إن الحصول على أقصى استفادة من استثمارك في الألواح الشمسية يعتمد على عامل حاسم واحد: توجيه. يمكن لاتجاه وزاوية ألواحك الشمسية أن يعززا إنتاجك للطاقة بنسبة تصل إلى 30%. في نصف الكرة الشمالي، يجب أن تكون ألواحك الشمسية موجهة نحو الجنوب، بينما في نصف الكرة الجنوبي، يجب أن تكون موجهة نحو الشمال. تعتبر زاوية الميل المثالية لألواحك مهمة بنفس القدر ويجب أن تتوافق بشكل عام مع خط العرض الجغرافي الخاص بك.
سوف يرشدك هذا الدليل خلال كل ما تحتاج إلى معرفته لتحقيق التوجيه المثالي، من تعديلات الإمالة الموسمية إلى مراعاة التظليل المحلي واستخدام الأدوات المناسبة للعثور على الوضع الأمثل لك.
ما هو اتجاه الألواح الشمسية بالضبط؟
يعتمد توجيه الألواح الشمسية على وضع الألواح لالتقاط أقصى قدر من ضوء الشمس طوال اليوم. ويعتمد ذلك على عاملين رئيسيين: اتجاه الألواح وزاوية ميلها.
الفرق بين التوجيه والإمالة
على الرغم من استخدامهما بالتبادل في كثير من الأحيان، فإن التوجيه والإمالة هما جانبان متميزان لتحديد موضع اللوحة:
| البعد | الفترة التوجيهيه | إمالة |
| تعريف | اتجاه البوصلة الذي تواجهه الألواح (شمال، جنوب، شرق، غرب) | زاوية الألواح من سطح أفقي |
| مقاسات | درجات من الشمال (0-360 درجة) | درجات من المسطحة (0-90 درجة) |
| التأثير الأساسي | تحديد توقيت التعرض اليومي لأشعة الشمس | تحسين زاوية الشمس الموسمية |
فكر في الأمر بهذه الطريقة: التوجيه يضع المسرح للأداء اليومي، في حين يعمل الإمالة على ضبطه ليناسب التغيرات الموسمية.
لماذا يعد التوجيه أمرًا مهمًا للطاقة الشمسية
يؤثر التوجيه الصحيح بشكل كبير على إنتاج الطاقة من الألواح الشمسية. فعندما لا تُوضع الألواح بشكل صحيح، قد تُعاني من انخفاض كبير في أدائها. تكون أشعة الشمس أكثر فعالية عندما تصطدم بسطح اللوح بشكل عمودي. أما التوجيه غير الصحيح فيعني أن ضوء الشمس يسقط بزاوية أقل من المثالية، مما يقلل من كمية الطاقة المُحوّلة إلى كهرباء.
فيما يلي كيفية اختلاف الأداء حسب الاتجاه:
- الاتجاه الأمثل: 100% من الناتج المحتمل
- 45 درجة خارج الوضع الأمثل: تخفيض 10-20%
- 90 درجة خارج الوضع الأمثل: تخفيض 30-40%
الاتجاه الأمثل لألواح الطاقة الشمسية
اتجاه وزاوية ألواحك الشمسية هما مفتاح تحقيق أقصى إنتاج للطاقة. إليك الطريقة الصحيحة لتحقيق ذلك.
أفضل اتجاه للحصول على أقصى قدر من الطاقة
بالنسبة لمعظم المواقع في نصف الكرة الشمالي، الاتجاه السحري هو الجنوب الحقيقييضمن هذا التوجيه تعرض ألواحك لأشعة الشمس المباشرة لأطول فترة من اليوم. في نصف الكرة الجنوبي، والعكس صحيح: يجب أن تواجه لوحاتك الشمال الحقيقي.
من المهم ملاحظة أن الجنوب الحقيقي يختلف عن الجنوب المغناطيسي. يمكنك استخدام حاسبات الانحراف عبر الإنترنت أو تطبيقات الهواتف الذكية لتحديد الاتجاه الجنوبي الحقيقي الدقيق لموقعك.
على الرغم من أن الألواح المواجهة للشرق والغرب تنتج طاقة أقل بنسبة 15-20%، إلا أن التوجه المواجه للغرب قد يكون خيارًا ذكيًا إذا كان استهلاك الطاقة في منزلك أعلى في فترة ما بعد الظهر.
دور خطوط العرض والعوامل الجغرافية
خط العرض الجغرافي الخاص بك هو سر اختيار زاوية الميل المثالية. كقاعدة عامة، يجب أن تكون زاوية ميل لوحتك مساوية لخط عرض موقعك لتحسين أدائها على مدار العام.
