مع الاهتمام المتزايد بـ تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الملوثة والمكلفةيستكشف العديد من الأشخاص خيارات أكثر نظافة واستدامة لتوليد الكهرباء في المنزل. أحد أكثر الأساليب الواعدة والفعالة هو تركيب الأنظمة الهجينة التي تجمع بين الألواح الشمسية وطواحين الهواء وفي كثير من الحالات، أيضًا مع بطاريات التخزين. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن الطاقة الشمسية، يمكنك زيارة مقالتنا على الطاقة الشمسية مقابل الطاقات المتجددة الأخرى.
تستغل هذه الأنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.، مما يسمح بإنتاج طاقة أكثر ثباتًا، حتى في ظل الظروف الجوية المتغيرة. علاوة على ذلك، فهي تسمح للناس بالحصول على استقلال الطاقة، وخفض فواتير الكهرباء الخاصة بهم، والمساهمة بشكل فعال في مكافحة تغير المناخ. في هذه المقالة، نستكشف كل ما تحتاج إلى معرفته عنها: كيفية عملها، وما هي الفوائد التي تقدمها، وكيفية اختيار أفضل نظام لمنزلك، والعوامل التي يجب مراعاتها قبل تثبيت أحدها.
ما هو النظام الهجين بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح؟
نظام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الهجين هو نظام يجمع بين الألواح الشمسية الكهروضوئية وطواحين الهواء لتوليد الكهرباء.. يمكن استخدام هذه الطاقة بشكل مباشر أو تخزينها في البطاريات في حالة عدم وجود شمس أو رياح. بفضل هذا المزيج، يتم تقليل التباين النموذجي لهذه الأنظمة، حيث يتم تعويض فشل أحد المصادر بواسطة المصدر الآخر. لمزيد من المعلومات حول كيفية توليد الطاقة المتجددة، يمكنك الرجوع إلى المقال الموجود على توليد الطاقة المتجددة.
خلال الأيام المشمسة، تقوم الألواح بالتقاط الإشعاع الشمسي وتحويله إلى طاقة كهربائية.. ومع ذلك، في الليل أو في الأيام الغائمة والعاصفة، تستمر التوربينات في توليد الكهرباء بفضل حركة الهواء. ويعد هذا التكامل أمراً أساسياً للحفاظ على إمدادات مستمرة وموثوقة من الطاقة المتجددة.
مزايا نظام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الهجين في المنزل
إن فوائد تركيب نظام هجين متعددة وتبرير اعتمادها في البيئة السكنية بشكل متزايد:
- إنتاج الطاقة المستمر:إن الجمع بين المصادر يسمح بتوليد الكهرباء ليلاً ونهاراً، في ضوء الشمس أو الرياح.
- كفاءة واستدامة أكبرمن خلال الاستفادة من نوعين من الطاقة المتجددة، يتم تحقيق تغطية كهربائية أكبر على مدار العام.
- اعتماد أقل على الشبكة الكهربائية:يمكنك توليد جزء كبير من احتياجاتك من الطاقة، أو كلها، دون الاعتماد على شركات الكهرباء.
- تخفيض فاتورة الكهرباءعلى الرغم من أن الاستثمار الأولي مرتفع، إلا أن المدخرات على المدى الطويل كبيرة. يمكنك معرفة المزيد عن أنظمة الطاقة في المقال الموجود على المباني المكتفية ذاتيا في برشلونة.
التشغيل التفصيلي للنظام
يتكون النظام الهجين من عدة عناصر رئيسية تعمل بطريقة منسقة.. فيما يلي نستعرض العناصر الأساسية:
- الألواح الشمسية الكهروضوئية:تولد الكهرباء مباشرة عندما تتلقى ضوء الشمس.
- توربينات الرياح:تولد الطاقة عندما تحرك الرياح شفراتها.
- منظم شحن:ينظم الطاقة المتدفقة من وإلى البطاريات، مما يمنع الشحن الزائد.
- Inversor:يقوم بتحويل الطاقة المخزنة من التيار المستمر (DC) إلى التيار المتناوب (AC) للاستخدام المنزلي.
- بطارية:تتراكم الطاقة الزائدة لاستخدامها عندما لا تكون الشمس أو الرياح متاحة.
