كيف يتم تحديد حجم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المراد استخدامه؟ الطريقة الأولى، استخدام أكثر الطرق الشائعة التقديرية:
أولا: يجب تحديد حجم استهلاك الطاقة المتوقع استهلاكها في اليوم:
عادة تكون الخطوة الأولى في تصميم نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية يتركز في معرفة إجمالي استهلاك الطاقة من جميع الأحمال التي تحتاج إلى تغذيتها من قبل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية على النحو التالي:
1. حساب إجمالي وات ساعة في اليوم لكل الأجهزة المستخدمة، وتقدر عدد الساعات التشغيلية لكل جهاز. ومن ثم تجمع إجمالي استهلاك كل الأجهزة في اليوم لايجاد اجمالي وات ساعة لليوم الواحد.
2. تأتي الخطوة التالية بتقدير الطاقة الكهربائية المراد الحصول عليها من الألواح الكهروضوئية PV Panels حتى تتناسب مع اجمالي الأحمال الكهربائية المتوقع استهلاكها في اليوم والتي يتم حسابها من الخطوة رقم واحد. وطريقة تقدير الطاقة الكهربائية المولدة من الألواح الكهروضوئية عن طريقة مضاعفة اجمالي الأحمال الكهربائية المتوقع استهلاكها في اليوم بـ 1.3 مرات، وذلك يعني مضاعفتها بقدر ثلاثون في المائة تحسبا لبعض الفقد في النظام.
ثانيا: تحديد حجم الألواح الكهروضوئية المناسبة للنظام:
توجد الألواح الكهروضوئية PV Panels في أحجام مختلفة يعتمد كل حجم على كمية مختلفة من انتاجية الطاقة الكهربائية. كما أن هناك عدة اعتبارات تميز نوع اللوح الكهروضوئي عن الآخر في السوق على حسب نوع المصنعية والجودة والتي سيتم تخصيص موضوع مستقل لكيفية تمييز اللوح الكهروضوئي والخصائص التي يجب أخذها في عين الاعتبار. حتى نوجد حجم اللوح الكهروضوئي فإن علينا إيجاد ذروة الطاقة المراد توليدها وعادة نوجدها عن طريق تقسيم اجمالي الطاقة المتوقع استهلاكها في اليوم وات ساعة على عامل التوليد للخلايا الشمسية. وعامل التوليد للخلايا الشمسية هو العامل الذي يتحدد على حسب ظروف الموقع في الكرة الأرضية والمناخ على مدار السنة، في الجدول التالي يوضح قيمة “عامل التوليد للخلايا الشمسية” في منطقة الشرق الأوسط وشرق آسيا:
| Country | City | Latitude | Longitude | Jan | Feb | Mar | Apr | May | Jun | Jul | Aug | Sep | Oct | Nov | Dec | Year Avg |
| AE | Abu Dhabi | 24° 28′ N | 54° 22′ E | 3.92 | 4.50 | 5.22 | 5.87 | 7.06 | 7.33 | 6.90 | 6.64 | 6.39 | 5.53 | 4.54 | 3.79 | 5.64 |
| AU | Adelaide | 34° 55′ S | 138° 36′ E | 7.2 | 6.58 | 5.18 | 3.85 | 2.65 | 2.23 | 2.48 | 3.2 | 4.46 | 5.69 | 6.59 | 6.74 | 4.74 |
| AU | Brisbane | 27° 99′ S | 153° 8′ E | 6.93 | 6.09 | 5.44 | 4.34 | 3.5 | 3.29 | 3.52 | 4.43 | 5.62 | 6.18 | 6.74 | 6.93 | 5.25 |
| AU | Hobart | 42° 52′ S | 147° 19′ E | 5.97 | 5.33 | 4.05 | 2.73 | 1.79 | 1.44 | 1.68 | 2.41 | 3.6 | 4.78 | 5.92 | 6.18 | 3.82 |
