Kw1 (off grid inverter)

ويكون نوعه pure sine wave  

(لوجود أجهزة تحتوى مواتير مثل الثلاجة)

جهد الخرج 220 فولت Ac

جهد الدخل على حسب المتاح المنتشر 12 فولت أو 24 فولت أو 48 فولت

3- عدد الألواح

= الطاقة المطلوب توليدها ÷ (قدرة اللوح المستخدم ×PSH  )

بفرض قدرة اللوح المستخدم 160 وات (12 فولت dc)

وال peak sun hour (PSH)   = 6  ( تم تعريفه سابقا )

.: عدد الألواح = 7540 ÷ (160× 6) = 8 الواح

4- عدد البطاريات

= الاستهلاك اليومى ÷ ( سعة البطارية × جهد البطارية × DOD × كفاءة البطارية×كفاءة الانفرتر)

=5800 ÷ ( 200 * 12 * 0.5 *0.85 *0.9) = 6بطاريات

.: نستخدم 6 بطاريات سعتها 200 Ah

ملحوظة ال DOD  هو ال depth of discharge  

عمق التفريغ وتم توضيحه سابقا

5- منظم الشحن

نختار منظم الشحن حسب جهد المنظومة وتيار اللوح

إذ تم توصيل الألواح  توازى وكذلك البطاريات توازى

فإن جهد المنظومة 24 فولت

والتيار = عدد الألواح × I sc

   =   8 × 8.5

   =68 A  

مع الأخذ فى الأعتبار ال safty factor

=   68 × 1.15

 =   78A

.: نحتاج منظم شحن 80A

أو اتنين كل منهم 40 مع مراعاة جهد المنظومة

ويمكننا أن  نوصل كل 3 بطاريات توازى مع منظم شحن 40 A 

ونوصل الالواح كل أربعة توازى

ملحوظة:

يمكن التغيير فى توصيل البطاريات والألواح بحيث يكون هناك جمع بين التوصيل التوالى

والتوصيل توازى فى نفس المنظومة وذلك للحصول على نتائج أفضل 

وليس شرط أن يكون كله توالى أو كله توازى

أسلاك التوصيل بين الألواح ومنظم الشحن وبين المنظم والبطاريات تكون من النوع كابلات ال DC

حيث يتم اختيار مقطع السلك بناء على تيار الشحن وكذلك طول المسافة بين الألواح ومنظم الشحن والبطاريات

وكل ما التيار كان عالى يزيد قطر السلك

 4 مم -6 مم لتيار 8.5 أمبير

10 مم لتيار من 40 إلى 50 أمبير

16 مم لتيار 60 أمبير

يفضل تقليل المسافة بين الألواح وباقى مكونات المنظومة بحيث لا يزيد عن 20 متر لتقليل الفقد فى الطاقة والتكلفة

وبعد أن حددت الطاقة المراد توليدها وعدد الألواح والبطاريات وحجم كل من المنظم والمحول

والمفاتيح والكابلات والشاسيهات التى تحمل الألواح ... يمكنك حساب الـ...

إعلانات أعضاء وأسرة المجلة من هنا

لمشاركة اعلانك بصفحات المجلة (01062255748) أو إضعظ هنا

...يمكنك حساب التكلفة بجمع أسعارها جميعا مع الأخذ فى الاعتبار عدد الوحدات المستخدمة

فمثلا سعر8 الواح=عدد الألواح*قدرة اللوح الواحد * سعر الوات

=8*160*7 =8960 جنيه

سعر البطاريات = عدد البطاريات * سعر البطارية الواحدة

= 6*3500 = 21000 جنيه

سعر الانفرتر= 5000 جنيه  

سعر المنظم mppt =  1000 جنيه

كابلات وحمايه = 5000 جنيه 

شاسيهات = 4000 جنيه 

المجموع = 44960 جنيه 

هذا غير شامل مصاريف النقل والعمالة يضاف حوالى 5000

.: التكلفة الكلية حوالى 50000 جنيه تقريبا لمحطة تنتج حوالى 7.5 kw يوميا

ملحوظة هذه الحسابات تقريبية ومجرد مثال لكن أسعار السوق فى اختلاف يوميا

·   أما إذا كانت المحطة on grid   

 فسوف تختلف التكاليف وكذلك المكونات 

أسعار الطاقة الشمسية في مصر 2021:

في حالة الاستغناء عن الفواتير وتركيب محطة طاقة شمسية متصلة بالشبكة يكون هناك قدرتين مناسبتين للقطاع المنزلي:

·   القدرة الأولى: محطة طاقة شمسية بقدرة 5 ك.وات/ساعة 

تنتج حوالي 750 ك.وات/شهر، و تكلفة المحطة حوالي 85,000 جنيه.

·   القدرة الثانية: محطة أكبر بقدرة 10 ك.وات/ساعة 

لتنتج حوالي 1600ك.وات/شهر بتكلفة 140,000جنيه تقريبا. 

مما يؤدي إلى أن تكون دورة استرداد رأس المال من 4 : 5 سنوات.

سعر الطاقة الشمسية بالنسبة للاستهلاك المنزلي تقدر بـ 84.8 قرشا لكل كيلو وات في الساعة.

ومن 200 إلى 500 كيلو وات بسعر 97.3 قرشا لكل كيلو وات / ساعة.

ومن 500 كيلو وات حتى 20 ميجاوات بسعر 13.6 سنت دولار لكل كيلو وات في الساعة، 

أي ما يعادل 97.3 قرشا كل كيلو وات / ساعة.

ومن 20 ميجا وات حتى 50 ميجاوات بسعر 14.34 سنت دولار لكل كيلو وات / ساعة 

بما يعادل 102.5 قرش

·   شكرا لمروركم الكريم وأرجو أن أكون قد أفدتكم فى هذا المقال وأدعو الله لى ولكم  أن يعلمنا ما ينفعنا وأن يزيدنا من علمه وفضله

فضلا ، قوموا بنشر المقال على وسائل التواصل الإجتماعى، فقد يكون شخصاً فى حاجة إليه

وإن كان لديكم أى إستفسار حول أى مما ورد فى المقال، لا تترددوا فى ترك تعليق بأسفل المقال، وأسرة الموقع سوف تقوم بالرد عليكم فى أسرع وقت إن شاء الله

إعداد وتقديم

 م. أمل عبد الرازق

مهندسة / أمل عبد الرازق
Electrical power engineer