ما مقدار الطاقة الشمسية التي يمكنك وضعها فعلاً على سطح منحني؟

كل من يقوم بتصنيع المركبات الترفيهية أو القوارب أو الشاحنات أو منتجات الطاقة المحمولة أو المعدات الخارجية قد طرح نفس السؤال على أحد الموردين. سقفي بهذا الحجم وهو منحني. كم واطاً يمكنني تركيبه؟

عادةً ما تكون الإجابة خاطئة. اضرب الطول في العرض، ثم اضرب الناتج في قيمة الكفاءة المذكورة في ورقة البيانات، وستحصل على الرقم المطلوب. وهو في الغالب أعلى من القيمة الحقيقية.

فيما يلي كيفية حساب ذلك بشكل صحيح - الحساب الذي يستخدمه مهندسو الحساب بالفعل، مع كتابة كل افتراض حتى تتمكن من مناقشته.

1. ابدأ بالمساحة القابلة للاستخدام، وليس المساحة الإجمالية

المساحة الإجمالية هي الرقم الموجود على الرسم. أما المساحة القابلة للاستخدام فهي المساحة التي تبقى بعد ملامستها للواقع.

كل سطح يفقد مساحة بسبب أشياء لا علاقة لها بالطاقة الشمسية:

• إزالة الحواف. لا يقوم أحد بلصق الألواح حتى تصل إلى المزراب أو حافة التصريف أو وصلة اللحام. يترك معظم البنائين مسافة خالية تتراوح بين 50 و150 ملم من جميع الجوانب.
• فتحات التهوية والفتحات الموجودة في السقف. فتحة تهوية بقياس 400 × 400 مم تحتاج إلى مساحة كافية حولها، لذا فإن تكلفتها لا تبلغ 0.16 متر مربع، بل أقرب إلى 0.36 متر مربع.
• فتحات تهوية مكيفات الهواء والثلاجات. آثار أقدام كبيرة، وهي تلقي بظلالها.
• الهوائيات، والقباب الفضائية، والهوائيات، والأضواء. مساحة صغيرة، ومساحة واسعة لمنع الدخول.
• أدوات التثبيت والقضبان. مسامير تثبيت، قواعد حامل الأمتعة على السقف، أقواس المظلة.
• ممرات المشاة ومسارات الوصول. في القوارب والمركبات الأكبر حجماً، يجب على شخص ما الوصول إلى تلك الفتحة.
• انتقالات الانحناء. عندما ينحني تاج مسطح إلى زاوية ضيقة، لا يمكن للطبقة الرقيقة أن تتبعه. هذا الشريط غير صالح للاستخدام.

خذ سقف شاحنة صغيرة بأبعاد 5000 × 2000 مم وقم بمسحه من خلاله:

عشرة أمتار مربعة للداخل. ستة أمتار ونصف للخارج. هذا يساوي 65%.

قم بتشغيل كلا الرقمين عند 202 واط/م² وستجد فرقًا واضحًا: إجابة المساحة الكلية تقول 2020 غربًا, ، يقول جواب المساحة القابلة للاستخدام 1313 غربًا. نفس السقف، يفصل بينهما 707 غرباً، والرقم الثاني فقط هو الصحيح.

تتوافق هذه النسبة مع ما يُشير إليه قطاع الطاقة الشمسية بشكل عام. تُشير الدراسات الأوروبية حول أنظمة الطاقة الشمسية المُدمجة في المركبات إلى أن مساحة سطح السيارة المُخصصة للطاقة الشمسية تتراوح بين 1.5 و4.5 متر مربع، بينما تصل مساحة سطح الحافلة أو الشاحنة إلى 10 أمتار مربعة، وتُنتج الأنظمة الفعلية منها طاقة تتراوح بين 150 و600 واط. يقع سطحنا المُخصص للطاقة الشمسية بمساحة 10 أمتار مربعة، والذي يُنتج طاقة تقارب 1200 واط، في أعلى هذا النطاق، وهو ما يُمثل المستوى الأمثل لتصميم مُخصص وفعّال.

تبقى مشكلة واحدة. فمساحة 6.50 متر مربع ليست مستطيلاً واحداً منتظماً، بل هي ثلاث أو أربع مناطق ذات أشكال غير منتظمة. وتتطلب عملية ملئها هندسة الألواح، وهي المشكلة التالية.

2. المنحنى نفسه بالكاد يزيد المساحة - ولكنه قد يؤثر سلبًا على العائد

لا يكاد أحد يخبر المشترين بهذا. صحيح أن السقف المنحني يوفر مساحة أكبر من السقف المسطح، لكن ليس بفارق كبير.

قم بثني سقف بطول 2000 مم على شكل تاج لطيف بارتفاع 60 مم، وسيكون طول القوس عبره 2004.8 مم. هذا هو 0.24% مساحة إضافية. ليس خمسة بالمئة. ليس عشرة بالمئة. ربع واحد بالمئة.

ببذل المزيد من الجهد، يتحسن الوضع، ولكن بشكل طفيف. سطح مقصورة قارب بنفس العرض مع ارتفاع 300 مم يعطي قوسًا بطول 2118 مم - أي مساحة أكبر بمقدار 5.9%.

إذن، المنحنى ليس ميزة إضافية، بل هو قيد.