| AU | Melbourne | 37° 47′ S | 144° 58′ E | 6.78 | 6.22 | 4.76 | 3.4 | 2.29 | 1.84 | 2.04 | 2.79 | 3.94 | 5.27 | 6.28 | 6.46 | 4.34 |
| AU | Perth | 31° 57′ S | 115° 52′ E | 7.7 | 6.75 | 5.41 | 4.16 | 3.06 | 2.67 | 2.89 | 3.66 | 4.76 | 6.09 | 7.04 | 7.76 | 5.16 |
| AU | Sydney | 34° S | 151° 0′ E | 6.34 | 5.68 | 4.87 | 3.6 | 2.74 | 2.5 | 2.67 | 3.53 | 4.67 | 5.61 | 6.32 | 6.6 | 4.59 |
| BD | Dhaka | 23° 42′ N | 90° 22′ E | 4.44 | 5.08 | 5.87 | 6.06 | 5.50 | 4.41 | 4.09 | 4.37 | 4.17 | 4.50 | 4.37 | 4.13 | 4.75 |
| CN | Beijing | 39° 55′ N | 116° 25′ E | 2.37 | 2.92 | 3.58 | 5.61 | 4.83 | 5.68 | 5.42 | 4.49 | 4.25 | 3.20 | 2.66 | 2.04 | 3.92 |
| CN | Nanjing | 32° 03′ N | 118° 53′ E | 2.04 | 2.22 | 2.65 | 4.50 | 3.84 | 4.47 | 4.93 | 4.50 | 3.67 | 3.02 | 2.88 | 2.08 | 3.40 |
| CN | Shanghai | 31° 10′ N | 121° 28′ E | 2.29 | 2.63 | 3.07 | 4.54 | 4.38 | 4.59 | 5.52 | 5.23 | 4.03 | 3.39 | 2.97 | 2.38 | 4.01 |
| CN | Hongkong | 22° 18′ N | 114° 10′ E | 2.59 | 2.56 | 3.06 | 3.93 | 4.13 | 4.74 | 5.81 | 4.95 | 4.68 | 4.05 | 3.56 | 2.93 | 4.18 |
| ID | Jakarta | 6° 11′ S | 106° 50′ E | 4.15 | 4.59 | 5.00 | 4.94 | 4.88 | 4.71 | 5.09 | 5.46 | 5.66 | 5.36 | 4.76 | 4.47 | 5.03 |
| IL | Tel Aviv | 32° 05′ N | 34° 46′ E | 2.78 | 3.5 | 4.73 | 6.03 | 6.86 | 7.87 | 7.81 | 7.22 | 6.19 | 4.63 | 3.32 | 2.62 | 5.73 |
| IR | Tabriz | 38° 48′ N | 46° 18′ E | 1.79 | 2.40 | 3.37 | 4.58 | 5.54 | 6.71 | 6.97 | 6.06 | 5.20 | 3.26 | 2.14 | 1.56 | 4.13 |
| IR | Tehran | 35° 40′ N | 51° 26′ E | 2.23 | 2.84 | 3.72 | 5.12 | 5.99 | 7.32 | 7.20 | 6.41 | 5.59 | 3.90 | 2.61 | 2.02 | 4.58 |
| IR | Mashhad | 36° 16′ N | 59° 34′ E | 2.22 | 2.97 | 3.88 | 5.21 | 6.29 | 7.49 | 7.41 | 6.78 | 5.70 | 4.13 | 2.78 | 2.06 | 4.74 |
| IR | Bandar’ Abbas | 27° 15′ N | 56° 15′ E | 3.63 | 4.43 | 5.14 | 6.29 | 7.43 | 7.96 | 7.41 | 6.97 | 6.58 | 5.51 | 4.29 | 3.37 | 5.75 |
| IN | New Delhi | 28° N | 77° E | 3.68 | 4.47 | 5.50 | 6.60 | 7.08 | 6.55 | 5.01 | 4.62 | 5.11 | 4.99 | 4.15 | 3.42 | 5.10 |
| IN | Bombay | 18° 33′ N | 72° 32′ E | 5.22 | 6.03 | 6.66 | 7.05 | 6.77 | 4.59 | 3.54 | 3.40 | 4.72 | 5.39 | 5.15 | 4.80 | 5.28 |
| IN | Bangalore | 12° 57′ N | 77° 37′ E | 5.00 | 5.90 | 6.44 | 6.42 | 6.13 | 4.76 | 4.48 | 4.59 | 4.98 | 4.68 | 4.34 | 4.40 | 5.18 |
| IQ | Baghdad | 33° 20′ N | 44° 24′ E | 2.79 | 3.64 | 4.59 | 5.76 | 6.83 | 8.10 | 7.97 | 7.29 | 6.25 | 4.44 | 3.04 | 2.52 | 5.27 |
| JO | Amman | 31° 57′ N | 35° 57′ E | 2.93 | 3.67 | 4.83 | 6.04 | 6.88 | 7.91 | 7.86 | 7.27 | 6.25 | 4.71 | 3.47 | 2.76 | 5.80 |
