النظام الكهروضوئي

الموسوعة الحرة
أنظمة الطاقة الكهروضوئية ومكوناتها:

النظام الكهروضوئي ، ويسمى أيضًا نظام PV أو نظام الطاقة الشمسية ، هو نظام طاقة كهربائية مصمم لتوفير الطاقة الشمسية القابلة للاستخدام عن طريق الخلايا الكهروضوئية . يتكون من مجموعة من المكونات، بما في ذلك الألواح الشمسية لامتصاص وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، وعاكس شمسي لتحويل الناتج من التيار المباشر إلى التيار المتناوب ، بالإضافة إلى التركيب والكابلات والملحقات الكهربائية الأخرى لإعداد نظام عمل. تستخدم العديد من أنظمة الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق أنظمة تتبع تتبع مسار الشمس اليومي عبر السماء لتوليد المزيد من الكهرباء مقارنة بالأنظمة الثابتة. [1]

تحول أنظمة الطاقة الكهروضوئية الضوء مباشرة إلى كهرباء ولا ينبغي الخلط بينها وبين تقنيات الطاقة الشمسية الأخرى، مثل الطاقة الشمسية المركزة أو الطاقة الشمسية الحرارية ، المستخدمة للتدفئة والتبريد. تشمل مجموعة الألواح الشمسية فقط الألواح الشمسية، الجزء المرئي من نظام الطاقة الكهروضوئية، ولا تشمل جميع الأجهزة الأخرى، والتي غالبًا ما يتم تلخيصها على أنها توازن النظام (BOS). تتراوح أنظمة الطاقة الكهروضوئية من أنظمة صغيرة مثبتة على أسطح المنازل أو مدمجة في المباني بسعات تتراوح من بضع إلى عدة عشرات من الكيلووات إلى محطات طاقة كبيرة على نطاق المرافق بمئات الميجاواط. في الوقت الحاضر، تشكل الأنظمة غير المتصلة بالشبكة أو المستقلة جزءًا صغيرًا من السوق.

تعمل أنظمة الطاقة الكهروضوئية بصمت وبدون أي أجزاء متحركة أو تلوث للهواء ، وقد تطورت من تطبيقات السوق المتخصصة إلى تقنية ناضجة تستخدم لتوليد الكهرباء السائدة. وبسبب نمو الطاقة الكهروضوئية ، انخفضت أسعار أنظمة الطاقة الكهروضوئية بسرعة منذ طرحها؛ ومع ذلك، فإنها تختلف حسب السوق وحجم النظام. في الوقت الحاضر، تمثل وحدات الطاقة الكهروضوئية الشمسية أقل من نصف التكلفة الإجمالية للنظام، [2] تاركة الباقي لمكونات BOS المتبقية والتكاليف غير المباشرة، والتي تشمل اكتساب العملاء، والتصاريح، والتفتيش والربط، وعمالة التركيب، وتكاليف التمويل. [3] : 14 

النظام الحديث

ملخص

مخطط للمكونات المحتملة للنظام الكهروضوئي

يحول النظام الكهروضوئي إشعاع الشمس ، في شكل ضوء، إلى كهرباء قابلة للاستخدام . وهو يتألف من مجموعة الألواح الشمسية وتوازن مكونات النظام. يمكن تصنيف أنظمة الطاقة الكهروضوئية حسب جوانب مختلفة، مثل الأنظمة المتصلة بالشبكة مقابل الأنظمة المستقلة، والأنظمة المدمجة في المباني مقابل الأنظمة المثبتة على الرفوف، والأنظمة السكنية مقابل الأنظمة الخدمية، والأنظمة الموزعة مقابل الأنظمة المركزية، والأنظمة المثبتة على الأسطح مقابل الأنظمة المثبتة على الأرض، والأنظمة ذات التتبع مقابل الأنظمة ذات الميل الثابت، والأنظمة الجديدة مقابل الأنظمة المحدثة . قد تشمل التمييزات الأخرى، الأنظمة ذات العاكسات الدقيقة مقابل العاكس المركزي، والأنظمة التي تستخدم السليكون البلوري مقابل تقنية الأغشية الرقيقة ، والأنظمة ذات الوحدات النمطية.

حوالي 99 في المائة من جميع أنظمة الطاقة الشمسية الأوروبية و90 في المائة من جميع أنظمة الطاقة الشمسية الأمريكية متصلة بالشبكة الكهربائية ، في حين أن الأنظمة خارج الشبكة أكثر شيوعًا إلى حد ما في أستراليا وكوريا الجنوبية. [4] : ​​14  نادرًا ما تستخدم أنظمة الطاقة الكهروضوئية تخزين البطاريات. قد يتغير هذا، حيث يتم تنفيذ الحوافز الحكومية لتخزين الطاقة الموزعة وتصبح الاستثمارات في حلول التخزين قابلة للتطبيق اقتصاديًا تدريجيًا للأنظمة الصغيرة. [5] [6] في المملكة المتحدة، يتزايد عدد الأنظمة التجارية التي تستخدم تخزين البطاريات تدريجيًا نتيجة لقيود الشبكة التي تمنع تغذية الكهرباء غير المستخدمة إلى الشبكة بالإضافة إلى زيادة تكاليف الكهرباء مما يؤدي إلى تحسن الاقتصاد. [7] يتم تركيب مجموعة الألواح الشمسية السكنية النموذجية على الرف على السطح، بدلاً من دمجها في سقف أو واجهة المبنى، وهو أكثر تكلفة بشكل ملحوظ. محطات الطاقة الشمسية على نطاق المرافق مثبتة على الأرض، مع ألواح شمسية مائلة ثابتة بدلاً من استخدام أجهزة تتبع باهظة الثمن. السيليكون البلوري هو المادة السائدة المستخدمة في 90 في المائة من الوحدات الشمسية المنتجة في جميع أنحاء العالم، في حين فقدت الأغشية الرقيقة المنافسة لها حصة في السوق. [8] : 17–20  يتم إنتاج حوالي 70 في المائة من جميع الخلايا والوحدات الشمسية في الصين وتايوان، و5 في المائة فقط من قبل الشركات المصنعة الأوروبية والأمريكية . [8] : 11–12  تنمو القدرة المركبة لكل من أنظمة الأسطح الصغيرة ومحطات الطاقة الشمسية الكبيرة بسرعة وبأجزاء متساوية، على الرغم من وجود اتجاه ملحوظ نحو أنظمة على نطاق المرافق، حيث يتحول التركيز على التركيبات الجديدة بعيدًا عن أوروبا إلى مناطق أكثر إشراقًا، مثل حزام الشمس في الولايات المتحدة، والتي تعارض بشكل أقل المزارع الشمسية المثبتة على الأرض ويتم التأكيد على فعالية التكلفة من قبل المستثمرين. [4] : 43 

بسبب التقدم في التكنولوجيا وزيادة حجم التصنيع وتعقيده، فإن تكلفة الطاقة الكهروضوئية تتراجع باستمرار. [9] هناك عدة ملايين من أنظمة الطاقة الكهروضوئية موزعة في جميع أنحاء العالم، معظمها في أوروبا، مع 1.4 مليون نظام في ألمانيا وحدها [8] : 5  - وكذلك أمريكا الشمالية مع 440.000 نظام في الولايات المتحدة. [10] زادت كفاءة تحويل الطاقة لوحدة الطاقة الشمسية التقليدية من 15 إلى 20 في المائة منذ عام 2004 [8] : 17  ويستعيد نظام الطاقة الكهروضوئية الطاقة اللازمة لتصنيعه في حوالي عامين. في المواقع المعرضة للإشعاع بشكل استثنائي، أو عند استخدام تقنية الأغشية الرقيقة، ينخفض ​​ما يسمى بفترة استرداد الطاقة إلى عام واحد أو أقل. [8] : 30-33  كما دعمت القياس الصافي والحوافز المالية، مثل التعريفات التغذوية التفضيلية للكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية، بشكل كبير تركيبات أنظمة الطاقة الكهروضوئية في العديد من البلدان. [11] أصبحت التكلفة المتساوية للكهرباء من أنظمة الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق قادرة على المنافسة مع مصادر الكهرباء التقليدية في قائمة متزايدة من المناطق الجغرافية، وتم تحقيق التكافؤ في الشبكة في حوالي 30 دولة. [12] [13] [14] [15]

اعتبارًا من عام 2015، تقترب سوق الطاقة الكهروضوئية العالمية سريعة النمو بسرعة من علامة 200 جيجاوات - أي حوالي 40 ضعف السعة المركبة في عام 2006. [16] تساهم هذه الأنظمة حاليًا بنحو 1 في المائة في توليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم. أكبر الدول التي تقوم بتركيب أنظمة الطاقة الكهروضوئية من حيث السعة حاليًا هي الصين واليابان والولايات المتحدة، بينما يتم تركيب نصف سعة العالم في أوروبا، حيث تزود ألمانيا وإيطاليا 7٪ إلى 8٪ من استهلاكهما المحلي للكهرباء من الطاقة الشمسية الكهروضوئية. [17] تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن تصبح الطاقة الشمسية أكبر مصدر للكهرباء في العالم بحلول عام 2050، حيث تساهم الطاقة الكهروضوئية الشمسية والطاقة الشمسية الحرارية المركزة بنسبة 16٪ و 11٪ في الطلب العالمي على التوالي. [3]

ربط الشبكة الشمسية

مخططات نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية المقترنة بالتيار المتردد

يتصل النظام المتصل بالشبكة بشبكة مستقلة أكبر (عادةً شبكة الكهرباء العامة) ويغذي الشبكة بالطاقة مباشرة. يمكن مشاركة هذه الطاقة من قبل مبنى سكني أو تجاري قبل أو بعد نقطة قياس الإيرادات، اعتمادًا على ما إذا كان إنتاج الطاقة المعتمد يتم حسابه بشكل مستقل عن استهلاك العميل للطاقة ( تعرفة التغذية ) أو فقط على الفرق في الطاقة ( قياس صافي ). تختلف هذه الأنظمة في الحجم من سكنية (2-10 كيلو واط p ) إلى محطات الطاقة الشمسية (حتى عشرات ميغاواط p ). هذا شكل من أشكال توليد الكهرباء اللامركزية . يتطلب تغذية الشبكة بالكهرباء تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد بواسطة عاكس خاص متزامن للشبكة . في التركيبات بحجم كيلووات، يكون جهد نظام جانب التيار المستمر مرتفعًا قدر الإمكان (عادةً 1000 فولت باستثناء 600 فولت السكنية في الولايات المتحدة) للحد من الخسائر الأومية. تولد معظم الوحدات (60 أو 72 خلية سيليكون بلورية) 160 وات إلى 300 وات عند 36 فولت. من الضروري أو المرغوب أحيانًا توصيل الوحدات جزئيًا بالتوازي بدلاً من توصيلها جميعًا على التوالي. تُعرف المجموعة الفردية من الوحدات المتصلة على التوالي باسم "سلسلة". [18] تُعرف مجموعة "السلاسل" المتصلة على التوالي باسم "المصفوفة".

مقياس النظام

تصنف أنظمة الطاقة الكهروضوئية عمومًا إلى ثلاثة قطاعات سوقية مميزة: أسطح المنازل، وأسطح المباني التجارية، وأنظمة المرافق المثبتة على الأرض. وتتراوح قدراتها من بضعة كيلووات إلى مئات الميجاواط. يبلغ النظام السكني النموذجي حوالي 10 كيلووات ويتم تركيبه على سطح مائل، في حين قد تصل الأنظمة التجارية إلى مقياس الميجاواط ويتم تركيبها عمومًا على أسطح منخفضة المنحدر أو حتى مسطحة. وعلى الرغم من أن الأنظمة المثبتة على السطح صغيرة وتكلفة الواط أعلى من التركيبات الكبيرة على نطاق المرافق، إلا أنها تمثل الحصة الأكبر في السوق. ومع ذلك، هناك اتجاه متزايد نحو محطات طاقة أكبر على نطاق المرافق، وخاصة في منطقة "حزام الشمس" من الكوكب. [4] : 43  [19]

على نطاق المرافق

محطة بيروفو للطاقة الشمسية في أوكرانيا

تعتبر حدائق أو مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة الحجم محطات طاقة وقادرة على توفير إمدادات الطاقة لأعداد كبيرة من المستهلكين. يتم تغذية الكهرباء المولدة إلى شبكة النقل التي تعمل بالطاقة من محطات توليد مركزية (محطة متصلة بالشبكة أو مرتبطة بالشبكة)، أو يتم دمجها مع مولد كهرباء محلي واحد أو أكثر لتغذية شبكة كهربائية صغيرة (محطة هجينة). في حالات نادرة، يتم تخزين الكهرباء المولدة أو استخدامها مباشرة بواسطة محطة جزيرة/مستقلة. [20] [21] تم تصميم أنظمة الطاقة الكهروضوئية بشكل عام لضمان أعلى عائد للطاقة لاستثمار معين. تغطي بعض محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة مثل Solar Star و Waldpolenz Solar Park و Topaz Solar Farm عشرات أو مئات الهكتارات ولديها مخرجات طاقة تصل إلى مئات الميجاواط .

على السطح، متحرك، ومحمول

نظام السطح بالقرب من بوسطن ، الولايات المتحدة

نظام الطاقة الكهروضوئية الصغير قادر على توفير ما يكفي من الكهرباء المترددة لتشغيل منزل واحد، أو جهاز معزول في شكل كهرباء مترددة أو مستمرة. قد تحتوي أقمار مراقبة الأرض العسكرية والمدنية ، ومصابيح الشوارع ، وعلامات البناء والمرور، والسيارات الكهربائية ، والخيام التي تعمل بالطاقة الشمسية، [22] والطائرات الكهربائية على أنظمة كهروضوئية متكاملة لتوفير مصدر طاقة أساسي أو مساعد في شكل طاقة مترددة أو مستمرة، اعتمادًا على التصميم ومتطلبات الطاقة. في عام 2013، شكلت أنظمة الأسطح 60 في المائة من التركيبات في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، هناك اتجاه بعيدًا عن الأسطح ونحو أنظمة الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق، حيث يتحول تركيز التركيبات الكهروضوئية الجديدة أيضًا من أوروبا إلى دول في منطقة حزام الشمس من الكوكب حيث تكون المعارضة لمزارع الطاقة الشمسية المثبتة على الأرض أقل حدة. [4] : ​​43  توفر أنظمة الطاقة الكهروضوئية المحمولة والمتنقلة طاقة كهربائية مستقلة عن توصيلات المرافق، للتشغيل "خارج الشبكة". تُستخدم مثل هذه الأنظمة بشكل شائع في المركبات الترفيهية والقوارب لدرجة أن هناك تجار تجزئة متخصصين في هذه التطبيقات والمنتجات الموجهة خصيصًا لها. نظرًا لأن المركبات الترفيهية تحمل عادةً بطاريات وتشغل الإضاءة والأنظمة الأخرى بقوة تيار مستمر تبلغ 12 فولتًا، فإن أنظمة المركبات الترفيهية تعمل عادةً في نطاق جهد يمكنه شحن بطاريات 12 فولت مباشرة، لذا فإن إضافة نظام الطاقة الكهروضوئية تتطلب فقط الألواح ووحدة التحكم في الشحن والأسلاك. عادةً ما تكون أنظمة الطاقة الشمسية في المركبات الترفيهية مقيدة بالوات بالحجم المادي لمساحة سقف المركبة الترفيهية. [23]

مبنى متكامل

جدار BAPV بالقرب من برشلونة، إسبانيا

في المناطق الحضرية والضواحي، غالبًا ما تُستخدم مجموعات الخلايا الكهروضوئية على أسطح المنازل لتكملة استخدام الطاقة؛ وغالبًا ما يكون المبنى متصلاً بشبكة الكهرباء ، وفي هذه الحالة يمكن بيع الطاقة التي تنتجها مجموعة الخلايا الكهروضوئية إلى المرافق في نوع من اتفاقية القياس الصافي . تستخدم بعض المرافق أسطح العملاء التجاريين وأعمدة الهاتف لدعم استخدامهم للألواح الكهروضوئية. [24] الأشجار الشمسية عبارة عن مجموعات تحاكي، كما يوحي الاسم، مظهر الأشجار وتوفر الظل ويمكن أن تعمل في الليل كأضواء للشوارع .