ما هي تكلفة الانحناء الفعلية من حيث الطاقة؟

أفضل قياس عام يأتي من مهمة IEA-PVPS رقم 17. قام الباحثون بتجهيز سقف سيارة حقيقي بقياس 158 × 106 سم بمصفوفة 5 × 5 من خلايا M6 نصف المقطوعة والمزدوجات الحرارية، ثم سجلوا ذلك كل دقيقة لمدة ثمانية أيام في أغسطس في لو بورجيه دو لاك، فرنسا.

نتائجهم في ظروف السماء الصافية تستحق القراءة مرتين. وقد اختلف الإشعاع الشمسي بين الخلية ذات أفضل وأسوأ اتجاه على نفس السطح بمقدار تصل إلى 250 واط/م² - انتشار 21%. تفاوتت درجة حرارة الخلية بما يصل إلى 13 درجة مئوية. في الأيام الممطرة، اختفى كلا التأثيرين تقريبًا: عند أقل من 20 واط/م² وأقل من 3 درجات مئوية، لأن الضوء المنتشر يصل إلى كل جزء من السطح بالتساوي.

بتحويل ذلك إلى طاقة، وبافتراض نصف قطر انحناء يبلغ 3 أمتار مع كل خلية موصولة في سلسلة واحدة, ، ينهار السقف يتراوح معدل هطول الأمطار بين 12 و171 TP3T في يوم مشمس صافٍ، وحوالي 61 TP3T في يوم ممطر. على سطح مستوٍ.

لماذا يحدث ذلك، وماذا نفعل حيال ذلك؟

هناك آليتان تعملان معاً، وتتداخلان معاً.

فقدان جيب التمام. كل جزء من السطح المنحني يشير إلى مكان مختلف. في أي لحظة معينة، جزء فقط من السقف يواجه الشمس بشكل جيد؛ أما الباقي فيلتقط الضوء بزاوية.

عدم توافق كهربائي. جميع الخلايا الموصولة على التوالي تحمل نفس التيار، وأضعفها تحدد الحد الأقصى. عندما يكون أحد جانبي المنحنى ساطعًا والآخر خافتًا، فإن الخلايا الساطعة ببساطة لا تستطيع تقديم كامل طاقتها.

يكمن الحل مباشرةً في آلية عمل النظام. قسّم السطح إلى مناطق كهربائية تتشارك اتجاهًا مشابهًا، وامنح كل منطقة قناة MPPT خاصة بها. يوصي فريق IEA-PVPS بهذا الحل تحديدًا، مع الإشارة إلى أنه أكثر تكلفة. اطلب من موردك محاذاة السلاسل الفرعية مع مناطق الاتجاه. قبل إنهم يرسمون التصميم، وليس بعد ذلك.

تنبيه هام بخصوص الأرقام نفسها: فهي مستقاة من هندسة واحدة، وموقع واحد، وثمانية أيام من شهر صيفي واحد، ضمن نطاق انحدار حاد نسبيًا يبلغ 3 أمتار. وقد دعا الباحثون إلى جمع بيانات لمدة عام كامل. أما في حالة انحدار طفيف في نصف قطر 8 أمتار، فإن الفقد سيكون أقل بكثير.

خلاصة القول العملية واضحة: لا يُحقق تصميم مصفوفة الطاقة المنحنية مكاسب تتجاوز 6% في المساحة، ولكنه قد يُكلف أضعاف ذلك في الطاقة. لذا، صمم المصفوفة بشكل منحني لأن منتجك يتطلب ذلك، وليس لأنك تتوقع الحصول على طاقة مجانية.

3. لماذا تعتمد القدرة الكهربائية على هندسة اللوحة؟

يمكن للوحتين متطابقتين في المساحة أن تحملا كميات مختلفة تماماً من الطاقة. ويجد معظم المشترين هذا الأمر مفاجئاً حقاً.

قارن بين مخططين، كلاهما بمساحة 0.60 متر مربع بالضبط: اللوحة أ بمقاس 1000 × 600 مم، و اللوحة ب بمقاس 1200 × 500 مم. املأ كل خلية بخلايا قياسية مقاس 182 مم (M10)، مع ترك مسافة 15 مم بين الخلايا و2 مم بين كل خلية وأخرى. هذه قيم نموذجية وليست عامة، لذا تحقق منها وفقًا لقواعد تصميم موردك.

تتكون اللوحة (أ) من 5 خلايا على طولها و3 خلايا على عرضها — 15 خلية.

تتسع اللوحة "ب" لستة خلايا على طولها، لكن عرضها البالغ 500 مم لا يسمح بذلك. ثلاث خلايا تحتاج إلى 550 مم، ولا يوجد سوى 470 مم من العرض المتاح، لذا فإن الحد الأقصى هو خليتين. هذا هو 12 خلية.

نفس المساحة. عدد الخلايا أقل بنسبة 25%.

تغطي خلية بقطر 182 مم مساحة 0.0331 متر مربع. عند كفاءة النوع n السائدة التي تقارب 24%، تصل الطاقة إلى حوالي 8.0 واط لكل خلية؛ وعند كفاءة تقارب 26% التي تصل إليها خلايانا ذات التلامس الخلفي، تصل الطاقة إلى حوالي 8.6 واط. يفترض كلا العمودين نسبة نموذجية بين الخلية والوحدة تبلغ 90%.