فيما يلي بعض الإرشادات الخاصة بزوايا الميل حسب خط العرض:
| خط العرض | إمالة موصى بها |
| 0-15 ° | 15° |
| 15-45 ° | يساوي خط العرض |
| فوق 45 درجة | يساوي خط العرض + 10-15 درجة |
تلعب الجغرافيا المحلية دورًا أيضًا. فالجبال والتلال، وحتى المباني الشاهقة، قد تُلقي بظلالها، مما يُقلل من إنتاج الطاقة. وقد تختلف زوايا الرؤية المثلى للمناطق الساحلية بسبب الظروف الجوية والضوء المنعكس من الماء.
الضبط الدقيق باستخدام التعديلات الموسمية
بالنسبة لأولئك الذين يريدون الاستفادة القصوى من الطاقة من ألواحهم الشمسية، فإن التعديلات الموسمية يمكن أن تزيد الإنتاج بنسبة 5-15%.
- الصيف: قم بتقليل زاوية الميل بمقدار 10-15 درجة لالتقاط أشعة الشمس الصيفية العالية.
- الشتاء: زد زاوية الميل بمقدار ١٠-١٥ درجة للاستفادة بشكل أفضل من شمس الشتاء المنخفضة. هذا يُسهّل أيضًا انزلاق الثلج.
كيف يؤثر التظليل وزاوية السقوط على الكفاءة
حتى مع التوجيه المثالي، لا يزال بإمكان بعض العوامل التأثير على أداء نظامك.
قوة ضوء الشمس المباشر
كلما زادت ساعات ذروة أشعة الشمس التي تتلقاها ألواحك، زادت الطاقة التي تُولّدها. إليك تفصيل سريع لساعات ذروة أشعة الشمس حسب الاتجاه:
- مواجه للجنوب: ساعات 6-8
- مواجهة للشرق/الغرب: ساعات 4-6
- مواجه للشمال: ساعات 2-4
التكلفة العالية للتظليل
حتى كمية صغيرة من الظل قد تُحدث تأثيرًا هائلًا. فظلٌّ لا يتجاوز ١٠٪ من لوحة واحدة قد يُقلل إنتاجها بنسبة ٥٠٪ أو أكثر. انتبه للعوائق المحتملة مثل:
- الأشجار والشجيرات الكبيرة
- المباني المجاورة
- المداخن وفتحات السقف
- خطوط الكهرباء
زاوية الشمس
كما ذكرنا سابقًا، تكون الألواح الشمسية في أفضل حالاتها عند تعرضها لأشعة الشمس مباشرةً. ومع ازدياد زاوية سقوط الشمس غير المباشرة، ينخفض توليد الطاقة. تساعدك التعديلات الموسمية على الحفاظ على زاوية سقوط مثالية على مدار العام.
التوصيات الإقليمية بشأن وضع الألواح الشمسية
توزيع الألواح الشمسية ليس حلاً شاملاً. إليكم نظرة على ما هو الأنسب لمختلف مناطق العالم.
نصف الكرة الشمالي
في نصف الكرة الشمالي، يجب أن تكون لوحاتك مواجهة الجنوب الحقيقيزاوية الميل المثالية عادةً ما تساوي خط العرض الخاص بك. على سبيل المثال، إذا كنت تعيش عند خط عرض 40 درجة شمالًا، فإن زاوية الميل 40 درجة تُعدّ نقطة بداية ممتازة.
نصف الكرة الجنوبي
بالنسبة لأولئك الموجودين في نصف الكرة الجنوبي، مواجه للشمال الاتجاه هو الخيار الأمثل. تُطبق هنا نفس صيغة زوايا الميل المعتمدة على خطوط العرض. الموقع عند خط عرض 30 درجة جنوبًا يُعطي أفضل أداء مع ألواح بزاوية 30 درجة.
المناطق الاستوائية
بالقرب من خط الاستواء، تكون الشمس شبه عمودية على الرأس معظم أيام السنة. هذا يمنحك مرونة أكبر في وضع الألواح. إليك بعض الخيارات:
- التركيب المسطح أو ذو الميل المنخفض (0-10°)
- اتجاه من الشرق إلى الغرب لالتقاط أشعة الشمس في الصباح وبعد الظهر
- أنظمة التتبع ثنائية المحور لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة
الأخطاء الشائعة لتجنب
بعض الأخطاء الشائعة قد تؤدي إلى خسائر كبيرة في الطاقة. إليك أهم ثلاثة أخطاء يجب الانتباه إليها:
- قراءات البوصلة غير الصحيحة: ينسى العديد من المثبتين الأخذ في الاعتبار الفرق بين الشمال المغناطيسي والشمال الحقيقي، مما قد يؤدي إلى انخفاض إنتاج الطاقة بنسبة 3-4%.