أداء

ترتبط عدم اليقين في الإيرادات بمرور الوقت في الغالب بتقييم موارد الطاقة الشمسية وأداء النظام نفسه. في أفضل الحالات، تكون عدم اليقين عادةً 4٪ لتقلبات المناخ من عام لآخر، و 5٪ لتقدير موارد الطاقة الشمسية (في المستوى الأفقي)، و 3٪ لتقدير الإشعاع في مستوى المصفوفة، و 3٪ لتصنيف الطاقة للوحدات، و 2٪ للخسائر بسبب الأوساخ والتلوث ، و 1.5٪ للخسائر بسبب الثلوج، و 5٪ لمصادر أخرى للخطأ. يعد تحديد الخسائر القابلة للإدارة والاستجابة لها أمرًا بالغ الأهمية للإيرادات وكفاءة التشغيل والصيانة. قد يكون مراقبة أداء المصفوفة جزءًا من الاتفاقيات التعاقدية بين مالك المصفوفة والباني وشركة المرافق التي تشتري الطاقة المنتجة. [ بحاجة لمصدر ] تتيح طريقة إنشاء "أيام اصطناعية" باستخدام بيانات الطقس المتاحة بسهولة والتحقق باستخدام حقل الاختبار المفتوح للطاقة الشمسية في الهواء الطلق التنبؤ بأداء أنظمة الطاقة الكهروضوئية بدرجات عالية من الدقة. [25] يمكن استخدام هذه الطريقة لتحديد آليات الخسارة على نطاق محلي - مثل تلك الناتجة عن الثلج [26] [27] أو تأثيرات الطلاءات السطحية (مثل الكارهة للماء أو المحبة للماء ) على التلوث أو خسائر الثلج. [28] (على الرغم من أن البيئات الثلجية الكثيفة مع التداخل الشديد مع الأرض يمكن أن تؤدي إلى خسائر سنوية من الثلج بنسبة 30٪. [29] ) سمح الوصول إلى الإنترنت بمزيد من التحسن في مراقبة الطاقة والاتصالات. تتوفر أنظمة مخصصة من عدد من البائعين. بالنسبة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التي تستخدم العاكسات الدقيقة (تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد على مستوى اللوحة)، يتم توفير بيانات طاقة الوحدة تلقائيًا. تسمح بعض الأنظمة بتعيين تنبيهات الأداء التي تؤدي إلى تحذيرات الهاتف / البريد الإلكتروني / الرسائل النصية عند الوصول إلى الحدود. توفر هذه الحلول بيانات لمالك النظام والمثبت. يتمكن المثبتون من مراقبة التثبيتات المتعددة عن بُعد، ورؤية حالة القاعدة المثبتة بالكامل في لمحة. [ بحاجة لمصدر ]

عناصر

يوازن توازن مكونات النظام في نظام الطاقة الكهروضوئية (BOS) بين النظام الفرعي لتوليد الطاقة من مجموعة الألواح الشمسية (الجانب الأيسر) والجانب المستخدم للطاقة من الأجهزة المنزلية التي تعمل بالتيار المتردد وشبكة المرافق (الجانب الأيمن).

يتكون النظام الكهروضوئي للإمداد بالطاقة السكنية أو التجارية أو الصناعية من مجموعة الألواح الشمسية وعدد من المكونات التي غالبًا ما يتم تلخيصها باسم توازن النظام (BOS). هذا المصطلح مرادف لـ " توازن المحطة " حيث تتضمن مكونات توازن النظام معدات معالجة الطاقة والهياكل للتركيب، وعادةً ما يكون هناك محول واحد أو أكثر من محولات الطاقة من التيار المستمر إلى التيار المتردد ، والمعروفة أيضًا باسم العاكسات ، وجهاز تخزين الطاقة، ونظام رفوف يدعم مجموعة الألواح الشمسية، والأسلاك الكهربائية والتوصيلات المتبادلة، والتركيب للمكونات الأخرى.

اختياريًا، قد يتضمن توازن النظام أيًا أو كلًا مما يلي: عداد إيرادات ائتمان الطاقة المتجددة ، وجهاز تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، ونظام البطارية والشاحن ، وجهاز تعقب الطاقة الشمسية GNSS ، وبرامج إدارة الطاقة ، وأجهزة استشعار الإشعاع الشمسي ، ومقياس سرعة الرياح ، أو ملحقات خاصة بالمهمة مصممة لتلبية المتطلبات المتخصصة لمالك النظام. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب نظام الطاقة الكهروضوئية المركزة عدسات بصرية أو مرايا وأحيانًا نظام تبريد.

غالبًا ما يتم استخدام مصطلحي "مجموعة الألواح الشمسية" و"نظام الطاقة الكهروضوئية" بشكل غير صحيح بالتبادل، على الرغم من حقيقة أن مجموعة الألواح الشمسية لا تشمل النظام بأكمله. علاوة على ذلك، غالبًا ما يتم استخدام "اللوحة الشمسية" كمرادف لـ "وحدة الطاقة الشمسية"، على الرغم من أن اللوحة تتكون من سلسلة من عدة وحدات. مصطلح "النظام الشمسي" هو أيضًا تسمية خاطئة تستخدم غالبًا لنظام الطاقة الكهروضوئية.

مجموعة الطاقة الشمسية

مجموعة شمسية ثابتة الإمالة من ألواح السيليكون البلورية في كانتربري، نيو هامبشاير ، الولايات المتحدة
مجموعة شمسية لمزرعة شمسية تحتوي على بضعة آلاف من الوحدات الشمسية في جزيرة مايوركا بإسبانيا

تعتبر الخلايا الشمسية اللبنات الأساسية للنظام الكهروضوئي. والخلية الشمسية هي الجهاز الكهربائي الذي يمكنه تحويل طاقة الفوتونات مباشرة إلى كهرباء. وهناك ثلاثة أجيال تكنولوجية من الخلايا الشمسية: الجيل الأول (1G) من خلايا السيليكون البلوري (c-Si)، والجيل الثاني (2G) من خلايا الأغشية الرقيقة (مثل CdTe و CIGS والسيليكون غير المتبلور و GaAs )، والجيل الثالث (3G) من الخلايا العضوية والخلايا الحساسة للصبغة والبيروفسكايت والخلايا متعددة الوصلات . [ 30 ] [ 31 ]

الخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية ، والتي يتم توصيلها عادةً على التوالي، مغلفة في وحدة شمسية لحمايتها من الطقس. تتكون الوحدة من زجاج مقسّى كغطاء، ومغلف ناعم ومرن، وطبقة خلفية مصنوعة من مادة مقاومة للعوامل الجوية والحرائق وإطار من الألومنيوم حول الحافة الخارجية. تُبنى الوحدات الشمسية، المتصلة كهربائيًا والمثبتة على هيكل داعم، سلسلة من الوحدات، غالبًا ما تسمى اللوحة الشمسية. تتكون المجموعة الشمسية من لوحة واحدة أو العديد من هذه الألواح. [32] المجموعة الكهروضوئية، أو المجموعة الشمسية، هي مجموعة مترابطة من الوحدات الشمسية. نادرًا ما تكون الطاقة التي يمكن أن تنتجها وحدة واحدة كافية لتلبية متطلبات المنزل أو العمل، لذلك يتم ربط الوحدات معًا لتشكيل مجموعة. تستخدم معظم مجموعات الخلايا الكهروضوئية عاكسًا لتحويل طاقة التيار المستمر التي تنتجها الوحدات إلى تيار متناوب يمكنه تشغيل الأضواء والمحركات والأحمال الأخرى. عادةً ما يتم توصيل الوحدات في مجموعة الخلايا الكهروضوئية أولاً على التوالي للحصول على الجهد المطلوب ؛ يتم بعد ذلك توصيل السلاسل الفردية بالتوازي للسماح للنظام بإنتاج المزيد من التيار . يتم قياس الألواح الشمسية عادةً بموجب شروط الاختبار القياسية (STC) أو شروط اختبار PTC (PVUSA)، بالواط . [ 33] تتراوح تصنيفات اللوحة النموذجية من أقل من 100 واط إلى أكثر من 400 واط. [34] يتكون تصنيف المصفوفة من مجموع تصنيفات اللوحة، بالواط أو الكيلوواط أو الميغاواط.

الوحدات والكفاءة

تبلغ مساحة وحدة الطاقة الكهروضوئية النموذجية التي تبلغ قدرتها 150 وات حوالي متر مربع. ومن المتوقع أن تنتج هذه الوحدة 0.75 كيلو وات في الساعة (كيلو وات في الساعة) كل يوم، في المتوسط، بعد مراعاة الطقس وخط العرض، لمدة 5 ساعات شمس/يوم. يتدهور ناتج الوحدة بشكل أسرع عند زيادة درجة الحرارة. إن السماح للهواء المحيط بالتدفق فوق وحدات الطاقة الكهروضوئية، وإذا أمكن خلفها، يقلل من هذه المشكلة، حيث يميل تدفق الهواء إلى تقليل درجة حرارة التشغيل، وبالتالي زيادة كفاءة الوحدة. ومع ذلك، فقد ثبت مؤخرًا أنه في التشغيل في العالم الحقيقي، مع الأخذ في الاعتبار مولد الطاقة الكهروضوئية على نطاق أكبر، فإن زيادة سرعة الرياح يمكن أن تزيد من خسائر الطاقة، [35] وفقًا لنظرية ميكانيكا الموائع، حيث يؤدي تفاعل الرياح مع مولد الطاقة الكهروضوئية إلى حدوث اختلافات في تدفق الهواء تعمل على تعديل انتقال الحرارة من الوحدات إلى الهواء.

تبلغ أعمار الوحدات الفعلية عادة 25 عامًا أو أكثر. [36] تختلف فترة الاسترداد للاستثمار في تركيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل كبير وعادة ما تكون أقل فائدة من حساب العائد على الاستثمار . [37] في حين يتم حسابها عادةً لتكون بين 10 و 20 عامًا، يمكن أن تكون فترة الاسترداد المالي أقصر بكثير مع الحوافز . [38]

عادة ما يتم قياس تأثير درجة الحرارة على الوحدات الكهروضوئية من خلال بعض المعاملات التي تربط بين التغيرات في جهد الدائرة المفتوحة، وتيار الدائرة القصيرة، والقدرة القصوى للتغيرات في درجة الحرارة. في هذه الورقة، إرشادات تجريبية شاملة لتقدير معاملات درجة الحرارة. [39]

بسبب الجهد المنخفض للخلية الشمسية الفردية (عادةً حوالي 0.5 فولت)، يتم توصيل العديد من الخلايا (انظر النحاس في الطاقة المتجددة # توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية ) على التوالي في تصنيع "صفائح". يتم تجميع الصفائح في حاوية واقية مقاومة للطقس، وبالتالي صنع وحدة كهروضوئية أو لوحة شمسية . يمكن بعد ذلك ربط الوحدات معًا في مجموعة كهروضوئية. في عام 2012، بلغت كفاءة الألواح الشمسية المتاحة للمستهلكين حوالي 17٪، [40] بينما يمكن أن تصل كفاءة الألواح المتوفرة تجاريًا إلى 27٪. من خلال تركيز ضوء الشمس، من الممكن تحقيق كفاءات أعلى. أنشأت مجموعة من معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية خلية يمكن أن تصل إلى كفاءة 44.7٪ باستخدام ما يعادل "297 شمسًا". [41] [42] [43] [44]

التظليل والأوساخ

إن الناتج الكهربائي للخلية الكهروضوئية حساس للغاية للتظليل (ما يسمى "تأثير ضوء الكريسماس"). [45] [46] [47] فعندما يتم تظليل جزء صغير من الخلية أو الوحدة أو مجموعة من الخلايا بالتوازي، مع تعرض الباقي لأشعة الشمس، ينخفض ​​الناتج بشكل كبير بسبب "القصر الكهربائي" الداخلي (انعكاس مسار الإلكترونات عبر الجزء المظلل). وعند التوصيل على التوالي، لا يكون التيار المسحوب من سلسلة من الخلايا أكبر من التيار الصغير عادةً الذي يمكن أن يتدفق عبر الخلية المظللة، وبالتالي فإن التيار (وبالتالي الطاقة) التي تولدها السلسلة يكون محدودًا. وإذا كان الحمل الخارجي ذو معاوقة منخفضة بدرجة كافية، فقد يكون هناك جهد كافٍ متاح من الخلايا الأخرى في السلسلة لإجبار المزيد من التيار عبر الخلية المظللة عن طريق كسر الوصلة. يتراوح جهد الانهيار هذا في الخلايا الشائعة بين 10 و30 فولت. وبدلاً من إضافة الطاقة التي تنتجها اللوحة، تمتص الخلية المظللة الطاقة وتحولها إلى حرارة. نظرًا لأن الجهد العكسي للخلية المظللة أكبر بكثير من الجهد الأمامي للخلية المضيئة، يمكن لخلية مظللة واحدة أن تمتص طاقة العديد من الخلايا الأخرى في السلسلة، مما يؤثر بشكل غير متناسب على خرج اللوحة. على سبيل المثال، قد تنخفض الخلية المظللة بمقدار 8 فولت، بدلاً من إضافة 0.5 فولت، عند مستوى تيار مرتفع، وبالتالي تمتص الطاقة التي تنتجها 16 خلية أخرى. [48] لذلك من المهم ألا يكون تركيب الطاقة الكهروضوئية مظللًا بالأشجار أو العوائق الأخرى. هناك تقنيات للتخفيف من الخسائر باستخدام الثنائيات، ولكن هذه التقنيات تنطوي أيضًا على خسائر.

تم تطوير العديد من الطرق لتحديد خسائر التظليل من الأشجار لأنظمة الطاقة الكهروضوئية على كل من المناطق الكبيرة باستخدام LiDAR ، [49] ولكن أيضًا على مستوى النظام الفردي باستخدام برنامج النمذجة ثلاثية الأبعاد . [50] تحتوي معظم الوحدات على ثنائيات تجاوز بين كل خلية أو سلسلة من الخلايا التي تقلل من تأثيرات التظليل وتفقد فقط الطاقة التي كان من الممكن أن يوفرها الجزء المظلل من المصفوفة، بالإضافة إلى الطاقة المبددة في الثنائيات. تتمثل المهمة الرئيسية للثنائي الجانبي في القضاء على النقاط الساخنة التي تتشكل على الخلايا والتي يمكن أن تسبب المزيد من الضرر للمصفوفة، وتسبب الحرائق.