والآن انظر ماذا لا تتحرك الخلايا المحسّنة، فترفع كلا اللوحين بنفس النسبة، وتبقى الفجوة بين الخطين الخارجيين (25%) في مكانها تمامًا. تُغيّر تقنية الخلايا خط الأساس، بينما تُغيّر الهندسة النتيجة.

ومن هنا تأتي القاعدة التي تستحق الحفظ: إن المخطط الذي يهدر شريطًا أضيق من خلية واحدة يهدر ذلك الشريط بالكامل. عرض 500 مم مع خلايا 182 مم يترك 104 مم من المساحة الميتة، ولا توجد نقاط جزئية متاحة.

ملاحظة هامة بخصوص الحسابات: خلايا السيليكون شبه مربعة الشكل، بزوايا مشطوفة متبقية من السبيكة الدائرية، لذا فإن تقسيمها إلى مستطيلات مثالية يُبالغ قليلاً في تقدير المساحة الفعالة. عدد الخلايا لا يتأثر، وهذا ما يدور حوله هذا التحليل.

4. حجم الخلية يغير ما يمكنك وضعه

أبقِ اللوحة B كما هي تمامًا وقم بتغيير شيء واحد: استخدم خلايا مقطوعة إلى نصفين بدلاً من الخلايا الكاملة.

تصبح الخلية التي يبلغ طولها 182 مم عند قطعها إلى نصفين 182 × 91 مم. وبذلك، أصبح عرضها غير المنتظم البالغ 470 مم يتسع لخمس خلايا نصفية بدلاً من خليتين كاملتين.

زيادة في الطاقة بنسبة 25% من اللوحة B. لم تتغير المساحة. لم تتغير كفاءة الخلية. فقط شكل الخلية هو الذي تغير.

هذه هي الفكرة الأكثر فائدة في الصفحة. هندسة الخلايا عنصر أساسي في التصميم، ونادراً ما يلجأ إليها أي مشترٍ.

المتغيرات الخمسة التي تستحق التفاوض

حجم الخلية. الأحجام الشائعة هي 166 مم، 182 مم، و210 مم. الخلايا الأكبر حجماً تعني طاقة أكبر لكل خلية وعدد أقل من التوصيلات البينية؛ أما الخلايا الأصغر حجماً فتُغطي المساحات ذات الأشكال غير المنتظمة بشكل أفضل.

قص. تُتيح لك الخلايا ذات القطع النصفي والثلثي شبكةً أدقّ للعمل بها، كما تُقلّل التيار لكل سلسلة، مما يُقلّل من الفقد المقاومي. يستخدم جهاز CLM-130MF الخاص بنا 33 خلية ذات قطع نصفي في مصفوفة 3 × 11 للوصول إلى قدرة 130 واط ضمن مساحة 1090 × 590 مم.

توجيه. يمكن أن يؤدي تدوير شبكة الخلايا 90 درجة إلى إضافة صف كامل أو إزالته. اطلب دائمًا من الشركة المصنعة تشغيل كلا الخيارين.

عدد الخلايا وتنسيق السلسلة. يُحدد عدد الخلايا الجهد. ثلاث وثلاثون خلية نصف مقطوعة موصولة على التوالي تُعطي حوالي 20 فولت عند أقصى قدرة، مما يستدعي استخدام وحدة تحكم MPPT على بنك بطاريات 12 فولت. أما وحدة تحكم PWM فستُخفض جهد المصفوفة إلى جهد البطارية، مما يُقلل الجهد المُنتج بمقدار يتراوح بين 35 و40%. بتغيير عدد الخلايا، يتغير الجهد، لذا قد يُنتج التصميم الأمثل تصميمًا غير مُلائم أحيانًا. هذه المقايضة حقيقية ويجب إجراؤها عن قصد.

التباعد. تؤدي الفجوات الضيقة بين الخلايا إلى زيادة التغطية، لكن هذه الفجوات تمتص أيضًا إجهاد الانحناء. في التركيبات المنحنية، قد يؤدي ضغطها للحصول على نسبة تغطية ضئيلة جدًا إلى تقصير عمر الوصلات. إنها مسألة هندسية دقيقة، وليست مجرد مكسب مجاني.

للعلم، يغطي مركب CLM-130MF حوالي 85% من محيطه بخلايا فعّالة، وهو رقم ممتاز بالنسبة لمركب مرن. إذا ذكر المورد تغطية تتجاوز 92%، فاسأل عن كيفية تعامله مع إحكام إغلاق الحواف ومقاومة إجهاد الانحناء.

5. يحدد نصف قطر الانحناء الأدنى ما هو ممكن أصلاً

قبل إجراء أي حسابات، تأكد من أن الطبقة المصفحة يمكن أن تستقر فعلياً على سطحك.

وهذا يقودنا إلى قطعة محددة من الهراء. تُعلن قوائم المنتجات بشكل روتيني عن الألواح على أنها "قابلة للانحناء حتى 180 درجة" أو "مرنة حتى 240 درجة" أو "تنثني حتى 30 درجة". الزاوية ليست مواصفة ميكانيكية. زاوية 30 درجة على لوحة عرضها 300 مم قاسية للغاية. أما نفس الزاوية على لوحة عرضها 2000 مم فهي لطيفة. وبدون معرفة الطول، لا تُفيدك الزاوية بشيء على الإطلاق.