| JP | Tokyo | 35° 45′ N | 139° 38′ E | 2.31 | 2.99 | 3.70 | 4.90 | 5.07 | 4.47 | 4.88 | 5.42 | 3.82 | 2.98 | 2.50 | 2.23 | 4.00 |
| KH | Phnom penh | 11° 33′ N | 104° 51′ E | 5.27 | 5.78 | 6.02 | 5.76 | 5.09 | 4.30 | 4.55 | 4.07 | 4.34 | 4.41 | 4.88 | 5.03 | 4.85 |
| KP | P’ yongyang | 39° N | 125° 18′ E | 2.50 | 3.35 | 4.50 | 5.17 | 5.60 | 5.35 | 4.51 | 4.63 | 4.22 | 3.51 | 2.46 | 2.09 | 4.20 |
| KR | Seoul | 37° 31′ N | 127° E | 2.62 | 3.40 | 4.29 | 5.24 | 5.63 | 5.15 | 4.26 | 4.55 | 3.99 | 3.64 | 2.60 | 2.24 | 4.16 |
| LA | Vientiane | 18° 07′ N | 102° 35′ E | 4.30 | 4.94 | 5.52 | 5.74 | 5.11 | 4.24 | 4.22 | 4.19 | 4.61 | 4.26 | 4.21 | 4.24 | 4.63 |
| LB | Beirut | 33° 54N | 35° 28E | 2.64 | 3.4 | 4.63 | 6.03 | 6.96 | 7.9 | 7.84 | 7.19 | 6.13 | 4.5 | 3.14 | 2.44 | 5.68 |
| MM | Yangon | 16° 47′ N | 96° 09′ E | 5.40 | 6.06 | 6.65 | 6.69 | 5.14 | 3.24 | 3.30 | 2.99 | 4.12 | 4.51 | 4.82 | 5.05 | 4.65 |
| MN | Ulaanbaatar | 47° 55′ N | 106° 54′ E | 1.79 | 2.77 | 4.24 | 5.53 | 6.26 | 6.15 | 5.55 | 4.88 | 4.17 | 3.00 | 1.82 | 1.40 | 4.30 |
| MY | Kuala Lumpur | 3° 07′ N | 101° 42′ E | 4.54 | 5.27 | 5.14 | 5.05 | 4.80 | 4.98 | 4.91 | 4.78 | 4.54 | 4.51 | 4.23 | 4.07 | 4.70 |
| NZ | Auckland | 36° 52′ S | 174° 45′ E | 6.37 | 5.9 | 4.71 | 3.43 | 2.44 | 2 | 2.25 | 2.95 | 4.13 | 5.23 | 6.05 | 6.56 | 4.34 |
| NZ | Christchurch | 43° 32s | 172° 37e | 5.9 | 4.95 | 3.86 | 2.75 | 1.72 | 1.31 | 1.47 | 2.15 | 3.3 | 4.34 | 5.43 | 5.64 | 3.57 |
| NZ | Wellington | 41° 17′ S | 174° 47′ E | 6.27 | 5.31 | 4.17 | 3 | 1.95 | 1.54 | 1.74 | 2.46 | 3.66 | 4.7 | 5.73 | 6.01 | 3.88 |
| OM | Mascat | 23° 37′ N | 58° 37′ E | 4.34 | 5.00 | 5.85 | 6.69 | 7.54 | 7.56 | 6.91 | 6.71 | 6.55 | 5.93 | 4.95 | 4.23 | 6.29 |
| PH | Cebu | 10° 19′ N | 123° 54′ E | 4.53 | 5.15 | 5.83 | 6.25 | 5.90 | 4.83 | 4.76 | 4.93 | 4.96 | 4.75 | 4.49 | 4.44 | 5.07 |
| PH | Manila | 14° 37′ N | 120° 58′ E | 4.82 | 5.62 | 6.42 | 6.75 | 6.19 | 4.96 | 4.94 | 4.41 | 4.86 | 4.63 | 4.59 | 4.50 | 5.22 |
| SA | Riyadh | 24° 39′ N | 46° 42′ E | 4.03 | 4.92 | 5.56 | 6.24 | 7.27 | 7.99 | 7.86 | 7.46 | 6.83 | 5.80 | 4.58 | 3.82 | 6.03 |
| SG | Singapore City | 1° N | 103° E | 4.43 | 5.52 | 5.05 | 5.05 | 4.62 | 4.66 | 4.51 | 4.61 | 4.49 | 4.50 | 3.98 | 3.93 | 4.61 |
| TH | Bang Kok | 13° 45′ N | 100° 30′ E | 4.42 | 4.65 | 4.84 | 5.03 | 4.75 | 3.77 | 4.22 | 3.46 | 3.63 | 3.89 | 4.16 | 4.40 | 4.27 |