يمكن استخدام الكهرباء المولدة مباشرة لتشغيل الأجهزة المنزلية أو تخزينها.. يتكيف النظام في الوقت الفعلي مع الظروف الجوية، ويقوم بتنشيط المصادر الأكثر فائدة في أي وقت.
العوامل الرئيسية لتقييم الجدوى
قبل اتخاذ القرار بتثبيت نظام هجين، من الضروري مراعاة عدة جوانب لضمان استثمار مربح وفعال:
1. موارد الطاقة الشمسية في المنطقة
إن توفر الإشعاع الشمسي على مدار العام يعد معلومة أساسية. بشكل عام، تتمتع مناطق مثل جنوب إسبانيا والبرتغال بتعرض ممتاز لأشعة الشمس، مما يجعلها مثالية للألواح الشمسية. ومع ذلك، فمن الضروري التأكد من عدم وجود ظلال تؤثر على الأداء. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك معرفة المزيد عن كوستاريكا وإنتاجها للطاقة المتجددة كمثال لدولة تستغل هذا المصدر بشكل جيد.
2. ظروف الرياح
تحتاج توربينات الرياح إلى ما لا يقل عن 300 يوم من الرياح سنويًا في المتوسط، مع سرعات مستقرة وعدم وجود هبات مفاجئة. هذا النوع من الرياح المستمرة شائع في المناطق الساحلية أو على ارتفاعات عالية. يمكن أن تؤدي هبات الرياح غير المتوقعة إلى إيقاف تشغيل توربينات الرياح لأسباب تتعلق بالسلامة. مثال جيد هو إسبانيا وإنتاجها من طاقة الرياح، والتي أثبتت إمكاناتها في هذا المجال.
3. موقع واتجاه السقف
بالنسبة للألواح الشمسية، يجب أن يكون السقف مواجهًا للجنوب وأن يكون منحدره مناسبًا. (بين 30 درجة و 40 درجة) لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية. أما بالنسبة لتوربينات الرياح، فيجب أن تكون خالية من العوائق مثل الأشجار أو المباني القريبة التي تعيق تدفق الرياح.
4. المساحة واللوائح المحلية
من الضروري أن يكون هناك مساحة كافية وأن تسمح اللوائح البلدية بالتركيب. تضع بعض المناطق قيودًا على ارتفاع توربينات الرياح، لذا يجب عليك التحقق من الشروط قبل البدء في أي عمل.
5. الظلال والعقبات
تجنب وجود الظلال خلال ساعات النهار المركزية، خاصة في شهر ديسمبر عندما تكون الشمس منخفضة. تأكد أيضًا من عدم وجود أي شيء يمنع الرياح من الوصول إلى شفرات التوربين.
كيفية حساب حجم النظام
يعد تحديد حجم نظامك الهجين أمرًا أساسيًا لضمان تلبية احتياجاتك من الطاقة دون تجاوزات غير ضرورية في التكاليف.. هذه هي العوامل الرئيسية التي يجب أخذها في الاعتبار:
الاستهلاك اليومي للطاقة
تحقق من فواتير الكهرباء الخاصة بك أو احسب متوسط استخدام أجهزتك. إذا كنت تعيش في منطقة ريفية أو إذا كنت تنوي استخدامها في منزل ثانٍ. سيعطيك هذا فكرة عن عدد الألواح الشمسية التي تحتاجها أو قوة توربينات الرياح. لمزيد من المعلومات حول الألواح، راجع المقال على الألواح الشمسية المحمولة.
الموقع الجغرافي
توفر شبه الجزيرة الأيبيرية ظروفًا مواتية للغاية لهذا النوع من الأنظمة.ولكن ليست كل المناطق متشابهة. في حين أن الجنوب يوفر المزيد من أشعة الشمس، فإن الشمال يمكن أن يستفيد أكثر من الرياح المستمرة. ومن المهم أيضًا أن يكون منزلك يقع عند سفح الجبل أو بالقرب من البحر.
الظروف الجوية الموسمية
نظام هجين مصمم جيدًا يجب عليك أن تأخذ بعين الاعتبار الأيام الغائمة أو الخالية من الرياح. ولهذا السبب، يتم تصميمها عادةً بهامش أمان (على سبيل المثال، عمر بطارية يصل إلى 4 أيام)، مما يسمح بالحفاظ على الإمدادات في أيام انخفاض التوليد.