المواصفات الحقيقية هي نصف قطر الانحناء الأدنى, وتختلف القيم المنشورة اختلافاً كبيراً:

الرقمان الأخيران مأخوذان من كتيبات التثبيت المنشورة. لم نذكر أسماء تلك العلامات التجارية لأنها تنافسنا مباشرةً، ونفضل أن تتحققوا من كتيباتها بأنفسكم بدلاً من الاعتماد على كلامنا.

عشرة إلى واحد، من الأعلى إلى الأسفل. "مرن" لا يعني شيئاً تقريباً بمفرده.

ورقة بيانات واحدة، رقمان مختلفان

الأمر أسوأ من مجرد تسويق مبهم، وهذه حالة موثقة وليست مجرد تحذير نظري. تحدد ورقة بيانات HeliaSol 436-2000-AFA من Heliatek، الإصدار 09، نصف قطر انحناء أدنى يبلغ 50 سم للأسطح المنحنية أحادية الاتجاه في طاولتها الميكانيكية. بينما تشير ملصقة المنتج، الموجودة في نفس ورقة البيانات، في الرسم الفني قبل لوحتين، إلى أن "نصف قطر الانحناء الأدنى: 20 سم".

نفس الوثيقة. نفس المراجعة. فرقٌ قدره 2.5. ولا نخصّ شركة هيلياتيك بالذكر، فهذا يحدث في جميع أنحاء القطاع، وبياناتها الفنية هي ببساطة واحدة من البيانات القليلة المفصلة بما يكفي لرصد هذا الخطأ.

الدفاع إجرائي وليس تقنياً. أدرج الرقم في طلب الشراء. اذكر رقم مراجعة ورقة البيانات وتاريخ التصميم، وحدد الرقم، واطلب تأكيده كتابيًا. الرقم المطبوع على الملصق ليس مواصفة تعاقدية.

قياس مساحة سطحك الخاص

يكفي استخدام شريط قياس. قم بقياس الوتر c عبر المنحنى والانخفاض s عند نقطة منتصفها. بالنسبة للقوس الدائري، تكون العلاقة دقيقة وليست تقريبية:

أما إذا كنت تعرف نصف القطر بالفعل، فإليك الارتفاع الذي يجب أن تتبعه لوحة بطول 1000 مم:

هناك تفصيل واحد يوقع الناس في الخطأ هنا. يتم قياس الـ 1000 ملم على طول اللوحة, ليس عبر الفجوة التي يمتد عليها - يحدد المصنعون ذلك بهذه الطريقة لأن طول اللوحة هو ما تعرفه. قم بقياس الوتر المستقيم بدلاً من ذلك، وستحصل على نفس نصف القطر الذي يعطي ارتفاعًا مختلفًا: 134 مم بدلاً من 122 مم عند R = 1 م. إنه اختلاف بسيط، وهو بالضبط النوع الذي يتحول إلى خلية متصدعة.

سؤالان قبل أن تُقدم على قرارك

محور واحد أم محورين؟ الأسطوانة قابلة للتشكيل، لذا يمكن لفّ صفيحة مسطحة حولها دون تمدد. أما القبة أو السرج أو زاوية المركبة فتنحني في اتجاهين في آن واحد، ولا يمكن لرقاقة مسطحة كبيرة أن تتبع هذا الانحناء، إذ ستتسبب في تجعد أو تشقق الخلايا. مواصفات تركيب Heliatek واضحة تمامًا في هذا الشأن: إما مسطحة، أو منحنية في محور واحد فقط. تتطلب المنحنيات المركبة بلاطات أصغر، أو شرائح ضيقة، أو تصميمًا مجزأً مع فجوات.

مرة واحدة أم بشكل متكرر؟ اللوحة التي تُشكّل مرة واحدة وتُلصق بشكل دائم تُعتبر لوحة ثابتة الانحناء. أما اللوحة الموجودة على مظلة قماشية أو منتج قابل للطي فتُصبح قابلة للانحناء بشكل متكرر. هذه مواصفات مختلفة تمامًا، ويفصل بينها الآن اختبار محدد - انظر القسم 8.

6. لماذا يمكن للألواح الشمسية المصممة حسب الطلب إنتاج طاقة أكبر دون زيادة المساحة؟

بالعودة إلى سطح الشاحنة، حيث تنقسم مساحة 6.50 متر مربع القابلة للاستخدام إلى ثلاث مناطق:

• المنطقة أ: 1800 × 1800 مم
• المنطقة ب: 1500 × 1800 مم
• المنطقة ج: 900 × 640 مم

جرّب ملء الفراغ بألواح قياسية مقاس 1090 × 590 مم. المنطقة أ تحتاج إلى أربعة ألواح. المنطقة ب تحتاج إلى ثلاثة ألواح. المنطقة ج لا تحتاج إلى أي ألواح على الإطلاق، لأن لوحًا مقاس 1090 مم لن يتسع في مساحة 900 مم.