تنظيف النظام الكهروضوئي

يمكن امتصاص ضوء الشمس بواسطة الغبار أو الثلج أو الشوائب الأخرى الموجودة على سطح الوحدة (يشار إليها مجتمعة باسم التلوث ). يقلل التلوث من الضوء الذي يضرب الخلايا، مما يقلل بدوره من ناتج الطاقة لنظام الطاقة الكهروضوئية. تتراكم خسائر التلوث بمرور الوقت، ويمكن أن تصبح كبيرة بدون تنظيف مناسب. في عام 2018، قُدِّرت خسارة الطاقة السنوية العالمية بسبب التلوث بما لا يقل عن 3-4٪. [51] ومع ذلك، تختلف خسائر التلوث بشكل كبير من منطقة إلى أخرى، وداخل المناطق. [52] [53] [54] [55] سيؤدي الحفاظ على سطح الوحدة النظيف إلى زيادة أداء الإخراج طوال عمر نظام الطاقة الكهروضوئية. في إحدى الدراسات التي أجريت في منطقة غنية بالثلوج ( أونتاريو )، أدى تنظيف الألواح الشمسية المثبتة بشكل مسطح بعد 15 شهرًا إلى زيادة إنتاجها بنحو 100٪. ومع ذلك، تم تنظيف المصفوفات المائلة بمقدار 5 درجات بشكل كافٍ بواسطة مياه الأمطار. [27] [56] في كثير من الحالات، وخاصة في المناطق القاحلة ، أو في المواقع القريبة من الصحاري أو الطرق أو الصناعة أو الزراعة، فإن التنظيف المنتظم للألواح الشمسية فعال من حيث التكلفة . في عام 2018، تم تقدير خسارة الإيرادات الناجمة عن التلوث بما يتراوح بين 5 و7 مليارات يورو. [51]

إن الموثوقية طويلة الأمد لوحدات الطاقة الكهروضوئية أمر بالغ الأهمية لضمان الجدوى الفنية والاقتصادية لوحدات الطاقة الكهروضوئية كمصدر ناجح للطاقة. إن تحليل آليات تدهور وحدات الطاقة الكهروضوئية أمر أساسي لضمان عمر افتراضي يتجاوز 25 عامًا. [57]

الاشعاع الشمسي والطاقة

الإشعاع الشمسي العالمي على سطح أفقي

تتكون أشعة الشمس من الإشعاع المباشر والمنتشر والمنعكس . يتم تعريف عامل الامتصاص لخلية الطاقة الكهروضوئية على أنه جزء من الإشعاع الشمسي الساقط الذي تمتصه الخلية. [58] عندما تكون الشمس في ذروتها في يوم خالٍ من السحب، تكون قوة الشمس حوالي 1 كيلو واط / م 2 ، [59] على سطح الأرض، إلى مستوى عمودي على أشعة الشمس. على هذا النحو، يمكن لمصفوفات الطاقة الكهروضوئية تتبع الشمس طوال كل يوم لتعزيز جمع الطاقة بشكل كبير. ومع ذلك، تضيف أجهزة التتبع تكلفة وتتطلب الصيانة، لذلك من الشائع أن تحتوي صفوف الطاقة الكهروضوئية على حوامل ثابتة تميل الصفيف وتواجه الجنوب تمامًا في نصف الكرة الشمالي أو الشمال تمامًا في نصف الكرة الجنوبي. يمكن تغيير زاوية الميل من الأفقي حسب الموسم، [60] ولكن إذا كانت ثابتة، فيجب ضبطها لإعطاء خرج صفيف مثالي خلال جزء ذروة الطلب على الكهرباء في عام نموذجي لنظام مستقل. لا تتطابق زاوية الميل المثلى للوحدة هذه بالضرورة مع زاوية الميل لأقصى إنتاج سنوي لطاقة المصفوفة. [61] يمكن أن يكون تحسين النظام الكهروضوئي لبيئة معينة معقدًا حيث يجب أخذ قضايا تدفق الطاقة الشمسية والأوساخ وخسائر الثلوج في الاعتبار. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأعمال اللاحقة أن التأثيرات الطيفية يمكن أن تلعب دورًا في اختيار المواد الكهروضوئية المثلى. على سبيل المثال، يمكن أن يلعب طيف البياض المحيط دورًا مهمًا في الناتج اعتمادًا على السطح المحيط بالنظام الكهروضوئي [62] ونوع مادة الخلية الشمسية. [63] قد يتوقع تركيب كهروضوئي في خطوط العرض الشمالية لأوروبا أو الولايات المتحدة إنتاج 1 كيلو وات في الساعة / م 2 / يوم. [ بحاجة لمصدر ] قد ينتج تركيب كهروضوئي نموذجي بقدرة 1 كيلو وات في أستراليا أو خطوط العرض الجنوبية لأوروبا أو الولايات المتحدة، 3.5-5 كيلو وات في الساعة يوميًا، اعتمادًا على الموقع والتوجيه والميل والتعرض لأشعة الشمس وعوامل أخرى. [ بحاجة لمصدر ] في الصحراء الكبرى ، مع وجود غطاء سحابي أقل وزاوية شمسية أفضل، يمكن للمرء أن يحصل بشكل مثالي على ما يقرب من 8.3 كيلووات ساعة/م 2 /يوم بشرط ألا تهب الرياح الموجودة تقريبًا الرمال على الوحدات. تبلغ مساحة الصحراء الكبرى أكثر من 9 ملايين كيلومتر مربع . 90600 كيلومتر مربع ، أو حوالي 1٪، يمكن أن تولد قدرًا من الكهرباء يعادل ما تنتجه جميع محطات الطاقة في العالم مجتمعة. [64]

التركيب

نظام كهروضوئي مثبت على الأرض عمره 23 عامًا يعود تاريخه إلى ثمانينيات القرن العشرين في جزيرة فريزيا الشمالية بألمانيا. كانت كفاءة تحويل الوحدات 12% فقط.

يتم تجميع الوحدات في صفوف على نوع ما من نظام التركيب، والذي يمكن تصنيفه على أنه مثبت على الأرض أو مثبت على السطح أو مثبت على عمود. بالنسبة للحدائق الشمسية، يتم تثبيت رف كبير على الأرض، ويتم تثبيت الوحدات على الرف. بالنسبة للمباني، تم تصميم العديد من الرفوف المختلفة للأسقف المائلة. بالنسبة للأسقف المسطحة، يتم استخدام الرفوف والصناديق والحلول المتكاملة للمباني. [ بحاجة لمصدر ] يمكن أن تكون رفوف الألواح الشمسية المثبتة أعلى الأعمدة ثابتة أو متحركة، انظر Trackers أدناه. تكون الحوامل الجانبية للعمود مناسبة للمواقف التي يكون فيها العمود مثبتًا بشيء آخر في قمته، مثل تركيبات الإضاءة أو الهوائي. يرفع التركيب على الأعمدة ما قد يكون بخلاف ذلك مجموعة مثبتة على الأرض فوق ظلال الأعشاب والماشية، وقد يلبي متطلبات الكود الكهربائي فيما يتعلق بعدم إمكانية الوصول إلى الأسلاك المكشوفة. تكون الألواح المثبتة على الأعمدة مفتوحة لمزيد من الهواء البارد على جانبها السفلي، مما يزيد من الأداء. يمكن تشكيل مجموعة متعددة من الرفوف أعلى الأعمدة في مرآب للسيارات أو هيكل ظل آخر. قد يسمح الرف الذي لا يتبع الشمس من اليسار إلى اليمين بالتعديل الموسمي لأعلى أو لأسفل. [ بحاجة لمصدر ]

الكابلات

نظرًا لاستخدامها في الهواء الطلق، تم تصميم كابلات الطاقة الشمسية لتكون مقاومة للأشعة فوق البنفسجية وتقلبات درجات الحرارة المرتفعة للغاية ولا تتأثر عمومًا بالطقس. تشمل المعايير التي تحدد استخدام الأسلاك الكهربائية في أنظمة الطاقة الكهروضوئية IEC 60364 من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية ، في القسم 712 "أنظمة إمداد الطاقة الكهروضوئية الشمسية (PV)"، والمعيار البريطاني BS 7671 ، الذي يتضمن اللوائح المتعلقة بتوليد الطاقة الصغيرة وأنظمة الطاقة الكهروضوئية، ومعيار UL4703 الأمريكي، في الموضوع 4703 "الأسلاك الكهروضوئية".

موصلات مقاومة للطقس على كابل اللوحة الشمسية

كابل الطاقة الشمسية هو كابل الربط المستخدم في توليد الطاقة الكهروضوئية . تربط كابلات الطاقة الشمسية الألواح الشمسية والمكونات الكهربائية الأخرى لنظام الطاقة الكهروضوئية. تم تصميم كابلات الطاقة الشمسية لتكون مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ومقاومة للطقس . ويمكن استخدامها في نطاق درجات حرارة كبير.

يتم تحديد متطلبات الأداء المحددة للمواد المستخدمة في توصيل الألواح الشمسية في القوانين الكهربائية الوطنية والمحلية التي تنظم التركيبات الكهربائية في منطقة معينة. تتمثل السمات العامة المطلوبة لكابلات الطاقة الشمسية في مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والطقس ودرجات الحرارة القصوى في المنطقة والعزل المناسب لفئة الجهد للمعدات. سيكون لدى الولايات القضائية المختلفة قواعد محددة فيما يتعلق بتأريض تركيبات الطاقة الشمسية للحماية من الصدمات الكهربائية والحماية من الصواعق.

المتعقب

متتبعات الطاقة الشمسية ثنائية المحور

يقوم نظام تتبع الطاقة الشمسية بإمالة لوحة شمسية طوال اليوم. اعتمادًا على نوع نظام التتبع، يتم توجيه اللوحة إما مباشرة نحو الشمس أو المنطقة الأكثر سطوعًا في سماء غائمة جزئيًا. تعمل أجهزة التتبع على تحسين الأداء في الصباح الباكر وأواخر فترة ما بعد الظهر بشكل كبير، مما يزيد من إجمالي كمية الطاقة التي ينتجها النظام بنحو 20-25٪ لجهاز تتبع أحادي المحور وحوالي 30٪ أو أكثر لجهاز تتبع ثنائي المحور، اعتمادًا على خط العرض. [65] [66] تكون أجهزة التتبع فعالة في المناطق التي تتلقى جزءًا كبيرًا من ضوء الشمس مباشرة. في الضوء المنتشر (أي تحت السحب أو الضباب)، يكون للتتبع قيمة قليلة أو معدومة. نظرًا لأن معظم أنظمة الطاقة الكهروضوئية المركزة حساسة للغاية لزاوية ضوء الشمس، فإن أنظمة التتبع تسمح لها بإنتاج طاقة مفيدة لأكثر من فترة وجيزة كل يوم. [67] تعمل أنظمة التتبع على تحسين الأداء لسببين رئيسيين. أولاً، عندما تكون اللوحة الشمسية عمودية على ضوء الشمس، فإنها تتلقى المزيد من الضوء على سطحها مما لو كانت بزاوية. ثانيًا، يتم استخدام الضوء المباشر بكفاءة أكبر من الضوء بزاوية. [68] يمكن للطلاءات الخاصة المضادة للانعكاس أن تعمل على تحسين كفاءة الألواح الشمسية للضوء المباشر والمائل، مما يقلل إلى حد ما من فائدة التتبع. [69]

غالبًا ما يُنظر إلى أجهزة التتبع والمستشعرات لتحسين الأداء على أنها اختيارية، لكنها يمكن أن تزيد من الناتج القابل للتطبيق بنسبة تصل إلى 45٪. [70] غالبًا ما تستخدم المصفوفات التي تقترب من ميغاواط واحد أو تتجاوزه أجهزة تتبع الطاقة الشمسية. بالنظر إلى السحب، وحقيقة أن معظم العالم ليس على خط الاستواء، وأن الشمس تغرب في المساء، فإن المقياس الصحيح للطاقة الشمسية هو الإشعاع الشمسي - متوسط ​​عدد كيلووات في الساعة لكل متر مربع في اليوم. بالنسبة للطقس وخطوط العرض في الولايات المتحدة وأوروبا، يتراوح الإشعاع الشمسي النموذجي من 2.26 كيلووات في الساعة / م 2 / يوم في المناخات الشمالية إلى 5.61 كيلووات في الساعة / م 2 / يوم في المناطق الأكثر تشمسًا. [71] [72]

بالنسبة للأنظمة الكبيرة، يمكن أن تفوق الطاقة المكتسبة باستخدام أنظمة التتبع التعقيد الإضافي. بالنسبة للأنظمة الكبيرة جدًا ، فإن الصيانة الإضافية للتتبع تشكل ضررًا كبيرًا. [73] لا يلزم التتبع للأنظمة الكهروضوئية المسطحة ومنخفضة التركيز . بالنسبة للأنظمة الكهروضوئية عالية التركيز، يعد التتبع ثنائي المحور ضرورة. [74] تؤثر اتجاهات التسعير على التوازن بين إضافة المزيد من الألواح الشمسية الثابتة مقابل وجود عدد أقل من الألواح التي تتبع.

مع تحسن أسعار وموثوقية وأداء أجهزة التتبع أحادية المحور، تم تركيب الأنظمة في نسبة متزايدة من المشاريع على نطاق المرافق. ووفقًا لبيانات من WoodMackenzie/GTM Research، وصلت شحنات أجهزة التتبع الشمسية العالمية إلى مستوى قياسي بلغ 14.5 جيجاواط في عام 2017. ويمثل هذا نموًا بنسبة 32 في المائة على أساس سنوي، مع توقع نمو مماثل أو أكبر مع تسارع نشر الطاقة الشمسية على نطاق واسع. [75]

العاكس

محول مركزي مع قطع التيار المتردد والتيار المستمر (على الجانب)، وبوابة مراقبة، وعزل المحول، وشاشة LCD تفاعلية
محول التيار الكهربائي (على اليسار)، ومقياس توليد الطاقة، وقاطع التيار المتردد (على اليمين). تركيب حديث في عام 2013 في فيرمونت ، الولايات المتحدة.

تحتاج الأنظمة المصممة لتوصيل التيار المتناوب (AC)، مثل التطبيقات المتصلة بالشبكة، إلى عاكس لتحويل التيار المستمر (DC) من الوحدات الشمسية إلى تيار متردد. يجب أن توفر العاكسات المتصلة بالشبكة كهرباء التيار المتردد في شكل جيب تمام الجيب، متزامنة مع تردد الشبكة، وتحد من جهد التغذية بحيث لا يزيد عن جهد الشبكة وتفصل عن الشبكة إذا تم إيقاف تشغيل جهد الشبكة. [76] تحتاج العاكسات الجزئية فقط إلى إنتاج جهد وترددات منظمة في شكل موجة جيبية حيث لا يلزم المزامنة أو التنسيق مع إمدادات الشبكة.