| TH | Chiang Mai | 18° N | 99° E | 4.79 | 5.51 | 6.11 | 6.29 | 5.53 | 4.44 | 4.16 | 4.18 | 4.50 | 4.34 | 4.28 | 4.48 | 4.88 |
| TR | Ankara | 39° 57′ N | 32° 53′ E | 1.77 | 2.38 | 3.69 | 4.54 | 5.53 | 6.63 | 6.99 | 6.55 | 5.22 | 3.24 | 1.99 | 1.51 | 4.17 |
| VN | Hanoi | 21° N | 105° 54′ E | 2.52 | 2.94 | 3.81 | 4.34 | 4.66 | 4.51 | 4.62 | 4.62 | 4.57 | 3.64 | 3.29 | 3.17 | 3.89 |
| YE | Aden | 12° 50′ N | 45° 02′ E | 5.45 | 5.78 | 6.52 | 6.48 | 6.71 | 6.72 | 6.33 | 6.33 | 6.41 | 6.54 | 5.99 | 5.39 | 6.22 |
Data courtesy of: NASA – Surface meteorology and Solar Energy Data Set
Reference:
Whitlock, C. E., et al., Release 3 NASA Surface Meteorology and
Solar Energy Data Set for Renewable Energy Industry Use.
Rise & Shine 2000, the 26th Annual Conference of the Solar
Energy Society of Canada Inc. and Solar, Oct. 21-24, 2000,
Halifax, Nova Scotia, Canada.
ونلاحظ من هذا الجدول قيم عامل التوليد للخلايا الشمسية والذي يختلف من موقع لآخر، ومرجع هذه البيانات موضحة من كندا، وللأسف أن الكويت ليس لها قراءة هنا ولكن نلاحظ أن الرياض ومسقط وعدن يعتبرون من أعلى الدول في هذا العامل ونتوقع أن تكون الكويت مقاربة لمدينة الرياض في عامل توليد الخلايا الشمسية أي تبلغ 6.03.
وحتى تتضح الصورة أكثر فليكن لدينا مثال عبارة عن شخص لديه مصباح فلورسنت 18 وات متوقع استخدامها أربع ساعات يوميا، ومروحة 60 وات تستخدم لمدة ساعتين يوميا، وثلاجة صغيرة 75 وات تستخدم 24 ساعة يوميا مع اعتبار الكمبروسور يشتغل 12 ساعة. مع اعتبار أن النظام مراد تشغيله عن طريق ألواح شمسية بحجم 110 وات واستخدام بطاريات 12 فولت.
أولا: في أول خطوة يجب تحديد حجم استهلاك الطاقة المقدر في اليوم وهو كالتالي:
إجمالي استهلاك الطاقة في اليوم = (18 × 4 ساعات) + (60 واط × ساعتان) + (75 × 24 × 0.5 ساعة) = 1،092 واط / يوم
بعد وضع نسبة الفقد المتوقع في النظام والتي قد تصل لثلاثين في المائة، فالمتوقع أن تكون الألواح الشمسية يجب أن تكون قادرة على توليد الطاقة خلال اليوم = 1،092 × 1.3 = 1،419.6 ساعة / يوم.
ثانيا: يجب ايجاد ذروة الطاقة المنتجة للألواح خلال الساعة والتي نحددها عن طريق اجمالي توليد الخلايا للطاقة في اليوم تقسيم عامل توليد الخلايا الشمسية للبلد والموقع المراد تركيب فيه النظام، والذي شرحناه من الجدول حيث يعتبر عامل توليد الطاقة في الكويت مقارب للرياض ويبلغ 6.03، إذن:
ذروة الطاقة المولدة في الخلايا خلايا الساعة = 1،419.6 / 6.03 = 235.4 وات ذروة Wp
وبما أننا نستخدم ألواح بحجم 110 وات فإن عدد الألواح الكهروضوئية المطلوب استخدامها = 235.4 / 110 = 2.1 تقريبا مطلوب نستخدم 3 ألواح كهروضوئية.
في الجزء الثالث ستنتعرف على تكملة المثال لمعرفة حجم العاكس الكهربائي المراد استخدامه وعدد البطاريات وحجم المتحكم بالشحنات.
تمت بواسطة المحرر المختص بالطاقة الكهروضوئية