سبع لوحات × 130 واط = 910 واط. تغطي الطبقة المصفحة 4.50 متر مربع من أصل 6.50 متر مربع المتاحة - 69% تعبئة المنطقة، و 45% فقط من السقف الذي بدأت به.

قم ببناء الألواح وفقًا للمناطق، وستبقى جميع العناصر الأخرى ثابتة. نفس الخلايا، نفس الكفاءة، نفس التقنية. يتغير فقط الشكل الخارجي، بالإضافة إلى لوحة صغيرة للمنطقة ج. تصل الأشكال الخارجية المخصصة عمليًا إلى تغطية منطقة تتراوح بين 85 و95%؛ عند 90%، يمكنك تغطية 5.87 متر مربع والوصول إلى ما يقارب 1185 واط.

زيادة في الطاقة بنسبة ثلاثين بالمائة، ولم يتم شراء خلية واحدة أكثر كفاءة.

لهذا السبب نؤكد للمهندسين باستمرار أنه في المساحات المحدودة، يتفوق حجم الشاشة على تقنية الخلايا. فترقية شاشة جيدة إلى شاشة رائدة في فئتها قد تتطلب شراء 4 أو 5%. أما الانتقال من تصميم قياسي إلى تصميم مُلائم فيتطلب شراء 20-30%. الفرق شاسع.

إن استغلال المساحة، وليس الكفاءة، هو ما يملأ سطح منزلك.

7. طريقة بسيطة لتقدير أقصى إنتاج للطاقة الشمسية الكهروضوئية

تستغرق العملية الحسابية بأكملها دقيقتين.

الخطوة 1 - قياس الجلد القابل للاستخدام

اتبع المنحنى، وليس البصمة. قسّم السطح إلى مناطق، واطرح كل منطقة محظورة، واستخدم صيغة الوتر والانحناء للأجزاء المنحنية.

الخطوة الثانية - اختيار عامل التغطية

هذه هي نسبة المساحة القابلة للاستخدام التي تصبح في الواقع مغطاة بالصفائح.

اعتبر هذه افتراضات تخطيطية وليست ثوابت صناعية. سيظهر الرقم الحقيقي من خلال رسم تخطيطي متداخل.

الخطوة 3 - اختيار كثافة الطاقة للوحدة بأكملها

القدرة المقدرة مقسومة على الأبعاد الخارجية، مأخوذة من ورقة بيانات قديمة. لا شيء آخر.

تُحسب الكثافة من خلال قسمة القدرة الاسمية المنشورة لكل مصنّع على الأبعاد الخارجية المنشورة. تتغير خطوط الإنتاج وتوافرها، لذا يُرجى التأكد من كليهما في مرحلة طلب عرض الأسعار.

يقع جهاز CLM-130MF الخاص بنا في أعلى تلك الفئة الأخيرة: 130 واط في مخطط 1090 × 590 مم يعادل 202 واط/م²، أو كفاءة الوحدة الكاملة 20.2%.

فخ الكفاءة الذي يكلف المشترين خُمس تكلفة سقف منزلهم

لا تقم أبدًا بتحديد حجم المنطقة باستخدام كفاءة الخلية أو كفاءة الفتحة أو أي شيء آخر باستثناء كثافة الوحدة بأكملها. توضح الأسئلة الشائعة لعملاء MiaSolé الفرق بوضوح: مساحة الوحدة تشمل السطح النشط وغير النشط للمنتج، بينما كفاءة الفتحة تركز فقط على الجزء النشط. والآن، انظر كيف يؤثر ذلك على الأرقام الفعلية.

• نشرت شركة هيلياتك 7.2–8.0% فتحة كفاءة نظام HeliaSol. بقسمة استهلاكه للطاقة (50-55 واط) على مساحته الفعلية (2000 × 436 مم)، نحصل على قيمة تتراوح بين 5.7 و 6.3%. يختفي حوالي خُمس هذه القيمة.
• تُعلن شركة MiaSolé عن كفاءة فتحة عدسة تصل إلى 17.5% لعدسة FLEX-03W. بقسمة استهلاك الطاقة (490-540 واط) على أبعادها (2583 × 1292 مم)، نحصل على كفاءة فتحة عدسة تتراوح بين 14.7 و16.2%.
• تصبح خلية 26% ذات التلامس الخلفي، بمجرد وضعها في طبقة رقيقة بتغطية 85% مع خسائر الوحدة العادية، وحدة 20% تقريبًا.

بحسب التقنية المستخدمة، قد يستهلك هذا الفارق ما بين 8% و22% من الناتج. إذا قمت بحساب مساحة السقف بناءً على رقم خاطئ، فسيقلّ حجم مشروعك بمقدار هذا الفارق تحديداً.

الخطوة الرابعة - قم بإجراء عملية الجمع

لمساحة قابلة للاستخدام تبلغ 6.50 متر مربع، بتغطية 90%، مع وحدات 202 واط/متر مربع:

لا تساوي Wp وحدة Wh، والفارق بينهما أوسع مما يتوقعه معظم المشترين.

ما لديك الآن هو قوة لوحة الاسم STC تم قياس ذلك في المختبر عند 1000 واط/م² ودرجة حرارة خلية 25 درجة مئوية. وهذا لا يمثل ما يقدمه منتجك يوم ثلاثاء في شهر أكتوبر.