قد يتصل العاكس الشمسي بسلسلة من الألواح الشمسية. في بعض التركيبات، يتم توصيل عاكس شمسي صغير بكل لوحة شمسية. [77] ولأسباب تتعلق بالسلامة، يتم توفير قاطع دائرة على جانب التيار المتردد والتيار المستمر لتمكين الصيانة. يمكن توصيل خرج التيار المتردد من خلال عداد كهرباء بالشبكة العامة. [78] يحدد عدد الوحدات في النظام إجمالي واط التيار المستمر القادر على توليده بواسطة مجموعة الألواح الشمسية؛ ومع ذلك، يحكم العاكس في النهاية كمية واط التيار المتردد التي يمكن توزيعها للاستهلاك. على سبيل المثال، سيقتصر نظام الطاقة الكهروضوئية الذي يشتمل على 11 كيلو وات من التيار المستمر (kW DC ) من وحدات الطاقة الكهروضوئية، مقترنًا بعاكس واحد للتيار المتردد (kW AC ) بقوة 10 كيلو وات، على خرج العاكس البالغ 10 كيلو وات. اعتبارًا من عام 2019، وصلت كفاءة التحويل للمحولات الحديثة إلى أكثر من 98 بالمائة. في حين تُستخدم محولات الطاقة الخيطية في أنظمة الطاقة الكهروضوئية السكنية والتجارية متوسطة الحجم، تغطي المحولات المركزية السوق التجارية الكبيرة وسوق المرافق العامة. تبلغ حصة السوق للمحولات المركزية والمحولات الخيطية حوالي 44% و52% على التوالي، مع أقل من 1% للمحولات الصغيرة. [79]

تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) هي تقنية تستخدمها العاكسات المتصلة بالشبكة للحصول على أقصى قدر ممكن من الطاقة من مجموعة الألواح الكهروضوئية. وللقيام بذلك، يقوم نظام MPPT الخاص بالعاكس بأخذ عينات رقمية من خرج الطاقة المتغير باستمرار لمجموعة الألواح الشمسية وتطبيق المقاومة المناسبة للعثور على نقطة القدرة القصوى المثلى . [80]

إن منع الجزرة هو آلية حماية لإيقاف تشغيل العاكس على الفور، مما يمنعه من توليد طاقة التيار المتردد عندما لا يكون الاتصال بالحمل موجودًا. يحدث هذا، على سبيل المثال، في حالة انقطاع التيار الكهربائي. بدون هذه الحماية، سيصبح خط الإمداد "جزيرة" محاطة بالطاقة "بحر" من الخطوط غير المزودة بالطاقة، حيث تستمر مجموعة الألواح الشمسية في توصيل طاقة التيار المستمر أثناء انقطاع التيار الكهربائي. إن الجزرة تشكل خطرًا على عمال المرافق، الذين قد لا يدركون أن دائرة التيار المتردد لا تزال تعمل، وقد تمنع إعادة توصيل الأجهزة تلقائيًا. [81] لا تتطلب ميزة منع الجزرة أنظمة خارج الشبكة بالكامل.

سوق العاكس/المحول في عام 2019
يكتب قوة الكفاءة (أ)
حصة السوق (ب) 		ملاحظات
 محول السلسلة حتى 150 كيلو وات (ج ) 98% 61.6% التكلفة (ب) 0.05-0.17 يورو لكل واط ذروة. من السهل استبدالها.
 العاكس المركزي فوق 80 كيلو وات 98.5% 36.7% 0.04 يورو لكل واط ذروة. موثوقية عالية. غالبًا ما يتم بيعه مع عقد خدمة.
 ميكرو عاكس نطاق طاقة الوحدة 90%–97% 1.7% 0.29 يورو لكل واط ذروة. مخاوف بشأن سهولة الاستبدال.
 محول DC/DC
 ( محسن القدرة ) 		نطاق طاقة الوحدة 99.5% 5.1% 0.08 يورو لكل واط ذروة. مخاوف بشأن سهولة الاستبدال. لا تزال هناك حاجة إلى العاكس.
المصدر: بيانات IHS Markit 2020، ملاحظات Fraunhofer ISE 2020، من: تقرير الخلايا الكهروضوئية 2020، ص. 39، PDF [79]
 ملاحظات : (أ) أفضل الكفاءات المعروضة، (ب) حصة السوق والتكلفة لكل واط مقدرة، (ج) كيلو واط p = كيلو واط الذروة ، (د) إجمالي حصة السوق أكبر من 100٪ لأن محولات DC / DC مطلوب إقرانها مع عاكسات السلسلة

بطارية

على الرغم من أنها لا تزال باهظة الثمن، فإن أنظمة الطاقة الكهروضوئية تستخدم بشكل متزايد بطاريات قابلة لإعادة الشحن لتخزين الفائض لاستخدامه لاحقًا في الليل. كما تعمل البطاريات المستخدمة في تخزين الشبكة على استقرار الشبكة الكهربائية من خلال تسوية الأحمال القصوى ، وتلعب دورًا مهمًا في الشبكة الذكية ، حيث يمكنها الشحن خلال فترات انخفاض الطلب وتغذية الطاقة المخزنة في الشبكة عندما يكون الطلب مرتفعًا.

تتضمن تقنيات البطاريات الشائعة المستخدمة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية اليوم بطارية الرصاص الحمضية المنظمة بالصمام  - وهي نسخة معدلة من بطارية الرصاص الحمضية التقليدية  - وبطاريات النيكل والكادميوم والليثيوم أيون . بالمقارنة مع الأنواع الأخرى، تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بعمر أقصر وكثافة طاقة أقل. ومع ذلك، نظرًا لموثوقيتها العالية وتفريغها الذاتي المنخفض بالإضافة إلى انخفاض تكاليف الاستثمار والصيانة، فهي حاليًا (اعتبارًا من عام 2014) التكنولوجيا السائدة المستخدمة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية السكنية الصغيرة الحجم، حيث لا تزال بطاريات الليثيوم أيون قيد التطوير وهي أغلى بنحو 3.5 مرة من بطاريات الرصاص الحمضية. علاوة على ذلك، نظرًا لأن أجهزة التخزين لأنظمة الطاقة الكهروضوئية ثابتة، فإن كثافة الطاقة والطاقة المنخفضة وبالتالي الوزن الأعلى لبطاريات الرصاص الحمضية ليست بالغة الأهمية كما هو الحال، على سبيل المثال، في النقل الكهربائي [5] : 4، 9  تشمل البطاريات القابلة لإعادة الشحن الأخرى التي يتم أخذها في الاعتبار لأنظمة الطاقة الكهروضوئية الموزعة بطاريات الصوديوم والكبريت والفاناديوم والاختزال ، وهما نوعان بارزان من الملح المنصهر وبطارية التدفق على التوالي. [5] : 4  في عام 2015، أطلقت شركة Tesla Motors بطارية Powerwall ، وهي بطارية ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن بهدف إحداث ثورة في استهلاك الطاقة. [82]

تحتاج أنظمة الطاقة الكهروضوئية ذات حل البطارية المتكامل أيضًا إلى وحدة تحكم في الشحن ، حيث يتطلب الجهد والتيار المتغيران من مجموعة الألواح الشمسية تعديلًا مستمرًا لمنع التلف الناتج عن الشحن الزائد. [83] قد تقوم وحدات التحكم في الشحن الأساسية ببساطة بتشغيل وإيقاف تشغيل الألواح الكهروضوئية، أو قد تقيس نبضات الطاقة حسب الحاجة، وهي استراتيجية تسمى PWM أو تعديل عرض النبضة . ستدمج وحدات التحكم في الشحن الأكثر تقدمًا منطق MPPT في خوارزميات شحن البطارية الخاصة بها. قد تقوم وحدات التحكم في الشحن أيضًا بتحويل الطاقة إلى غرض آخر غير شحن البطارية. بدلاً من إيقاف تشغيل طاقة الطاقة الكهروضوئية المجانية ببساطة عند عدم الحاجة إليها، قد يختار المستخدم تسخين الهواء أو الماء بمجرد امتلاء البطارية.

المراقبة والقياس

يجب أن يكون القياس قادرًا على تجميع وحدات الطاقة في كلا الاتجاهين، أو يجب استخدام مترين. تتراكم العديد من العدادات في اتجاهين، وتستخدم بعض الأنظمة مترين، لكن العداد أحادي الاتجاه (مع احتجاز) لن يجمع الطاقة من أي تغذية ناتجة إلى الشبكة. [84] في بعض البلدان، بالنسبة للمنشآت التي تزيد عن 30  كيلو وات في الساعة ، يلزم وجود تردد ومراقب جهد مع فصل جميع المراحل. يتم ذلك حيث يتم توليد طاقة شمسية أكثر مما يمكن أن تستوعبه المرافق، ولا يمكن تصدير الفائض أو تخزينه . احتاج مشغلو الشبكة تاريخيًا إلى توفير خطوط نقل وقدرة توليد. الآن يحتاجون أيضًا إلى توفير التخزين. هذا هو عادةً التخزين الكهرومائي، ولكن يتم استخدام وسائل أخرى للتخزين. في البداية، تم استخدام التخزين حتى تتمكن مولدات الحمل الأساسي من العمل بكامل طاقتها. مع الطاقة المتجددة المتغيرة ، يلزم التخزين للسماح بتوليد الطاقة كلما كانت متاحة، والاستهلاك كلما لزم الأمر.

عداد الكهرباء الكندي

إن المتغيرين اللذين يمتلكهما مشغل الشبكة هما تخزين الكهرباء لاستخدامها عند الحاجة إليها، أو نقلها إلى حيث الحاجة إليها. وإذا فشل كلاهما، يمكن للمنشآت التي تزيد عن 30 كيلو وات أن تتوقف تلقائيًا، على الرغم من أن جميع العاكسات تحافظ عمليًا على تنظيم الجهد وتتوقف عن توفير الطاقة إذا كان الحمل غير كافٍ. ويتمتع مشغلو الشبكة بخيار تقليص التوليد الزائد من الأنظمة الكبيرة، على الرغم من أن هذا يتم بشكل أكثر شيوعًا باستخدام طاقة الرياح مقارنة بالطاقة الشمسية، وينتج عنه خسارة كبيرة في الإيرادات. [85] تتمتع العاكسات ثلاثية الطور بخيار فريد لتوفير الطاقة التفاعلية والتي يمكن أن تكون مفيدة في تلبية متطلبات الحمل. [86]

تحتاج أنظمة الطاقة الكهروضوئية إلى المراقبة لاكتشاف الأعطال وتحسين التشغيل. هناك العديد من استراتيجيات مراقبة الطاقة الكهروضوئية اعتمادًا على ناتج التركيب وطبيعته. يمكن إجراء المراقبة في الموقع أو عن بُعد. يمكنها قياس الإنتاج فقط، أو استرداد جميع البيانات من العاكس أو استرداد جميع البيانات من معدات الاتصال (المجسات، العدادات، إلخ). يمكن تخصيص أدوات المراقبة للإشراف فقط أو تقديم وظائف إضافية. قد تتضمن العاكسات الفردية ووحدات التحكم في شحن البطارية المراقبة باستخدام بروتوكولات وبرامج خاصة بالشركة المصنعة. [87] قد يكون قياس الطاقة للعاكس محدود الدقة وغير مناسب لأغراض قياس الإيرادات. يمكن لنظام اكتساب البيانات التابع لجهة خارجية مراقبة عاكسات متعددة، باستخدام بروتوكولات الشركة المصنعة للعاكس، والحصول أيضًا على معلومات متعلقة بالطقس. قد تقيس العدادات الذكية المستقلة إجمالي إنتاج الطاقة لنظام مجموعة الطاقة الكهروضوئية. يمكن استخدام مقاييس منفصلة مثل تحليل صور الأقمار الصناعية أو مقياس الإشعاع الشمسي ( بيرانومتر ) لتقدير إجمالي الإشعاع الشمسي للمقارنة. [88] يمكن عرض البيانات التي تم جمعها من نظام المراقبة عن بعد عبر شبكة الويب العالمية، مثل OSOTF . [89] [90] [91] [92]

تحديد حجم النظام الكهروضوئي

من خلال معرفة استهلاك الطاقة السنوي بالكيلووات في الساعة لمؤسسة أو أسرة، على سبيل المثال 2300 كيلووات في الساعة، والذي يمكن قراءته في فاتورة الكهرباء الخاصة بها، من الممكن حساب عدد الألواح الكهروضوئية اللازمة لتلبية احتياجاتها من الطاقة. من خلال الاتصال بالموقع https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/ ، بعد تحديد الموقع الذي سيتم فيه تثبيت الألواح أو النقر على الخريطة أو كتابة اسم الموقع، يجب عليك تحديد "متصل بالشبكة" و"عرض النتائج" للحصول على الجدول التالي على سبيل المثال المتعلق بمدينة باليرمو: 

المدخلات المقدمة:؛
الموقع [خط العرض/الطول]:؛38.111،13.352
الأفق:؛ محسوب
قاعدة البيانات المستخدمة:؛PVGIS-SARAH2
تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية: السيليكون البلوري
تم تركيب الطاقة الكهروضوئية [kWp]:;1
خسارة النظام [%]:;14
مخرجات المحاكاة:؛
زاوية الميل [°]:؛35
زاوية السمت [°]:;0
الإنتاج السنوي للطاقة الكهروضوئية [كيلوواط ساعة]:؛1519.1
الإشعاع السنوي داخل المستوى [كيلووات ساعة/م2]:؛1944.62
التباين من سنة إلى أخرى [كيلوواط ساعة]:؛47.61
التغييرات في الإنتاج بسبب:
زاوية السقوط [%]:؛-2.68
التأثيرات الطيفية [%]:؛0.88
درجة الحرارة والإشعاع المنخفض [%]:؛-7.48
إجمالي الخسارة [%]:؛-21.88
تكلفة الكهرباء الكهروضوئية [لكل كيلوواط / ساعة]:؛

باستخدام برنامج wxMaxima ، فإن عدد الألواح المطلوبة لاستهلاك سنوي يبلغ 2300 كيلووات ساعة ولتقنية السيليكون البلوري بزاوية ميل 35 درجة وزاوية سمت 0 درجة وخسائر إجمالية تساوي 21.88% هو 6 تقريبًا: 

E_d : 2300 ؛ E_s : 1519.1 ؛ P : 300 ؛ عدد اللوحات : 1000 * E_d / ( P * E_s ) ؛   
   
   
           

5.046847914335243

في المتوسط، تتمكن كل أسرة من استهلاك 30% من الطاقة مباشرة من الطاقة الكهروضوئية. ويمكن لنظام التخزين أن يرفع استهلاكه الذاتي إلى 70% كحد أقصى، وبالتالي فإن سعة تخزين البطارية التي يجب أن تكون في الحالة المحددة هي: 4.41 كيلو وات في الساعة والتي يتم تقريبها إلى 4.8 كيلو وات في الساعة 

سعة البطارية : 0.70 * E_d / 365 ؛     

4.410958904109589

إذا كان سعر الطاقة 0.5 يورو/كيلووات ساعة فإن تكلفة الطاقة بدون الضرائب ستكون 1150 يورو سنويًا: 

تكلفة الطاقة : E_d * 0.5 ؛    

1150.0

لذا، إذا كانت لوحة 300 وات تكلف 200 يورو، وبطارية 4.8 كيلووات ساعة تكلف 3000 يورو، ومحول تحويل التيار المستمر إلى تيار متناوب 1000 يورو، ومنظم الشحن 100 يورو، وتكلفة التركيب 1000 يورو، فإن التكلفة الإجمالية ستكون 6300 يورو: 

التكلفة الإجمالية : 200 * 6 + 3000 + 1000 + 100 + 1000 ؛             

3150

والتي يتم استهلاكها على مدى 5.46 سنة: 

السنوات : التكلفة_الإجمالية / تكلفة_الطاقة ؛     

5.46 ...

عمر البطارية 10 سنوات والألواح 25-30 سنة

أنظمة أخرى

يتضمن هذا القسم أنظمة متخصصة للغاية وغير شائعة أو لا تزال تقنية جديدة ناشئة ذات أهمية محدودة. ومع ذلك، تحتل الأنظمة المستقلة أو غير المتصلة بالشبكة مكانة خاصة. كانت أكثر أنواع الأنظمة شيوعًا خلال الثمانينيات والتسعينيات، عندما كانت تقنية الطاقة الكهروضوئية لا تزال باهظة الثمن وسوقًا متخصصة نقية للتطبيقات الصغيرة الحجم. فقط في الأماكن التي لا تتوفر فيها شبكة كهربائية، كانت مجدية اقتصاديًا. وعلى الرغم من أن الأنظمة المستقلة الجديدة لا تزال قيد النشر في جميع أنحاء العالم، إلا أن مساهمتها في إجمالي سعة الطاقة الكهروضوئية المركبة آخذة في التناقص. في أوروبا، تمثل الأنظمة غير المتصلة بالشبكة 1 في المائة من السعة المركبة. في الولايات المتحدة، تمثل حوالي 10 في المائة. لا تزال الأنظمة غير المتصلة بالشبكة شائعة في أستراليا وكوريا الجنوبية، وفي العديد من البلدان النامية. [4] : 14 

CPV

الطاقة الكهروضوئية المركزة (CPV) في كتالونيا ، إسبانيا

تستخدم أنظمة الخلايا الكهروضوئية المركزة (CPV) والخلايا الكهروضوئية المركزة العالية (HCPV) عدسات بصرية أو مرايا منحنية لتركيز ضوء الشمس على خلايا شمسية صغيرة ولكنها عالية الكفاءة. بالإضافة إلى البصريات المركزة، تستخدم أنظمة الخلايا الكهروضوئية المركزة أحيانًا أجهزة تتبع الشمس وأنظمة التبريد وهي أكثر تكلفة.

