كيف تحقق الاكتفاء الذاتي الكامل باستخدام أنظمة الطاقة الشمسية؟

اقترح مجموعة من الباحثين طريقة جديدة لتصميم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التي تعمل بدون نظام منع التدفق الزائد وتمنع إمكانية ضخ الطاقة إلى الشبكة الكهربائية. تتطلب هذه المنهجية تقديرًا للملف السنوي للطاقة بالساعة وأدنى طلب للطاقة، بالإضافة إلى استخدام جهاز قياس الإشعاع الشمسي ومحلل الشبكات الكهربائية.
منهجية مبتكرة لتصميم الأنظمة الشمسية
استعرض باحثون من معهد Loyola المتخصص للدراسات العليا في جمهورية الدومينيكان منهجية جديدة لتصميم أنظمة الطاقة الشمسية المثبتة على الأسطح في الأسواق التي لا تعتمد على نظام صافي القياس أو تعرفة تغذية الشبكة، حيث يجب استهلاك كل الطاقة المنتجة ذاتيًا. نُشرت هذه الدراسة بعنوان “تصميم أنظمة الطاقة الشمسية لتحقيق الاستهلاك الذاتي بدون فائض عبر قياسات ميدانية: دراسة حالة جمهورية الدومينيكان” في مجلة Renewable Energy ، تركز المنهجية على الأنظمة الكهروضوئية الصغيرة المخصصة للاستهلاك الذاتي بنسبة 100%، حيث لا تتجاوز الطاقة المنتجة طلب الكهرباء المنزلي. وأشار الباحثون إلى أن “أهمية هذه المنهجية تكمن في أن التكلفة الرأسمالية لنظام كهذا أقل مقارنة بأنظمة أخرى تعتمد على تقنيات منع التدفق الزائد أو صافي القياس التقليدي”.

الأدوات المستخدمة
استخدم الباحثون جهاز Fluke IRR1-SOL لقياس الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة، بالإضافة إلى جهاز Fluke 1378 لتحليل الشبكات الكهربائية، وهو أداة شائعة للاحتياجات الصناعية. تم إعداد النماذج باستخدام برنامج Excel لتحليل الطاقة الشهرية المنتجة من النظام على مدار 25 عامًا، مع الأخذ في الاعتبار فقدان الكفاءة في الوحدات الكهروضوئية.
خطوات تحليل الأداء
تتضمن منهجية التحليل:
- حساب الطاقة المنتجة.
- تقدير انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المتجنبة.
- تحديد معدل الاعتماد الذاتي على الطاقة.
- تحليل الجدوى الاقتصادية باستخدام مؤشرات مثل القيمة الحالية الصافية (NPV)، ومعدل العائد الداخلي (IRR)، ومدة استرداد التكلفة (TPA)
بشكل عام، كان الهدف من النهج هو تقديم تحليل شامل لجدوى وربحية الاستهلاك الذاتي دون فوائض، وخاصة في سيناريوهات الطلب المنخفض.
دراسة حالة: سان كريستوبال
تم اختبار المنهجية في محافظة سان كريستوبال بجنوب جمهورية الدومينيكان على منزل يضم خمسة أفراد. تضمنت الدراسة تركيب نظام كهروضوئي بقدرة 1 كيلوواط بزاوية ميل 20 درجة، مع تقدير إنتاج طاقة سنوي يبلغ 1,578.5 كيلوواط/ساعة باستخدام أداة PVwatts لتقدير أقصى قدرة إنتاجية سنوية، اقترح الباحثون معامل تصحيح يبلغ 1.044، مما أدى إلى قدرة إنتاجية قصوى بلغت 131.5 واط من أصل 150 واط. ووجدوا أن النظام كان مجديًا اقتصاديًا، حيث بلغت مدة استرداد التكلفة 4.57 سنوات، ومعدل العائد الداخلي 23.4%، ومعدل الاعتماد الذاتي 5.0%.
الإمكانات الترويجية
يسلط البحث الضوء على الإمكانات التي يتمتع بها الاستهلاك الذاتي دون فوائض لتعزيز استخدام الطاقة الكهروضوئية، وخاصة في المناطق التي لا تتوفر فيها برامج الاستهلاك الذاتي مع الفوائض. ويؤكد على أهمية إعلام المستهلكين بمزايا وعيوب نماذج الاستهلاك الذاتي المختلفة لتشجيع تبنيها.
وبشكل عام، تقدم الدراسة إطارًا شاملاً لفهم وتنفيذ الاستهلاك الذاتي دون فوائض، مما يوضح جدواه وفوائده المحتملة في القطاع السكني.
قيود المنهجية
أوضح الباحثون أن تطبيق هذا النوع من الأنظمة غير مجدٍ للعملاء الذين يقل استهلاكهم الشهري عن 252 كيلوواط/ساعة، بينما كان الاستهلاك الشهري للأسرة المختارة 394 كيلوواط/ساعة في المتوسط.
للمزيد من التفاصيل رابط الدراسة من هنا