هناك عدة عوامل تسحب الطاقة اليومية الحقيقية إلى أسفلها:

• حرارة. لا يوجد هواء خلف الألواح الملتصقة. تفقد الخلايا ذات التلامس الخلفي حوالي 0.26% من الطاقة المقدرة لكل درجة مئوية فوق 25 درجة مئوية، لذا فإن تكلفة سقف عند 65 درجة مئوية تبلغ حوالي 10%. وصل سقف الاختبار التابع لوكالة الطاقة الدولية (IEA-PVPS) إلى 60 درجة مئوية في أيام صيفية صافية.
• عدم تطابق الانحناء. الميزانية 8-10% سنويًا، وأكثر إذا كانت المصفوفة عبارة عن سلسلة طويلة واحدة.
• توجيه. السقف الأفقي لا يميل باتجاه الشمس.
• تظليل. الأشجار، والمباني، والصواري، والمركبات الأخرى.
• التلوث. الغبار والملح وفضلات الطيور، خاصة على الأسطح ذات الميل المنخفض التي لا تغسلها الأمطار بشكل جيد.

وللتأكد من صحة البيانات، تشير بيانات الصناعة الأوروبية إلى أن أنظمة المركبات المدمجة اليوم تستهلك طاقة تتراوح بين 150 و600 واط ذروة، وذلك حسب المساحة المتاحة، مما ينتج عنه متوسط استهلاك طاقة يبلغ من 0.5 إلى 2.5 كيلوواط ساعة يومياً وفقاً للشروط الأوروبية. إن أي نموذج للطاقة يشير إلى أكثر بكثير مما هو عليه الحال من سقف السيارة يحتوي على افتراض متفائل مختبئ في مكان ما.

تعامل مع Wp كـ مواصفة وواط ساعة/يوم كـ سؤال منفصل. المورد الذي يخلط بين الأمرين إما أنه مهمل أو أنه يبيع.

8. ما تغطيه المعايير فعلياً - وأين تنتهي؟

قسم قصير، لكن تخطيه هو ما يجعل برامج الشركات المصنعة للمعدات الأصلية تتفاجأ في وقت متأخر.

يوجد الآن اختبار للانحناء. أضافت نسخة عام 2021 من معيار IEC 61215 طرق اختبار للوحدات المرنة،, MQT 22 من بينها. تُلف الوحدة على أسطوانة عبر دورات انحناء متكررة بينما يراقب تيار صغير استمرارية التيار الكهربائي، بحيث يتم اكتشاف أي وصلة متصدعة في الدورة التي تحدث فيها بدلاً من اكتشافها في المرور النهائي أو الفشل. إذا كان منتجك ينثني بشكل متكرر بدلاً من تشكيله مرة واحدة، فاطلب نتائج اختبار MQT 22، وليس مجرد ادعاء بنصف قطر الانحناء. وقد قدم هذا الإصدار نفسه اختبار الحمل الميكانيكي الدوري (MQT 20) واكتشاف PID (MQT 21)، وأزال اختبار NMOT من السلسلة بالكامل.

يحتوي معيار IEC 61215 أيضًا على حد نطاق مهم هنا. ينص المعيار بوضوح على أنه لا ينطبق على الأنظمة غير المخصصة للاستخدام طويل الأمد، مثل الوحدات المرنة المثبتة في المظلات أو الخيام. ولا تُعدّ الشهادة تصريحًا عامًا لكل استخدام متنقل أو مؤقت.

للمنتجات الاستهلاكية والمحمولة مسارها الخاص. تغطي المواصفة القياسية IEC TS 63163:2021 الوحدات الأرضية المخصصة للاستخدامات الاستهلاكية ذات فترات التشغيل الخارجية الأقصر من تلك التي تفترضها المواصفة IEC 61215، وتصنفها إلى ثلاث فئات تعرض: متنقلة، محمولة، وعالية التعرض. وتؤكد المواصفة صراحةً على أن التطبيقات المتنقلة والمثبتة تتطلب متانة ميكانيكية أقل من التطبيقات المحمولة، التي تكون أكثر عرضة للتلف. تجدر الإشارة إلى أن هذه المواصفة تنطبق على الجزء الكهروضوئي فقط، وليس على الأجهزة الإلكترونية.

إن التأهل ليس تنبؤاً مدى الحياة. ينص معيار IEC 61215-1-1 على ذلك بالضبط بكلماته الخاصة: لا يتم تفسير نتائج الاختبار على أنها تنبؤ كمي بعمر الوحدة.

لا يزال دمج المركبات متقدماً على المعايير. شكلت اللجنة الفنية 82 التابعة للجنة الكهروتقنية الدولية فريق المشروع PT 600 بالنسبة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المركبات، يجري العمل على إعداد تقارير فنية حول اختبارات الأداء، والتحقق من صحة الأداء في الهواء الطلق، وتقييم كفاءة الطاقة للوحدات المنحنية، وذلك بالتعاون مع هيئات المعايير الأوروبية. وحتى يتم إنجاز هذا العمل، يتم تحديد متطلبات الاهتزاز، والصدمات، والتآكل، والحريق، والتكامل الكهربائي. في عقدك بدلاً من الإشارة إلى شهادة أرضية.