تعتبر أنظمة الطاقة الكهروضوئية المكثفة عالية التركيز مناسبة بشكل خاص في المواقع ذات الإشعاع الشمسي العالي، حيث تركز أشعة الشمس حتى 400 مرة أو أكثر، مع كفاءة تتراوح بين 24 و28 في المائة، وهو ما يتجاوز كفاءة الأنظمة العادية. تتوفر تصميمات مختلفة للأنظمة تجاريًا ولكنها ليست شائعة جدًا. ومع ذلك، فإن البحث والتطوير مستمران. [8] : 26 

غالبًا ما يتم الخلط بين الطاقة الكهروضوئية المركزة والطاقة الشمسية المركزة التي لا تستخدم الخلايا الكهروضوئية. تفضل كلتا التقنيتين المواقع التي تتلقى قدرًا كبيرًا من ضوء الشمس وتتنافسان بشكل مباشر مع بعضهما البعض.

هجين

نظام هجين للطاقة الشمسية وطاقة الرياح

يجمع النظام الهجين بين الطاقة الكهروضوئية وأشكال أخرى من التوليد، وعادة ما يكون مولد ديزل. [ بحاجة لمصدر ] كما يستخدم الغاز الحيوي. قد يكون الشكل الآخر من التوليد نوعًا قادرًا على تعديل ناتج الطاقة كدالة للطلب. ومع ذلك، يمكن استخدام أكثر من شكل متجدد واحد من الطاقة مثل الرياح. يعمل توليد الطاقة الكهروضوئية على تقليل استهلاك الوقود غير المتجدد. غالبًا ما توجد الأنظمة الهجينة في الجزر. تعد جزيرة بيلورم في ألمانيا وجزيرة كيثنوس في اليونان من الأمثلة البارزة (كلاهما مدمج مع الرياح). [93] [94] لقد قلل مصنع كيثنوس من استهلاك الديزل بنسبة 11.2٪. [95]

في عام 2015، خلصت دراسة حالة أجريت في سبع دول إلى أنه في جميع الحالات يمكن تقليل تكاليف توليد الطاقة عن طريق تهجين الشبكات الصغيرة والشبكات المعزولة. ومع ذلك، فإن تكاليف تمويل مثل هذه الشبكات الهجينة حاسمة وتعتمد إلى حد كبير على هيكل ملكية محطة الطاقة. وفي حين أن خفض التكاليف للمرافق المملوكة للدولة يمكن أن يكون كبيرًا، فقد حددت الدراسة أيضًا الفوائد الاقتصادية التي قد تكون غير مهمة أو حتى سلبية للمرافق غير العامة، مثل منتجي الطاقة المستقلين . [96] [97]

كما تم إجراء بعض الدراسات التي أظهرت أن حد انتشار الطاقة الكهروضوئية يمكن زيادته من خلال نشر شبكة موزعة من أنظمة الطاقة الكهروضوئية + الطاقة الحرارية والحرارية الهجينة في الولايات المتحدة [98] وقد تم تحليل التوزيع الزمني لتدفق الطاقة الشمسية والمتطلبات الكهربائية والتدفئة لمساكن الأسرة الواحدة التمثيلية في الولايات المتحدة، وأظهرت النتائج بوضوح أن تهجين الطاقة الكهروضوئية مع الطاقة الكهروضوئية يمكن أن يمكّن من نشر الطاقة الكهروضوئية الإضافية فوق ما هو ممكن مع نظام توليد كهربائي مركزي تقليدي. وقد أعيد تأكيد هذه النظرية من خلال المحاكاة العددية باستخدام بيانات تدفق الطاقة الشمسية في الثانية لتحديد ما إذا كان النسخ الاحتياطي الضروري للبطارية لتوفير مثل هذا النظام الهجين ممكنًا مع أنظمة بطاريات صغيرة وغير مكلفة نسبيًا. [99] بالإضافة إلى ذلك، فإن أنظمة الطاقة الكهروضوئية + الطاقة الحرارية والحرارية الهجينة الكبيرة ممكنة للمباني المؤسسية، والتي توفر مرة أخرى النسخ الاحتياطي للطاقة الكهروضوئية المتقطعة وتقلل من وقت تشغيل الطاقة الحرارية والحرارية الهجينة. [100]

المصفوفات الشمسية العائمة

الطاقة الشمسية العائمة على بركة الري

الطاقة الشمسية العائمة أو الخلايا الكهروضوئية العائمة (FPV)، والتي تسمى أحيانًا الخلايا الكهروضوئية العائمة، هي ألواح شمسية مثبتة على هيكل يطفو على مسطح مائي، عادةً خزان أو بحيرة مثل خزانات مياه الشرب أو بحيرات المحاجر أو قنوات الري أو برك المعالجة والمخلفات. [104] [105] [106] [107] [108]

يمكن أن تتمتع الأنظمة بمزايا مقارنة بالخلايا الكهروضوئية على الأرض. قد تكون الأسطح المائية أقل تكلفة من تكلفة الأرض، وهناك عدد أقل من القواعد واللوائح للهياكل المبنية على المسطحات المائية غير المستخدمة للترفيه. يشير تحليل دورة الحياة إلى أن الخلايا الكهروضوئية القائمة على الرغوة [109] لديها بعض من أقصر أوقات استرداد الطاقة (1.3 سنة) وأقل نسبة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري إلى الطاقة (11 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون / ميغاواط ساعة) في تقنيات الخلايا الكهروضوئية الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري المبلغ عنها. [110]

يمكن أن تحقق المصفوفات العائمة كفاءة أعلى من الألواح الكهروضوئية على الأرض لأن الماء يبرد الألواح. يمكن أن تحتوي الألواح على طلاء خاص لمنع الصدأ أو التآكل. [111]

لقد شهد سوق تكنولوجيا الطاقة المتجددة هذه نموًا سريعًا منذ عام 2016. حيث تم بناء أول 20 محطة بقدرات بضع عشرات من كيلووات الذروة بين عامي 2007 و2013. [112] كما نمت الطاقة المركبة من 3 جيجاوات في عام 2020 إلى 13 جيجاوات في عام 2022، [113] متجاوزة بذلك توقعات بـ 10 جيجاوات بحلول عام 2025. [114] وقد قدر البنك الدولي وجود 6600 مسطح مائي كبير مناسب للطاقة الشمسية العائمة، بسعة فنية تزيد عن 4000 جيجاوات إذا تم تغطية 10٪ من أسطحها بألواح شمسية. [113]

إن تكاليف النظام العائم أعلى بنحو 10-20% من تكاليف الأنظمة المثبتة على الأرض. [115] [116] [117] ووفقًا لباحث في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، فإن هذه الزيادة ترجع في المقام الأول إلى الحاجة إلى أنظمة تثبيت لتأمين الألواح على الماء، مما يساهم في جعل تركيبات الطاقة الشمسية العائمة أكثر تكلفة بنحو 25% من تلك الموجودة على الأرض. [118]

شبكة التيار المستمر

توجد شبكات التيار المستمر في وسائل النقل التي تعمل بالطاقة الكهربائية: السكك الحديدية والترام والترولي باص. وقد تم بناء عدد قليل من محطات الطاقة التجريبية لمثل هذه التطبيقات، مثل مستودعات الترام في هانوفر لينهاوزن، باستخدام الخلايا الكهروضوئية [119] وجنيف (باشيه دي بيساي). [120] يغذي موقع جنيف الذي يبلغ 150 كيلو وات 600 فولت تيار مستمر مباشرة إلى شبكة كهرباء الترام/الترولي باص بينما كان يوفر قبل ذلك حوالي 15٪ من الكهرباء عند افتتاحه في عام 1999.

مستقل

لا يتم توصيل النظام المستقل أو غير المتصل بالشبكة بالشبكة الكهربائية . تتنوع الأنظمة المستقلة على نطاق واسع في الحجم والتطبيق من الساعات اليدوية أو الآلات الحاسبة إلى المباني النائية أو المركبات الفضائية . إذا كان من المقرر توفير الحمل بشكل مستقل عن أشعة الشمس ، يتم تخزين الطاقة المولدة وتخزينها مؤقتًا ببطارية. [121] في التطبيقات غير المحمولة حيث لا يشكل الوزن مشكلة، مثل المباني، تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية بشكل شائع لتكلفتها المنخفضة وتسامحها مع سوء الاستخدام.

يمكن دمج وحدة تحكم الشحن في النظام لتجنب تلف البطارية بسبب الشحن أو التفريغ المفرط. قد يساعد أيضًا في تحسين الإنتاج من مجموعة الألواح الشمسية باستخدام تقنية تتبع نقطة الطاقة القصوى ( MPPT ). ومع ذلك، في أنظمة الطاقة الكهروضوئية البسيطة حيث يتم مطابقة جهد وحدة الطاقة الكهروضوئية مع جهد البطارية، يُعتبر استخدام إلكترونيات MPPT غير ضروري بشكل عام، نظرًا لأن جهد البطارية مستقر بما يكفي لتوفير أقصى قدر من تجميع الطاقة من وحدة الطاقة الكهروضوئية. في الأجهزة الصغيرة (مثل الآلات الحاسبة، عدادات مواقف السيارات) يتم استهلاك التيار المستمر (DC) فقط. في الأنظمة الأكبر (مثل المباني، ومضخات المياه عن بعد) عادةً ما يكون التيار المتردد مطلوبًا. لتحويل التيار المستمر من الوحدات أو البطاريات إلى تيار متردد، يتم استخدام العاكس .

في البيئات الزراعية ، يمكن استخدام المصفوفة لتشغيل مضخات التيار المستمر مباشرة ، دون الحاجة إلى عاكس . في البيئات النائية مثل المناطق الجبلية أو الجزر أو الأماكن الأخرى حيث لا تتوفر شبكة الطاقة، يمكن استخدام المصفوفات الشمسية كمصدر وحيد للكهرباء، عادةً عن طريق شحن بطارية تخزين . ترتبط الأنظمة المستقلة ارتباطًا وثيقًا بالتوليد الصغير والتوليد الموزع .

التكاليف والاقتصاد

متوسط ​​أسعار الأنظمة المثبتة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية السكنية
في اليابان وألمانيا والولايات المتحدة (دولار/واط)
تاريخ أسعار الألواح الشمسية على الأسطح 2006-2013. مقارنة بالدولار الأمريكي لكل واط مثبت. [122] [123]

انخفضت تكلفة إنتاج الخلايا الكهروضوئية بسبب اقتصاديات الحجم في الإنتاج والتقدم التكنولوجي في التصنيع. بالنسبة للمنشآت واسعة النطاق، كانت الأسعار أقل من 1.00 دولار لكل واط شائعة بحلول عام 2012. [124] تم تحقيق انخفاض في الأسعار بنسبة 50٪ في أوروبا من عام 2006 إلى عام 2011، وكانت هناك إمكانية لخفض تكلفة التوليد بنسبة 50٪ بحلول عام 2020. [125] تم استبدال الخلايا الشمسية السليكونية البلورية إلى حد كبير بخلايا شمسية من السليكون متعدد البلورات الأقل تكلفة، كما تم تطوير الخلايا الشمسية السليكونية الرقيقة بتكاليف إنتاج أقل. على الرغم من انخفاض كفاءة تحويل الطاقة من "الرقائق" البلورية المفردة، إلا أنها أسهل بكثير في الإنتاج بتكاليف أقل نسبيًا. [126]

يوضح الجدول أدناه التكلفة الإجمالية (المتوسطة) بالسنتات الأمريكية لكل كيلووات ساعة من الكهرباء المولدة بواسطة نظام كهروضوئي. [127] [128] تُظهر عناوين الصفوف الموجودة على اليسار التكلفة الإجمالية لكل كيلووات ذروة (كيلووات p ) لتركيب كهروضوئي. كانت تكاليف النظام الكهروضوئي في انخفاض وفي ألمانيا، على سبيل المثال، تم الإبلاغ عن انخفاضها إلى 1389 دولارًا أمريكيًا / كيلووات p بحلول نهاية عام 2014. [129] تشير عناوين الأعمدة الموجودة في الجزء العلوي إلى الناتج السنوي للطاقة بالكيلووات ساعة المتوقع من كل كيلووات p مثبت . يختلف هذا حسب المنطقة الجغرافية لأن متوسط ​​الإشعاع الشمسي يعتمد على متوسط ​​الغيوم وسمك الغلاف الجوي الذي يعبره ضوء الشمس. كما يعتمد أيضًا على مسار الشمس بالنسبة للوحة والأفق. عادة ما يتم تثبيت الألواح بزاوية بناءً على خط العرض، وغالبًا ما يتم تعديلها موسميًا لتلبية الانحراف الشمسي المتغير . يمكن أيضًا استخدام التتبع الشمسي للوصول إلى المزيد من ضوء الشمس العمودي، وبالتالي زيادة إجمالي إنتاج الطاقة.

تعكس القيم المحسوبة في الجدول التكلفة الإجمالية (المتوسطة) بالسنتات لكل كيلووات ساعة يتم إنتاجها. وهي تفترض تكلفة رأسمالية إجمالية بنسبة 10٪ (على سبيل المثال، معدل فائدة 4٪ ، وتكلفة تشغيل وصيانة 1٪، [130] واستهلاك رأس المال على مدار 20 عامًا). عادةً، تتمتع الوحدات الكهروضوئية بضمان لمدة 25 عامًا. [131] [132]

تكلفة كيلووات/ساعة المولدة بواسطة نظام الطاقة الكهروضوئية (سنت أمريكي/كيلووات/ساعة)
اعتمادًا على الإشعاع الشمسي وتكلفة التركيب خلال 20 عامًا من التشغيل

تكلفة التركيب
بالدولار لكل واط		 الطاقة الشمسية المولدة سنويًا بالكيلووات في الساعة لكل كيلووات/سعة مثبتة (كيلووات ساعة/(كيلووات ذروة•سنة))
2400 2200 2000 1,800 1600 1400 1200 1000 800
0.20 دولار 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3 1.4 1.7 2.0 2.5
0.60 دولار 2.5 2.7 3.0 3.3 3.8 4.3 5.0 6.0 7.5
1.00 دولار 4.2 4.5 5.0 5.6 6.3 7.1 8.3 10.0 12.5
1.40 دولار 5.8 6.4 7.0 7.8 8.8 10.0 11.7 14.0 17.5
1.80 دولار 7.5 8.2 9.0 10.0 11.3 12.9 15.0 18.0 22.5
2.20 دولار 9.2 10.0 11.0 12.2 13.8 15.7 18.3 22.0 27.5
2.60 دولار 10.8 11.8 13.0 14.4 16.3 18.6 21.7 26.0 32.5
3.00 دولار 12.5 13.6 15.0 16.7 18.8 21.4 25.0 30.0 37.5
3.40 دولار 14.2 15.5 17.0 18.9 21.3 24.3 28.3 34.0 42.5
3.80 دولار 15.8 17.3 19.0 21.1 23.8 27.1 31.7 38.0 47.5
4.20 دولار 17.5 19.1 21.0 23.3 26.3 30.0 35.0 42.0 52.5
4.60 دولار 19.2 20.9 23.0 25.6 28.8 32.9 38.3 46.0 57.5
5.00 دولار 20.8 22.7 25.0 27.8 31.3 35.7 41.7 50.0 62.5
الولايات المتحدة الأمريكية اليابان ألمانيا   تكلفة نظام السقف الصغير ومتوسط ​​التعرض لأشعة الشمس المطبق على جدول البيانات في عام 2013

ملحوظات:

  1. تكلفة الواط الواحد لنظام السطح في عام 2013: اليابان 4.64 دولار، [122] الولايات المتحدة 4.92 دولار، [122] وألمانيا 2.05 دولار [123]
  2. كيلو وات ساعة مُولدة لكل واط ذروة مثبت، بناءً على متوسط ​​التعرض لأشعة الشمس في اليابان (1500 كيلو وات ساعة/م 2 /سنة)، والولايات المتحدة (5.0 إلى 5.5 كيلو وات ساعة/م 2 /يوم)، [133] وألمانيا (1000 إلى 1200 كيلو وات ساعة/م 2 /سنة).
  3. وخلصت دراسة أجراها معهد فراونهوفر للأبحاث العلمية في عام 2013 إلى أن تكلفة الطاقة المستوية لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصغير تبلغ 0.16 دولار (0.12 يورو) بدلاً من 0.22 دولار لكل كيلوواط / ساعة كما هو موضح في الجدول (ألمانيا).