ميل السقف واتجاهه
إذا كنت ترغب في الاستخدام المستمر طوال العام، يجب أن يتوافق الميل المثالي مع خط عرض الموقع. بالنسبة لفصل الصيف، يمكنك التعديل عن طريق إضافة 15 درجة، حيث أن الشمس تكون في نقطة أعلى في السماء.
أهداف الطاقة
هل تريد تغطية 100% من استهلاكك أم جزء منه فقط؟ هذا القرار يؤثر بشكل مباشر عدد الألواح المطلوبة وقوة مولد الرياح الذي يجب عليك تثبيته.
تركيب النظام الهجين
يجب أن يتم التخطيط لتركيب النظام الهجين وتنفيذه من قبل متخصصين ذوي خبرة.. ليس فقط من أجل السلامة، بل لأن فعاليتها تعتمد على العديد من التفاصيل التقنية والتنظيمية.
تتضمن العملية تركيب الألواح على السطح بالتوجيه والميل الصحيحينتركيب توربينات الرياح على برج مرتفع بما فيه الكفاية وبعيدًا عن العوائق، ووضع مجموعة البطاريات في منطقة جيدة التهوية، وبالطبع توصيل جميع المكونات باستخدام كابلات آمنة ومناسبة. لمزيد من التوجيه، يمكنك مراجعة دراسة حالة الطاقة المتجددة في لاغواخيرا.
النقطة الحاسمة هي الاختيار المستثمر المناسب، خاصة إذا كنت تخطط لتوصيل النظام بالشبكة. غالبًا ما يتم التوصية باستخدام العاكسات الهجينة ذات التتبع المزدوج MPPT، القادرة على إدارة كل من مصادر الطاقة (الشمسية وطاقة الرياح).
الصيانة والعناية
تتطلب الأنظمة الهجينة مستوى معينًا من الصيانة لضمان التشغيل الأمثل. على مر السنين. على الرغم من أن الألواح الشمسية مكتفية ذاتيا إلى حد ما، فإن توربينات الرياح تتطلب المزيد من الاهتمام بسبب أجزائها المتحركة. لذلك، من المهم معرفة حالة المكونات، مثل تخزين الطاقة، والتي يمكن أن تكون حاسمة في الأنظمة الهجينة.
يجب عليك التحقق بشكل دوري حالة الشفرات والمحامل والكابلات والعاكس. عندما يتعلق الأمر بالبطاريات، فمن المهم التأكد من بقائها في حالة جيدة من خلال مراقبة دورات الشحن والتفريغ لتمديد عمرها الافتراضي.
تنظيف الألواح الشمسية هو أيضا أمر أساسي، حيث أن تراكم الغبار أو الأوراق أو الفضلات يمكن أن يقلل من كفاءة الطاقة بنسبة تصل إلى 15%.
هل لديك مورد يقدم قسم الخدمة الفنية والصيانة والهندسة وقطع الغيار يمكن أن يحدث فرقًا بين التثبيت الفعال ومصدر المشاكل.
متى يستحق الأمر تثبيت واحد؟
إن النظام الهجين ليس قابلاً للتطبيق في كل مكان. يوصى به بشكل خاص في المناطق التي يزيد فيها عدد الأيام العاصفة عن 300 يومًا في السنة.، مثل العديد من المواقع الساحلية أو الريفية المرتفعة. إذا كانت منطقتك تتمتع بتوازن جيد بين الشمس والرياح، فقد يكون ذلك خيارًا ممتازًا لتحقيق الاستقلال في مجال الطاقة وتقليل بصمتك البيئية.
كما أنها مفيدة جدًا في المنازل المعزولة أو في الأماكن التي ينقطع فيها التيار الكهربائي بشكل متكرر. في هذه الحالات، وجود مصدر مستقل للكهرباء يضيف الأمان والراحة والتوفير.
يتيح لك اختيار أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الهجينة في المنزل تعظيم إنتاج الكهرباء على مدار العام، حتى في الظروف الجوية السيئة. إن تصميمها المعياري وقابليتها للتوسع وقدرتها على التكيف مع مواقع مختلفة تجعلها خيارًا جذابًا للغاية لأولئك الذين يتطلعون إلى الاستثمار في مستقبل أنظف وأكثر اكتفاءً ذاتيًا.