- تجاهل شكل سقفك: لا تُفرض تصميمًا قياسيًا مُوجهًا نحو الجنوب على سقف مُعقد. أحيانًا، يُولّد قسم سقف أكبر وغير مُناسب بعض الشيء طاقة أكبر من قسم أصغر مُوجّه بدقة.
- تجاوز العوائق: هذا هو الخطأ الأكثر تكلفة. فإهمال التظليل على مدار العام من الأشجار والمباني، أو حتى فتحات الأسقف، قد يُقلل إنتاجك بنسبة ٢٠-٣٠٪.
أدوات للعثور على التوجه المثالي
لحسن الحظ، لستَ مضطرًا للتخمين عند اختيار الاتجاه الصحيح. إليك بعض الأدوات التي قد تساعدك:
- رواد الطاقة الشمسية: تتيح لك هذه الأجهزة البصرية الاحترافية رؤية مسار الشمس الدقيق في أي وقت من السنة، مما يجعل من السهل اكتشاف العوائق المحتملة.
- تطبيقات الهواتف الذكية: تستخدم التطبيقات مثل Sun Surveyor أو SunCalc كاميرا هاتفك وأجهزة الاستشعار لتركيب مسار الشمس على محيطك.
- الآلات الحاسبة على الإنترنت: تستخدم مواقع الويب مثل PVGIS وحاسبة الطاقة الشمسية NOAA البيانات المناخية والجغرافية لتوفير توصيات دقيقة ومحددة للموقع فيما يتعلق بالميل والتوجيه.
خيارات متقدمة: الألواح الشمسية القابلة للتعديل والتتبع
بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في رفع إنتاج الطاقة لديهم إلى المستوى التالي، فإن الأنظمة القابلة للتعديل والتتبع تشكل خيارًا رائعًا.
- دليل التكيف: يتضمن ذلك تغيير إمالة الألواح يدويًا مرتين إلى أربع مرات سنويًا. إنها طريقة منخفضة التكلفة لتحسين الأداء بشكل طفيف.
- متتبعات المحور الواحد: تتبع هذه الأنظمة الشمس تلقائيًا من الشرق إلى الغرب، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الطاقة بنسبة 15-25%.
- متتبعات ثنائية المحور: هذه هي المعيار الذهبي، إذ تتتبع الشمس يوميًا وموسميًا، مما يوفر طاقة بنسبة تتراوح بين 25% و35%. إلا أن تكلفتها العالية تجعلها نادرة الاستخدام السكني.
التركيبات الخاصة: الأسطح المسطحة، والتركيبات الأرضية، ومواقف السيارات
ليست كل أنظمة الطاقة الشمسية مُثبتة على أسطح مائلة. إليك كيفية التعامل مع التوجيه في بعض الحالات الخاصة.
السقوف المسطحة
توفر الأسقف المسطحة مرونة كبيرة. يمكنك وضع الألواح بأي زاوية واتجاه. يُعدّ الاتجاه الجنوبي مثاليًا في نصف الكرة الشمالي، ولكن يمكنك أيضًا اختيار تصميم شرقي غربي لزيادة إنتاج الطاقة خلال ساعات الذروة. فقط تأكد من ترك مسافة كافية بين صفوف الألواح لتجنب تظليل بعضها البعض.
المصفوفات المثبتة على الأرض
تُوفّر الأنظمة المُثبّتة على الأرض أقصى درجات المرونة. يُمكنك تحقيق التوجيه والميل المثاليين دون أيّ قيود على السقف. كما تُعدّ هذه الأنظمة مثاليةً للأنظمة القابلة للتعديل والتتبع.
مرآب للطاقة الشمسية
يجب أن توازن مظلات السيارات الشمسية بين توليد الطاقة ووظيفتها الأساسية، وهي توفير مواقف السيارات. تستخدم معظم مظلات السيارات اتجاهًا جنوبيًا بزاوية ميل منخفضة تتراوح بين 5 و15 درجة لتوفير مساحة خالية للمركبات.
من خلال تخصيص الوقت لفهم وتنفيذ الاتجاه الصحيح للوحة الشمسية، يمكنك ضمان عمل نظامك بكامل إمكاناته، مما يمنحك أفضل عائد ممكن على استثمارك.