منحنى التعلم

تظهر الأنظمة الكهروضوئية منحنى تعليمي من حيث التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE)، مما يقلل من تكلفتها لكل كيلووات ساعة بنسبة 32.6٪ لكل مضاعفة للسعة. [134] [135] [136] من بيانات LCOE والقدرة المركبة التراكمية من الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) من عام 2010 إلى عام 2017، [135] [136] يتم إعطاء معادلة منحنى التعلم للأنظمة الكهروضوئية على النحو التالي [134]

  • LCOE: التكلفة المتساوية للكهرباء (بالدولار الأمريكي/كيلوواط/ساعة)
  • القدرة : القدرة التراكمية المركبة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية (بالميغاواط)

أنظمة

التوحيد القياسي

إن الاستخدام المتزايد للأنظمة الكهروضوئية ودمج الطاقة الكهروضوئية في الهياكل والتقنيات الحالية للإمداد والتوزيع يزيد من الحاجة إلى معايير وتعريفات عامة للمكونات والأنظمة الكهروضوئية. [ بحاجة لمصدر ] يتم تجميع المعايير في اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) وتنطبق على كفاءة ومتانة وسلامة الخلايا والوحدات وبرامج المحاكاة وموصلات القابس والكابلات وأنظمة التركيب والكفاءة الإجمالية للمحولات وما إلى ذلك. [137]

اللوائح الوطنية

المملكة المتحدة

في المملكة المتحدة، تعتبر تركيبات الطاقة الكهروضوئية عمومًا تطويرًا مسموحًا به ولا تتطلب تصريح تخطيط. إذا كان العقار مدرجًا أو في منطقة محددة (حديقة وطنية، أو منطقة ذات جمال طبيعي رائع، أو موقع ذو أهمية علمية خاصة، أو نورفولك برودز)، فإن تصريح التخطيط مطلوب. [138]

تخضع تركيبات الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المملكة المتحدة أيضًا للرقابة بموجب لوائح البناء لعام 2010. وبالتالي فإن موافقة لوائح البناء ضرورية لكل من تركيبات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المنزلية والتجارية لضمان استيفائها لمعايير السلامة المطلوبة. ويشمل ذلك التأكد من أن السقف يمكنه تحمل وزن الألواح الشمسية، وأن التوصيلات الكهربائية آمنة، وأنه لا توجد مخاطر نشوب حرائق. [139]

الولايات المتحدة

في الولايات المتحدة، تنص المادة 690 من قانون الكهرباء الوطني على إرشادات عامة لتركيب أنظمة الطاقة الكهروضوئية؛ وقد تحل القوانين واللوائح المحلية محلها. وكثيراً ما يكون الحصول على تصريح ضرورياً يستلزم تقديم الخطط وإجراء الحسابات الهيكلية قبل بدء العمل. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب العديد من المناطق تنفيذ العمل تحت إشراف كهربائي مرخص.

ستقوم السلطة ذات الاختصاص (AHJ) بمراجعة التصاميم وإصدار التصاريح، قبل أن يبدأ البناء بشكل قانوني. يجب أن تمتثل ممارسات التركيب الكهربائي للمعايير المنصوص عليها في قانون الكهرباء الوطني (NEC) وأن يتم فحصها من قبل AHJ لضمان الامتثال لقانون البناء وقانون الكهرباء وقانون السلامة من الحرائق . قد تتطلب السلطات القضائية أن يتم اختبار المعدات وإصدار الشهادات لها وإدراجها ووضع العلامات عليها من قبل مختبر اختبار معترف به وطنياً (NRTL) واحد على الأقل. [140] تتطلب العديد من المحليات الحصول على تصريح لتثبيت نظام كهروضوئي. يتطلب النظام المرتبط بالشبكة عادةً كهربائيًا مرخصًا للتوصيل بين النظام والأسلاك المتصلة بالشبكة للمبنى. [141] يوجد المثبتون الذين يستوفون هذه المؤهلات في كل ولاية تقريبًا. [140] تحظر العديد من الولايات على جمعيات أصحاب المنازل تقييد الأجهزة الشمسية. [142] [143] [144]

إسبانيا

على الرغم من أن إسبانيا تنتج حوالي 40٪ من كهربائها من خلال الطاقة الكهروضوئية ومصادر الطاقة المتجددة الأخرى، وتفتخر مدن مثل هويلفا وإشبيلية بحوالي 3000 ساعة من أشعة الشمس سنويًا، فقد أصدرت إسبانيا في عام 2013 ضريبة شمسية لتعويض الديون الناتجة عن الاستثمار الذي قامت به الحكومة الإسبانية. أولئك الذين لا يتصلون بالشبكة قد يواجهون غرامة تصل إلى 30 مليون يورو (40 مليون دولار أمريكي). [145] تم سحب هذه التدابير أخيرًا بحلول عام 2018، عندما تم تقديم تشريع جديد يحظر أي ضرائب على الاستهلاك الذاتي للطاقة المتجددة. [146]

القيود

التأثير على شبكة الكهرباء

مع زيادة مستويات أنظمة الطاقة الكهروضوئية على الأسطح، يصبح تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه. عندما يكون هناك توليد محلي أكثر من الاستهلاك، يتم تصدير الكهرباء إلى الشبكة. ومع ذلك، فإن شبكة الكهرباء غير مصممة تقليديًا للتعامل مع نقل الطاقة ثنائي الاتجاه. لذلك، قد تحدث بعض المشكلات الفنية. على سبيل المثال، في كوينزلاند، أستراليا، كان هناك أكثر من 30٪ من الأسر التي لديها أنظمة طاقة كهروضوئية على الأسطح بحلول نهاية عام 2017. يظهر منحنى البطة الكاليفورني الشهير لعام 2020 في كثير من الأحيان للعديد من المجتمعات من عام 2015 فصاعدًا. قد تظهر مشكلة الجهد الزائد مع تدفق الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة. [147] هناك حلول لإدارة مشكلة الجهد الزائد، مثل تنظيم معامل قدرة عاكس الطاقة الكهروضوئية، ومعدات التحكم في الجهد والطاقة الجديدة على مستوى موزع الكهرباء، وإعادة توصيل أسلاك الكهرباء، وإدارة جانب الطلب، وما إلى ذلك. غالبًا ما تكون هناك قيود وتكاليف مرتبطة بهذه الحلول. إحدى الطرق لحساب هذه التكاليف والفوائد هي استخدام مفهوم "قيمة الطاقة الشمسية" (VOS)، [148] والذي يتضمن التكاليف/الخسائر المتجنبة بما في ذلك: عمليات المحطة والصيانة (الثابتة والمتغيرة)؛ الوقود؛ سعة التوليد، سعة الاحتياطي، سعة النقل، سعة التوزيع، والمسؤولية البيئية والصحية. أفادت مجلة Popular Mechanics أن نتائج VOS تُظهر أن عملاء المرافق المرتبطة بالشبكة لا يحصلون على تعويضات كافية بشكل صارخ في معظم أنحاء الولايات المتحدة حيث تتفوق قيمة الطاقة الشمسية على معدل القياس الصافي بالإضافة إلى المعدلات ذات المستويين، مما يعني أن "الألواح الشمسية لجارك توفر لك المال سراً". [149]

الآثار المترتبة على إدارة فواتير الكهرباء والاستثمار في الطاقة

لدى العملاء مواقف محددة مختلفة، على سبيل المثال احتياجات مختلفة للراحة/الرفاهية، أو تعريفات كهرباء مختلفة، أو أنماط استخدام مختلفة. قد تحتوي تعريفة الكهرباء على بعض العناصر، مثل رسوم الوصول والقياس اليومية، أو رسوم الطاقة (على أساس كيلووات ساعة، ميغاواط ساعة) أو رسوم ذروة الطلب (على سبيل المثال سعر أعلى 30 دقيقة لاستهلاك الطاقة في الشهر). تعد الطاقة الكهروضوئية خيارًا واعدًا لتقليل رسوم الطاقة عندما يكون سعر الكهرباء مرتفعًا بشكل معقول ومتزايدًا باستمرار، كما هو الحال في أستراليا وألمانيا. ومع ذلك، بالنسبة للمواقع التي يتم فيها فرض رسوم ذروة الطلب، قد تكون الطاقة الكهروضوئية أقل جاذبية إذا كانت ذروة الطلب تحدث في الغالب في وقت متأخر من بعد الظهر إلى وقت مبكر من المساء، على سبيل المثال المجتمعات السكنية. بشكل عام، يعد الاستثمار في الطاقة قرارًا اقتصاديًا إلى حد كبير وتستند قرارات الاستثمار إلى التقييم المنهجي للخيارات في التحسين التشغيلي وكفاءة الطاقة وتوليد الطاقة في الموقع وتخزين الطاقة. [150] [151]

نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة

نظام الطاقة الشمسية على أسطح المنازل المتصل بالشبكة بالقرب من بوسطن ، الولايات المتحدة الأمريكية

النظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة، أو نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة هو نظام طاقة كهروضوئية شمسية لتوليد الكهرباء متصل بشبكة المرافق . يتكون نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة من الألواح الشمسية ، ومحول واحد أو أكثر ، ووحدة معالجة الطاقة ومعدات توصيل الشبكة. تتراوح من أنظمة الأسطح السكنية والتجارية الصغيرة إلى محطات الطاقة الشمسية الكبيرة الحجم . عندما تكون الظروف مناسبة، يوفر نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة الطاقة الزائدة، بما يتجاوز استهلاك الحمل المتصل، إلى شبكة المرافق . [152]

عملية

محطة الطاقة الكهروضوئية في قاعدة نيلس الجوية ، الولايات المتحدة

يمكن للأنظمة السكنية المتصلة بالشبكة على الأسطح والتي تزيد سعتها عن 10 كيلووات أن تلبي حمولة معظم المستهلكين. [153] ويمكنها تغذية الطاقة الزائدة إلى الشبكة حيث يستهلكها مستخدمون آخرون. يتم إجراء التغذية الراجعة من خلال عداد لمراقبة الطاقة المنقولة. قد تكون قوة الطاقة الكهروضوئية أقل من متوسط ​​الاستهلاك، وفي هذه الحالة سيستمر المستهلك في شراء طاقة الشبكة، ولكن بكمية أقل من ذي قبل. إذا تجاوزت قوة الطاقة الكهروضوئية متوسط ​​الاستهلاك بشكل كبير، فإن الطاقة التي تنتجها الألواح ستكون أكبر بكثير من الطلب. في هذه الحالة، يمكن للطاقة الزائدة أن تدر إيرادات عن طريق بيعها إلى الشبكة. اعتمادًا على اتفاقهم مع شركة طاقة الشبكة المحلية، يحتاج المستهلك فقط إلى دفع تكلفة الكهرباء المستهلكة مطروحًا منها قيمة الكهرباء المولدة. سيكون هذا رقمًا سلبيًا إذا تم توليد المزيد من الكهرباء أكثر من الاستهلاك. [154] بالإضافة إلى ذلك، في بعض الحالات، يتم دفع حوافز نقدية من مشغل الشبكة إلى المستهلك.

لا يمكن ربط نظام الطاقة الكهروضوئية إلا من خلال اتفاقية ربط بين المستهلك وشركة المرافق. وتوضح الاتفاقية معايير السلامة المختلفة التي يجب اتباعها أثناء الربط. [155]

سمات

يجب تحويل الطاقة الكهربائية من الألواح الكهروضوئية إلى تيار متناوب بواسطة عاكس طاقة خاص إذا كان من المفترض توصيلها إلى شبكة كهرباء. يقع العاكس بين مجموعة الألواح الشمسية والشبكة، وقد يكون وحدة مستقلة كبيرة أو قد يكون مجموعة من العاكسات الصغيرة المرفقة بألواح شمسية فردية كوحدة تيار متردد . يجب أن يراقب العاكس جهد الشبكة وشكل الموجة والتردد. يجب أن يكتشف العاكس فشل إمداد الشبكة، ومن ثم، يجب ألا يزود الشبكة بالطاقة. سيتم فصل العاكس المتصل بخط طاقة معطل تلقائيًا وفقًا لقواعد السلامة، والتي تختلف حسب الولاية القضائية. يلعب موقع تيار الخطأ دورًا حاسمًا في تحديد ما إذا كانت آلية حماية العاكس ستبدأ في العمل، خاصة بالنسبة لشبكة إمداد الكهرباء المنخفضة والمتوسطة. يجب أن يضمن نظام الحماية التشغيل السليم للأعطال الخارجية للعاكس على شبكة الإمداد. يجب أيضًا تصميم العاكس الخاص لمزامنة تردد التيار المتردد مع الشبكة، لضمان التكامل الصحيح لتدفق طاقة العاكس في الشبكة وفقًا لشكل الموجة.