أيًا كانت الشهادة التي تُعرض عليك، اطلب رقمها، واسم المختبر المُصدر لها، وتقرير الاختبار الكامل، وقائمة المواد المعتمدة. لا يُشير الشعار الموجود على الكتيب إلى أي طراز تم اختباره.

9. أرسل هذه القياسات الخمسة إلى الشركة المصنعة

لا يلزم تقديم حزمة هندسية كاملة للحصول على إجابة حقيقية. خمسة أشياء تكفي.

1. الطول. الطول المتطور على طول السطح، باتباع المنحنى - وليس البصمة المتوقعة.

2. العرض. ينطبق نفس المبدأ. إذا كان السطح ينحني عبر عرضه أيضًا، فاذكر ذلك وقدم كليهما.

3. الانحناء. حدد الوتر والانحناء، أو نصف القطر مباشرةً. حدد المحور أيضًا: هل ينحني السطح على طوله، أم عبر عرضه، أم كليهما؟ وأخبرنا ما إذا كان الانحناء دائمًا أم متكررًا.

4. منطقة التركيب والمناطق المحظورة. رسم تخطيطي بسيط يغني عن كتابة فقرة كاملة في كل مرة. حدد فتحات التهوية، والفتحات، والهوائيات، والسكك الحديدية، والممرات، والمسافة المطلوبة بين الحواف، واشرح كيفية تثبيت اللوحة - باستخدام مادة لاصقة، أو حلقات معدنية، أو مسامير تثبيت، أو إطار ملصق.

5. الجهد والطاقة المستهدفان. هل ستشحن بجهد 12 فولت، أو 24 فولت، أو 48 فولت؟ هل ستستخدم تقنية تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) أم تقنية تعديل عرض النبضة (PWM)؟ ما هي القدرة الكهربائية المستهدفة، وهل هي حد أدنى أم حد أقصى؟ يؤثر الجهد على عدد الخلايا، ويؤثر عدد الخلايا على تصميم الدائرة، وتحديد ذلك مبكراً يوفر عليك إعادة التصميم لاحقاً.

ما ستحصل عليه في المقابل

• رسم تخطيطي للتداخل يوضح حدود الألواح على سطحك
• حساب المنطقة النشطة وراء ذلك
• مخطط سلسلة كهربائية مع مواقع السلاسل الفرعية والثنائيات
• قيمة Wp واقعية، مع مراعاة الافتراضات المذكورة.
• إجابة مباشرة حول ما إذا كانت اللوحة القياسية ستخدمك بشكل أفضل

الأسئلة الشائعة

كم واط من الطاقة الشمسية يمكنني تركيبها لكل متر مربع من السقف المنحني؟

خطط لاستهلاك طاقة يتراوح بين 170 و205 واط لكل متر مربع من الرقائق المركبة للسيليكون البلوري المرن الحالي. مع ذلك، لن تقوم بتغليف كل متر مربع. بعد احتساب فقدان الطاقة الناتج عن الحواف والمناطق المحظورة والتخطيط، فإن الطاقة المركبة لكل متر مربع من سقف كامل تتراوح قيمة الطاقة الشمسية عادةً بين 90 و140 واط/م² في المباني المصممة جيدًا، وقد تنخفض إلى 70 واط/م² في المباني المزدحمة. في مثال الشاحنة المذكور أعلاه، تبلغ الطاقة الشمسية الإجمالية للسقف 118 واط/م².

هل يؤدي ثني الألواح الشمسية إلى تقليل قدرتها المقدرة؟

لا يُفترض أن يؤثر تشكيلها ضمن نصف القطر المحدد على تصنيف ورقة البيانات. تكمن التكلفة في هندسة التركيب، لأن الانحناء يُسبب إضاءة غير متساوية وعدم توافق كهربائي. وقد حسبت إحدى الدراسات التي أُجريت على مركبة مزودة بأجهزة قياس، خسارة تتراوح بين 12 و17% في الأيام المشمسة الصافية على نصف قطر 3 أمتار مع جميع الخلايا في سلسلة واحدة، مقابل رقم تخطيط سنوي تقليدي يتراوح بين 8 و10%.

ماذا تعني عبارة "مرن بزاوية 240 درجة" في الواقع؟

من الناحية التجارية، هذا الأمر نادر الحدوث. فالزاوية ليست معيارًا للإجهاد، لأن نفس الزاوية على لوحة أطول تُشير إلى انحناء أقل حدة. لذا، اطلب بدلاً من ذلك الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء بالملليمترات، ومحور الانحناء المسموح به، بالإضافة إلى عدد دورات الانحناء أو نتائج اختبار MQT 22.

هل يمكن للوحة شمسية مرنة كبيرة واحدة أن تغطي قبة؟

عادةً لا. فالقبة تنحني في اتجاهين، ولا يمكن للرقائق المسطحة أن تتبع هذا الانحناء دون تمدد. وعادةً ما يسمح مصنّعو الأغشية المرنة بالانحناء في محور واحد فقط. أما المنحنيات المركبة فتحتاج إلى تصميمات مجزأة، أو شرائح ضيقة، أو قطع أصغر.

هل الخلايا المقطوعة إلى نصفين أفضل دائماً من الخلايا الكاملة؟

ليس دائمًا، ولكن غالبًا ما يكون ذلك مناسبًا في المساحات الضيقة. تعمل الخلايا المقطوعة جزئيًا على تغطية المساحات ذات العرض غير المنتظم بشكل أفضل وتقلل من تيار السلسلة. كما أنها تضاعف عدد الوصلات البينية، لذا استفسر عن تصميم الوصلات البينية إذا كانت اللوحة قابلة للانثناء.

هل أحتاج إلى ألواح شمسية مصممة خصيصاً، أم أن الألواح القياسية ستفي بالغرض؟

إذا كان سطحك مستطيلاً نظيفاً أكبر من اللوحة القياسية، فاشترِ اللوحة القياسية. أما إذا كان غير منتظم أو ضيقاً أو منحنياً أو مقسماً بواسطة أجهزة، فإن استخدام تصميمات مخصصة سيوفر عادةً من 20 إلى 301 تيرابايت من الطاقة الإضافية من نفس المساحة.

هل معيار IEC 61215 كافٍ لوحدة مركبة منحنية؟

لا. يغطي هذا المعيار تأهيل التصميم الأرضي، وينص على أن نتائجه لا تمثل تنبؤًا بالعمر الافتراضي، ويستثني صراحةً التطبيقات غير طويلة الأجل مثل المظلات والخيام. أما المنتجات الاستهلاكية والمحمولة فلها مسارها الخاص في معيار IEC TS 63163. ويتطلب دمج المركبات والأنظمة البحرية تحديد متطلبات دورة التشغيل تعاقديًا، نظرًا لأن التوجيهات الدولية الخاصة بالمركبات ذات الأغراض الخاصة لا تزال قيد التطوير في اللجنة الفنية 82 التابعة للجنة الكهروتقنية الدولية.

ما هي الملفات التي أحتاج إلى إرسالها للحصول على عرض سعر مخصص لألواح الطاقة الشمسية؟

خمس قياسات ستمنحك نظرة أولية. أما بالنسبة لتصميم الإنتاج، فأرسل ملف سطح ثلاثي الأبعاد، ورسمًا ثنائي الأبعاد لمنطقة المنع، والحد الأدنى لنصف القطر لكل محور، وجهد النظام المستهدف، وظروف التظليل والتركيب المتوقعة.

مصادر

1. المهمة رقم 17 التابعة لبرنامج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التابع لوكالة الطاقة الدولية, تجانس الإشعاع ودرجة الحرارة على سقف السيارة (التقرير T17-05:2025) — المصدر الأساسي لكل رقم انحناء مستخدم أعلاه، بما في ذلك المعيار السنوي 8-10%.
2. صفحة ملخص تقرير IEA-PVPS نفسه
3. مجلة الخلايا الكهروضوئية - طريقة اختبار جديدة للأسطح المنحنية للخلايا الكهروضوئية ذات الحجم الكبير
4. تايانغ نيوز - يسلط تقرير وكالة الطاقة الدولية حول أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الضوء على تحديات الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذات الحجم الكبير.
5. IEC 61215-1:2021 — يضيف اختبار الانحناء MQT 22 للوحدات المرنة؛ وينص على استثناء نطاق المظلات والخيام؛ ويزيل NMOT من السلسلة.
6. IEC 61215-1-1:2021 — لا تُعتبر نتائج الاختبار بمثابة تنبؤ كمي بعمر الوحدة.
7. IEC TS 63163:2021 — وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية للمنتجات الاستهلاكية؛ فئات الأجهزة المحمولة والمتنقلة وذات التعرض العالي.
8. مجلة الطاقة الشمسية الكهروضوئية / اللجنة الكهروتقنية الدولية — تقوم اللجنة الكهروتقنية الدولية بتطوير معايير للخلايا الكهروضوئية المدمجة في المركبات (TC 82 PT 600)
9. ETIP PV - صحيفة حقائق: الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المركبات (نوفمبر 2025) — مصدر بيانات 150-600 واط ذروة، 0.5-2.5 كيلوواط ساعة/يوم ومساحة سطح المركبة.
10. الأسئلة الشائعة لعملاء MiaSolé FLEX — نصف قطر الانحناء الأدنى 508 مم، وتعريف كفاءة مساحة الوحدة مقابل كفاءة الفتحة.
11. كتيب MiaSolé FLEX-03W بطول 2.6 متر (2019) — 2583 × 1292 مم، 490-540 واط، كفاءة فتحة تصل إلى 17.5%، 2.0 كجم/م².
12. فهرس وثائق الطاقة الشمسية المرنة من MiaSolé — بيانات فنية حالية عبر مجموعة FLEX-03، بما في ذلك التنسيقات الضيقة.
13. ورقة البيانات الفنية Heliatek HeliaSol 436-2000-AFA، الإصدار 09 (يناير 2024) — نصف قطر 50 سم في جدول المواصفات مقابل 20 سم على الملصق المطبوع، تركيب أحادي المحور، 0.00%/°C إلى 65 درجة مئوية، تفاوت ±10%.
14. كولينرجي - وحدات الطاقة الشمسية والألواح المرنة في كولومبيا البريطانية، حلول مصممة خصيصًا
15. كولينرجي - ألواح شمسية شبه صلبة قابلة للمشي
16. كولينرجي - HPBC أو IBC: مقارنة تقنيات التلامس الخلفي