المزايا

  • إن الأنظمة مثل القياس الصافي وتعرفة التغذية التي تقدمها بعض شركات تشغيل الأنظمة، يمكنها تعويض تكاليف استخدام الكهرباء للعميل. ولكن في بعض المواقع، لا تستطيع تقنيات الشبكة التعامل مع توليد الكهرباء الموزعة التي تغذي الشبكة، وبالتالي فإن تصدير الفائض من الكهرباء غير ممكن ويتم تأريض هذا الفائض. [ بحاجة لمصدر ]
  • تعتبر أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة أسهل نسبيًا في التركيب لأنها لا تتطلب نظام بطارية. [152] [156]
  • إن ربط شبكات توليد الطاقة الكهروضوئية بالشبكة له ميزة الاستخدام الفعال للطاقة المولدة لأنه لا توجد خسائر في التخزين. [157]
  • إن نظام الطاقة الكهروضوئية سلبي الكربون طوال عمره الافتراضي، حيث أن أي طاقة يتم إنتاجها فوق الطاقة اللازمة لبناء اللوحة تعوض في البداية عن الحاجة إلى حرق الوقود الأحفوري. ورغم أن الشمس لا تشرق دائمًا، فإن أي تركيب يوفر انخفاضًا متوسطًا يمكن التنبؤ به في استهلاك الكربون. [ بحاجة لمصدر ]

العيوب

  • يمكن أن تتسبب الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة في حدوث مشكلات في تنظيم الجهد . تعمل الشبكة التقليدية على افتراض تدفق أحادي الاتجاه أو شعاعي. لكن الكهرباء المحقونة في الشبكة تزيد من الجهد، ويمكن أن تدفع المستويات خارج النطاق الترددي المقبول البالغ ±5%. [158]
  • يمكن أن تؤثر الألواح الكهروضوئية المتصلة بالشبكة على جودة الطاقة . الطبيعة المتقطعة للألواح الكهروضوئية تعني حدوث تغيرات سريعة في الجهد. وهذا لا يؤدي فقط إلى تآكل منظمات الجهد بسبب التعديل المتكرر، بل يمكن أن يؤدي أيضًا إلى وميض الجهد. [159]
  • يفرض الاتصال بالشبكة العديد من التحديات المتعلقة بالحماية. بالإضافة إلى العزل، كما ذكر أعلاه، تؤدي المستويات المرتفعة جدًا من الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة إلى مشاكل مثل إزالة حساسية التتابع، والتعطل المزعج، والتداخل مع أجهزة إعادة الإغلاق التلقائية، والرنين الحديدي . [160]

الجزر

مخطط لنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصل بالشبكة السكنية

إن انقطاع التيار الكهربائي هو الحالة التي يستمر فيها مولد موزع في تشغيل موقع ما على الرغم من عدم وجود طاقة من شبكة المرافق الكهربائية . يمكن أن يكون انقطاع التيار الكهربائي خطيرًا على عمال المرافق، الذين قد لا يدركون أن الدائرة لا تزال تعمل، على الرغم من عدم وجود طاقة من الشبكة الكهربائية . لهذا السبب، يجب على المولدات الموزعة اكتشاف انقطاع التيار الكهربائي والتوقف فورًا عن إنتاج الطاقة؛ [ بحاجة لمصدر ] يُشار إلى هذا باسم منع انقطاع التيار الكهربائي.

مكافحة الجزر

في حالة انقطاع التيار الكهربائي عن نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة، ستستمر الألواح الشمسية في توصيل الطاقة طالما كانت الشمس مشرقة. في هذه الحالة، يصبح خط الإمداد "جزيرة" محاطة بالطاقة "بحر" من الخطوط غير المزودة بالطاقة. لهذا السبب، عادةً ما تكون محولات الطاقة الشمسية المصممة لتزويد الشبكة بالطاقة مطلوبة لتوفر دوائر كهربائية آلية مضادة للانقطاع. في حالة الانقطاع المتعمد، ينفصل المولد عن الشبكة، ويجبر المولد الموزع على تشغيل الدائرة المحلية. غالبًا ما يستخدم هذا كنظام احتياطي للطاقة للمباني التي تبيع طاقتها عادةً إلى الشبكة.

هناك نوعان من تقنيات مكافحة الجزر:

  • سلبي: يتم قياس الجهد و/أو تغير التردد أثناء فشل الشبكة ويتم استخدام حلقة تغذية مرتدة إيجابية لدفع الجهد و/أو التردد بعيدًا عن قيمته الاسمية. قد لا يتغير التردد أو الجهد إذا كان الحمل يتطابق جيدًا مع خرج العاكس أو إذا كان الحمل يتمتع بعامل جودة مرتفع للغاية (نسبة التفاعل إلى القدرة الحقيقية). لذا توجد بعض مناطق عدم الكشف (NDZ).
  • نشط: تستخدم هذه الطريقة حقن بعض الأخطاء في التردد أو الجهد. عندما تفشل الشبكة، يتراكم الخطأ ويدفع الجهد و/أو التردد إلى ما هو أبعد من النطاق المقبول. [161]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ هوف، سارة؛ ديفيلبيس، جوناثان (24 أبريل 2017). "أكثر من نصف أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق تتبع الشمس طوال اليوم". إدارة معلومات الطاقة الأمريكية .
  2. ^ دراسة تكلفة الكهرباء المستوية لمعهد فراونهوفر للأبحاث العلمية، نوفمبر 2013، ص 19
  3. ^ "خارطة الطريق التكنولوجية: الطاقة الشمسية الكهروضوئية" (PDF) . وكالة الطاقة الدولية. 2014. مؤرشف من الأصل (PDF) في 1 أكتوبر 2014. تم الاسترجاع 7 أكتوبر 2014 .
  4. ^ abcde "Global Market Outlook for Photovoltaics 2014-2018" (PDF) . www.epia.org . EPIA - European Photovoltaic Industry Association. مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 يونيو 2014 . تم الاسترجاع في 12 يونيو 2014 .
  5. ^ abc Joern Hoppmann; Jonas Volland; Tobias S. Schmidt; Volker H. Hoffmann (يوليو 2014). "الجدوى الاقتصادية لتخزين البطاريات لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية - مراجعة ونموذج محاكاة". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 39 : 1101–1118. رمز Bibcode : 2014RSERv..39.1101H. doi : 10.1016/j.rser.2014.07.068 . تم الاسترجاع في 28 ديسمبر 2018 .
  6. ^ فوربس، جوستين جيرديس، تخزين الطاقة الشمسية على وشك الانطلاق في ألمانيا وكاليفورنيا، 18 يوليو 2013
  7. ^ "الألواح الشمسية وتخزين البطاريات: الصعود". 30 يوليو 2024.
  8. ^ abcdef "Photovoltaics Report" (PDF) . Fraunhofer ISE. 28 يوليو 2014. مؤرشف من الأصل (PDF) في 9 أغسطس 2014. تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2014 .
  9. ^ بازيليان، مورجان؛ أونيجي، إيجيوما؛ ليبرايش، مايكل؛ ماكجيل، إيان؛ تشيس، جينيفر؛ شاه، جيجار؛ جيلين، دولف؛ أرينت، دوج؛ لاندفير، دوج؛ زينجرونج، شي (مايو 2013). "إعادة النظر في اقتصاديات الطاقة الكهروضوئية". الطاقة المتجددة . 53 : 329-338. رمز Bibcode :2013REne...53..329B. doi :10.1016/j.renene.2012.11.029.
  10. ^ نما سوق الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة بنسبة 41%، وسجل رقمًا قياسيًا في عام 2013 | Greentech Media
  11. ^ شبكة سياسة الطاقة المتجددة للقرن الحادي والعشرين (REN21)، تقرير الحالة العالمية للطاقة المتجددة 2010، أرشيف 2014-09-13 على موقع واي باك مشين ، باريس، 2010، ص 1-80.
  12. ^ برانكر، ك.؛ باثاك، إم جيه إم؛ بيرس، جيه إم (2011). "مراجعة التكلفة المتساوية للكهرباء من الطاقة الشمسية الكهروضوئية". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 15 (9): 4470-4482. رمز Bibcode :2011RSERv..15.4470B. doi :10.1016/j.rser.2011.07.104. hdl : 1974/6879 . S2CID  73523633.
  13. ^ يانغ، سي. (2010). "إعادة النظر في تكافؤ الشبكة الشمسية". سياسة الطاقة . 38 (7): 3270-3273. رمز Bibcode :2010EnPol..38.3270Y. doi :10.1016/j.enpol.2010.03.013.
  14. ^ "التكلفة المتساوية للكهرباء - تقنيات الطاقة المتجددة" (PDF) . www.ise.fraunhofer.de . Fraunhofer ISE. نوفمبر 2013. ص. 4. مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 أغسطس 2014 . تم الاسترجاع في 3 أغسطس 2014 .
  15. ^ "عبور الهاوية" (PDF) . أبحاث الأسواق في دويتشه بنك. 27 فبراير 2015. ص. 9. مؤرشف من الأصل (PDF) في 30 مارس 2015.
  16. ^ تام هانت (9 مارس 2015). "التفرد الشمسي قريب". جرينتك ميديا . تم استرجاعه في 29 أبريل 2015 .
  17. ^ "Snapshot of Global PV 1992-2014" (PDF) . www.iea-pvps.org/index.php?id=32 . الوكالة الدولية للطاقة - برنامج أنظمة الطاقة الكهروضوئية. 30 مارس 2015. مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2015.
  18. ^ "الخلايا الكهروضوئية... الخلية، الوحدة، السلسلة، المصفوفة". WordPower—Ian Woofenden . 2006. مؤرشف من الأصل (PDF) في 19 أغسطس 2016. تم الاسترجاع في 28 ديسمبر 2018 .
  19. ^ NREL.gov أسعار أنظمة الطاقة الكهروضوئية السكنية والتجارية والخدمية في الولايات المتحدة، ص. 6 فبراير 2012
  20. ^ أنواع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. مركز فلوريدا للطاقة الشمسية (FSEC)، وهو معهد أبحاث تابع لجامعة سنترال فلوريدا.
  21. ^ رحماني، ر.؛ فرد، م.؛ شجاعي، أ.ع.؛ عثمان، م.ف؛ يوسف، ر.، نموذج كامل لمجموعة خلايا ضوئية مستقلة في بيئة MATLAB-Simulink، مؤتمر طلاب معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للبحث والتطوير (SCOReD) عام 2011، ص 46-51، 2011.
  22. ^ الجيش يقيّم الخيام القابلة للنقل والتي تعمل بالطاقة الشمسية | مقال | جيش الولايات المتحدة. Army.mil (2010-12-08). تم الاسترجاع في 2013-07-17.
  23. ^ "دليل الطاقة الشمسية للسيارات الترفيهية". www.outsidesupply.com . تم الاسترجاع في 2018-08-15 .
  24. ^ ماكنزي، بام (1 يوليو 2014). "PSE&G تكمل تركيب الطاقة الشمسية على أعمدة المرافق". MY CENTRAL JERSEY . تم الاسترجاع في 29 ديسمبر 2018 .
  25. ^ Andrews, Rob W; Pollard, Andrew; Pearce, Joshua M (2012). "تحسين التحديد التجريبي البارامتري لتيار الدائرة القصيرة للوحدة من أجل نمذجة وتحسين أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية". الطاقة الشمسية . 86 (9): 2240. Bibcode :2012SoEn...86.2240A. doi :10.1016/j.solener.2012.04.016. S2CID  18111360.
  26. ^ Andrews, Rob W; Pearce, Joshua M (2012). "Prediction of energy effects on photovoltaic systems due to snowfall events" (PDF) . 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference . p. 003386. doi :10.1109/PVSC.2012.6318297. ISBN 978-1-4673-0066-7. S2CID  40053323.
  27. ^ ab Andrews, Rob W.; Pollard, Andrew; Pearce, Joshua M. (2013). "The Effects of Snowfall on Solar Photovoltaic Performance". Solar Energy . 92 (8497): 84–97. Bibcode :2013SoEn...92...84A. doi :10.1016/j.solener.2013.02.014.
  28. ^ Andrews, Rob W; Pollard, Andrew; Pearce, Joshua M (2013). "طريقة جديدة لتحديد تأثيرات الطلاءات السطحية الهيدروديناميكية على فعالية تساقط الثلوج من وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 113 : 71–78. Bibcode :2013SEMSC.113...71A. doi :10.1016/j.solmat.2013.01.032.
  29. ^ هيداري، نيجين؛ غواموري، جيفياس؛ تاونسند، تيم؛ بيرس، جوشوا إم (2015). "تأثير تداخل الثلج والأرض على أداء النظام الكهربائي الكهروضوئي" (PDF) . مجلة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للأنظمة الكهروضوئية . 5 (6): 1680. doi :10.1109/JPHOTOV.2015.2466448. S2CID  45625281.
  30. ^ شوباك، محمود (2018). المضي قدمًا: تطوير التكنولوجيا والاقتصادات الناشئة. جامعة بريمن. ص 41-46.
  31. ^ Shubbak, Mahmood H. (2019-11-01). "التطورات في الطاقة الشمسية الكهروضوئية: مراجعة التكنولوجيا واتجاهات براءات الاختراع". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 115 : 109383. Bibcode :2019RSERv.11509383S. doi :10.1016/j.rser.2019.109383. ISSN  1364-0321. S2CID  204164204.
  32. ^ مواد وحدة PV Education.org
  33. ^ العوامل الرئيسية في اختيار مكونات الطاقة الشمسية
  34. ^ قائمة وحدات الطاقة الكهروضوئية المؤهلة المتوافقة مع إرشادات SB1
  35. ^ روسا، كارلوس (2023). "خسائر الطاقة في المولدات الكهروضوئية بسبب أنماط الرياح". هندسة الاتصالات الطبيعية . 2 (66): 66. Bibcode :2023CmEng...2...66R. doi :10.1038/s44172-023-00119-7. PMC 10956078 . 
  36. ^ "الطاقة الشمسية (الطاقة الكهروضوئية)". وزارة الزراعة والأغذية الزراعية الكندية . مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 2010. تم الاسترجاع في 5 فبراير 2010 .
  37. ^ أسوأ مقياس في مجال الطاقة المتجددة: "فترة الاسترداد" محفوظ في 13 نوفمبر 2014 على موقع واي باك مشين . عالم الطاقة المتجددة (19 أبريل 2010). تم استرجاعه في 01 أكتوبر 2012.
  38. ^ "حان وقت الانتقام لجيل الوطن". بي بي سي نيوز . 22 يونيو 2010. تم الاسترجاع في 2012-04-23 .
  39. ^ Piliougine, M.; Oukaja, A.; Sidrach-De-Cardona, M.; Spagnuolo, G. (2021). "معاملات درجة الحرارة لوحدات الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون البلوري المتدهور في الظروف الخارجية". التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحث والتطبيقات . 29 (5): 558-570. doi :10.1002/pip.3396. S2CID  233976803.
  40. ^ "جدول مقارنة الألواح الشمسية". يوليو 2009. تم الاسترجاع في 2012-10-21 .
  41. ^ أندرسن، بيارني؛ ر. ستيفن بيري (مايو 1977). "الديناميكا الحرارية في زمن محدود. I. دورة كارنو المتدرجة". المراجعة الفيزيائية أ . 15 (5): 2086-2093. رمز Bibcode :1977PhRvA..15.2086A. doi :10.1103/PhysRevA.15.2086.
  42. ^ معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (23 سبتمبر 2013). "خلية شمسية ذات كفاءة قياسية عالمية تبلغ 44.7%". معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية.
  43. ^ "Concentrix Solar: Concentrator Modules". مؤرشف من الأصل في 2016-01-26 . تم الاسترجاع في 2008-12-03 .
  44. ^ كفاءة الخلايا الشمسية CPV تصل إلى 27%
  45. ^ كاجيهارا، أتسوشي، وأيه تي هاراكاوا. "نموذج لدوائر الخلايا الكهروضوئية تحت التظليل الجزئي". التكنولوجيا الصناعية، 2005. ICIT 2005. مؤتمر IEEE الدولي حول. IEEE ، 2005.
  46. ^ دريف، م.؛ بيريز، ب. ج.؛ أغيليرا، ج.؛ أغيلار، ج. د. (2008). "طريقة جديدة لتقدير الإشعاع على مولد ضوئي مظلل جزئيًا في أنظمة ضوئية متصلة بالشبكة". الطاقة المتجددة . 33 (9): 2048-2056. رمز Bibcode : 2008REne...33.2048D. doi : 10.1016/j.renene.2007.12.010.
  47. ^ فينتر، جيري أوتور. هندسة الأنظمة الكهروضوئية . مطبعة سي آر سي، 2004.
  48. ^ أورسولا إيكر، تقنيات الطاقة الشمسية للمباني ، وايلي 2003، ISBN 0-471-48637-X ، الصفحة 226 
  49. ^ Nguyen, Ha T; Pearce, Joshua M (2012). "دمج خسائر التظليل في تقييم إمكانات الطاقة الشمسية الكهروضوئية على المستوى البلدي". الطاقة الشمسية . 86 (5): 1245. Bibcode :2012SoEn...86.1245N. doi :10.1016/j.solener.2012.01.017. S2CID  15435496.
  50. ^ Dereli, Z; Yücedağ, C; Pearce, JM (2013). "طريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة للتخطيط لنمو الأشجار وتأثيراتها على أداء أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية طيلة فترة حياتها". الطاقة الشمسية . 95 : 300–307. Bibcode :2013SoEn...95..300D. doi :10.1016/j.solener.2013.06.019.
  51. ^ ab Ilse K، Micheli L، Figgis BW، Lange K، Dassler D، Hanifi H، Wolfertstetter F، Naumann V، Hagendorf C، Gottschalg R، Bagdahn J (2019). “التقييم الفني والاقتصادي لخسائر التربة واستراتيجيات التخفيف من آثارها لتوليد الطاقة الشمسية”. جول . 3 (10): 2303-2321. بيب كود :2019جول...3.2303I. دوى : 10.1016/j.joule.2019.08.019 . اتش دي ال : 11573/1625631 .
  52. ^ "خريطة تلوث الوحدات الكهروضوئية". المختبر الوطني للطاقة المتجددة . 2017-10-11 . تم الاسترجاع في 2020-12-03 .
  53. ^ Li X, Mauzerall D, Bergin M (2020). "الانخفاض العالمي في كفاءة توليد الطاقة الشمسية بسبب الهباء الجوي وتلوث الألواح". Nature Sustainability . 3 (9): 720–727. Bibcode :2020NatSu...3..720L. doi :10.1038/s41893-020-0553-2. S2CID  219976569. تم الاسترجاع في 2020-12-04 .
  54. ^ Boyle L, et al. (2017). "التباين المكاني على المستوى الإقليمي والوطني لتآكل لوحة الغطاء الكهروضوئي وخسائر نقل الطاقة الشمسية اللاحقة". مجلة IEEE للخلايا الكهروضوئية . 7 (5): 1354-1361. doi : 10.1109/JPHOTOV.2017.2731939 .
  55. ^ Gostein M, et al. (2018). "Local Variability in PV Soiling Rate". 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (مؤتمر مشترك لـ IEEE PVSC الخامس والأربعين، وPVSEC الثامن والعشرين، وPVSEC الرابع والثلاثين للاتحاد الأوروبي) ص 3421-3425. doi :10.1109/PVSC.2018.8548049. ISBN 978-1-5386-8529-7. S2CID  54442001 . تم الاسترجاع في 2020-12-04 .
  56. ^ هل يجب عليك تنظيف الألواح الشمسية الخاصة بك؟
  57. ^ سانشيز-فريرا، باولا؛ بيليوجين، ميشيل؛ بيلايز، خافيير؛ كاريتيرو، خيسوس؛ سيدراش دي كاردونا، ماريانو (2011). "تحليل آليات تدهور وحدات الطاقة الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون البلوري بعد 12 عامًا من التشغيل في جنوب أوروبا". التقدم في الخلايا الكهروضوئية: البحث والتطبيقات . 19 (6): 658-666. doi :10.1002/pip.1083. S2CID  98693018.
  58. ^ Santbergen, R; RJC van Zolingen (22 أكتوبر 2007). "عامل الامتصاص لخلايا الطاقة الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري: دراسة عددية وتجريبية". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية .
  59. ^ الشرقاوي، محمد أ. (2005). الطاقة الكهربائية . مطبعة سي آر سي. ص 87-88. رقم الكتاب المعياري الدولي 978-0-8493-3078-0.
  60. ^ الميل الأمثل للألواح الشمسية محفوظ في 11 أغسطس 2015 على موقع واي باك مشين
  61. ^ أنظمة الإضاءة الكهروضوئية المستقلة
  62. ^ أندروز، روب دبليو؛ بيرس، جوشوا إم. (2013). "تأثير البياض الطيفي على أداء الأجهزة الكهروضوئية الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور والسيليكون البلوري". الطاقة الشمسية . 91 : 233–241. رمز Bibcode : 2013SoEn...91..233A. doi : 10.1016/j.solener.2013.01.030.
  63. ^ برينان، إم بي؛ أبراماسي، إيه إل؛ أندروز، آر دبليو؛ بيرس، جيه إم (2014). "تأثيرات البياض الطيفي على الأجهزة الكهروضوئية الشمسية". مواد الطاقة الشمسية والخلايا الشمسية . 124 : 111–116. رمز Bibcode :2014SEMSC.124..111B. doi :10.1016/j.solmat.2014.01.046.
  64. ^ تسليط الضوء على إمكانات الطاقة الشمسية في الصحراء الكبرى Archived 2013-06-30 at the Wayback Machine
  65. ^ حاسبة الأداء أرشيف 2012-01-18 على موقع Wayback Machine . Rredc.nrel.gov. تم الاسترجاع في 2012-04-23.
  66. ^ المزايا التكنولوجية أرشيف 2012-04-06 على موقع واي باك مشين . Mecasolar.com. تم الاسترجاع في 2012-04-23.
  67. ^ المحمد، علي (2004). "تحسين كفاءة الألواح الكهروضوئية باستخدام نظام تتبع الشمس". الطاقة التطبيقية . 79 (3): 345-354. Bibcode :2004ApEn...79..345A. doi :10.1016/j.apenergy.2003.12.004.
  68. ^ تسليط المزيد من الضوء على الألواح الشمسية. mtu.edu. تم الاسترجاع في 2018-04-25.
  69. ^ خلايا شمسية من السيليكون ذات طلاء عاكس تزيد من الامتصاص بنسبة تزيد عن 96 بالمائة. Scientificblogging.com (2008-11-03). تم الاسترجاع في 2012-04-23.
  70. ^ دليل المبتدئين لمتتبعات الطاقة الشمسية: كيفية زيادة إنتاج نظام الألواح الشمسية في منزلك، 17 أغسطس 2011 (أرشيف)
  71. ^ "مستويات الإشعاع الشمسي (أوروبا)". مؤرشف من الأصل في 17 أبريل 2012. تم استرجاعه في 09 يوليو 2012 .
  72. ^ بيانات متوسط ​​الإشعاع الشمسي لمدة 10 سنوات
  73. ^ محطات الطاقة الشمسية ذات الحجم الكبير
  74. ^ هل يجب عليك تثبيت جهاز تعقب الطاقة الشمسية؟
  75. ^ "شحنات أجهزة تعقب الطاقة الشمسية العالمية تنمو بنسبة 32% في عام 2017، وNEXTracker تقود السوق | Greentech Media".
  76. ^ Grid-Tied Inverter Safety Archived 2010-11-25 at the Wayback Machine . Homepower.com. Retrieved on 2012-04-23.
  77. ^ مراقبة الاتجاهات: العاكسات الدقيقة تغزو الطاقة الشمسية
  78. ^ الخدمات والحلول لأنظمة الطاقة الكهروضوئية
  79. ^ "تقرير الطاقة الكهروضوئية" (PDF) . معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية . 16 سبتمبر 2020. ص. 39.
  80. ^ http://www.solar-electric.com كل شيء عن تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)
  81. ^ EDN.com الطاقة الشمسية ضد الجزر والتحكم فيها، 7 أغسطس 2012
  82. ^ "تسلا تطلق بطارية Powerwall المنزلية بهدف إحداث ثورة في استهلاك الطاقة". أسوشيتد برس. 1 مايو 2015.
  83. ^ دان فينك، www.homepower.com دليل المشتري لوحدة التحكم في الشحن، يناير 2012
  84. ^ "دراسة قياس الطاقة الكهروضوئية السكنية والربط بينها" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-09-11 . تم الاسترجاع في 2012-07-11 .
  85. ^ دمج الطاقة المتجددة المتغيرة في أسواق الطاقة الكهربائية
  86. ^ "فوائد العاكس الكهروضوئي الذكي للمرافق العامة". مؤرشف من الأصل في 17 أكتوبر 2012. تم الاسترجاع في 11 يوليو 2012 .
  87. ^ مراقبة الطاقة الشمسية من خلال Enphase
  88. ^ قياسات الإشعاع الشمسي
  89. ^ بيرس، جوشوا. م؛ أديجبويجا باباسولا؛ روب أندروز (2012). "تحسين أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المفتوحة". وقائع المؤتمر السنوي السادس عشر للتحالف الوطني للمخترعين والمبتكرين الجامعيين : 1-7.
  90. ^ CSI—Metering and Performance Monitoring محفوظ في 10 أغسطس 2012 على موقع Wayback Machine
  91. ^ الطاقة الشمسية
  92. ^ سولار جارد
  93. ^ موقع موارد الطاقة الكهروضوئية محفوظ في 2010-11-28 على موقع Wayback Machine ، محطة الطاقة الهجينة تم الوصول إليها في 10 فبراير 2008
  94. ^ “Daten und Fakten”. مؤرشفة من الأصلي في 19 تموز (يوليو) 2011 . تم الاسترجاع 2008-02-10 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link). موقع جزيرة بيلوورم (بالألمانية)
  95. ^ دارولا، إيفان؛ ستيفان ماركو (2007). "التكامل واسع النطاق لإنتاج الكهرباء المتجددة في الشبكات" (PDF) . مجلة الهندسة الكهربائية . 58 (1): 58-60. ISSN  1335-3632 . تم الاسترجاع في 10 فبراير 2008 .
  96. ^ "دراسة جديدة: تهجين شبكات الكهرباء بالطاقة الشمسية الكهروضوئية يوفر التكاليف، ويفيد بشكل خاص شركات المرافق المملوكة للدولة". SolarServer.com. 31 مايو 2015. مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2015.
  97. ^ "الطاقة المتجددة في الشبكات الكهربائية الصغيرة الهجينة والشبكات الكهربائية المعزولة: الفوائد الاقتصادية وحالات العمل". مدرسة فرانكفورت – مركز التعاون مع برنامج الأمم المتحدة للبيئة لتمويل المناخ والطاقة المستدامة. مايو 2015. مؤرشف من الأصل في 2018-08-20 . تم الاسترجاع في 2015-06-01 .
  98. ^ JM Pearce (2009). "توسيع انتشار الطاقة الكهروضوئية باستخدام توليد الطاقة الموزعة في المنازل من الطاقة الشمسية الكهروضوئية الهجينة + أنظمة الحرارة والطاقة المشتركة". الطاقة . 34 (11): 1947–1954. Bibcode :2009Ene....34.1947P. CiteSeerX 10.1.1.593.8182 . doi :10.1016/j.energy.2009.08.012. hdl :1974/5307. S2CID  109780285. 
  99. ^ P. Derewonko وJM Pearce، "تحسين تصميم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الهجينة على نطاق المنازل + أنظمة الحرارة والطاقة المشتركة في أونتاريو"، مؤتمر المتخصصين في الطاقة الكهروضوئية (PVSC)، المؤتمر الرابع والثلاثون لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لعام 2009، ص 1274-1279، 7-12 يونيو 2009.
  100. ^ م. موستوفي، أ.ح. نصرت، وجيه.إم. بيرس، "التعايش التشغيلي على مستوى المؤسسات بين أنظمة الطاقة الكهروضوئية والتوليد المشترك للطاقة"، المجلة الدولية للعلوم والتكنولوجيا البيئية 8 (1)، ص. 31-44، 2011. الوصول المفتوح متاح: [1]
  101. ^ Phys.org اقتراح نظام هجين جديد للطاقة الشمسية المركزة/الطاقة الكهروضوئية المركزة، 11 فبراير 2015
  102. ^ أماندا كين (22 يناير 2014). "ما هو نظام الطاقة الهجينة الكهروضوئية والديزل؟". RenewableEnergyWorld.com . مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2017.
  103. ^ "أنظمة الطاقة الهجينة من الرياح والطاقة الشمسية". energy.gov . وزارة الطاقة. 2 يوليو 2012.
  104. ^ "كيوسيرا وشركاؤها يعلنون عن إنشاء أكبر محطة للطاقة الشمسية الكهروضوئية عائمة في العالم في محافظة هيوغو باليابان". SolarServer.com. 4 سبتمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع 11 يونيو 2016 .
  105. ^ "هل نفد مخزون الأراضي الثمينة؟ قد تكون أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة حلاً". EnergyWorld.com. 7 نوفمبر 2013. مؤرشف من الأصل في 26 ديسمبر 2014. تم الاسترجاع في 11 يونيو 2016 .
  106. ^ "شركة فيكرام سولار تفتتح أول محطة للطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة في الهند". SolarServer.com. 13 يناير 2015. مؤرشف من الأصل في 2 مارس 2015.
  107. ^ "محطة الطاقة الشمسية العائمة على شكل زهرة عباد الشمس في كوريا". CleanTechnica. 21 ديسمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2016. تم الاسترجاع 11 يونيو 2016 .
  108. ^ "بسبب نقص الأراضي، سنغافورة تختار أنظمة الطاقة الشمسية العائمة". CleanTechnica. 5 مايو 2014. مؤرشف من الأصل في 14 مارس 2016. تم الاسترجاع 11 يونيو 2016 .
  109. ^ مايفيل، بيرس؛ باتيل، نيهة فيجاي؛ بيرس، جوشوا م. (2020-12-01). "التصنيع الموزع لوحدات الطاقة الكهروضوئية العائمة المرنة في السوق الثانوية". تقنيات وتقييمات الطاقة المستدامة . 42 : 100830. رمز Bibcode : 2020SETA...4200830M. doi : 10.1016/j.seta.2020.100830. ISSN  2213-1388. S2CID  225132653.
  110. ^ هايبو، كوامي سوليمان؛ مايفيل، بيرس؛ بيرس، جوشوا م. (2022-03-01). "الطاقة الشمسية الأكثر خضرة؟ تقييم دورة حياة الخلايا الكهروضوئية العائمة المرنة القائمة على الرغوة". الطاقة المستدامة والوقود . 6 (5): 1398-1413. doi :10.1039/D1SE01823J. ISSN  2398-4902. S2CID  246498822.
  111. ^ جود، إيريكا (2016-05-20). "محطات الطاقة الشمسية الجديدة تولد الطاقة الخضراء العائمة". نيويورك تايمز . ISSN  0362-4331 . تم الاسترجاع في 2023-01-25 .
  112. ^ تراباني، كيم؛ ريدون سانتافيه، ميغيل (2015). "مراجعة المنشآت الكهروضوئية العائمة: 2007-2013". التقدم في الطاقة الكهروضوئية: البحث والتطبيقات . 23 (4): 524-532. doi :10.1002/pip.2466. hdl : 10251/80704 . S2CID  98460653.
  113. ^ "الألواح الشمسية العائمة تحول المواقع الصناعية القديمة إلى مناجم ذهب للطاقة الخضراء". Bloomberg.com . 2023-08-03 . تم الاسترجاع في 2023-08-03 .
  114. ^ هوبسون، كريستوفر (2020-10-15). "الطاقة الشمسية العائمة تنتشر عالميًا بقدرة 10 جيجاوات إضافية بحلول عام 2025: فيتش | ريتشارج". ريتشارج | أحدث أخبار الطاقة المتجددة . تم الاسترجاع في 2021-10-18 .
  115. ^ مارتن، خوسيه روجو (2019-10-27). "BayWa re تضيف إلى الزخم الأوروبي للطاقة الشمسية العائمة بإكمال مشروعين". PV Tech . مؤرشف من الأصل في 2019-11-11 . تم الاسترجاع في 2019-11-11 .
  116. ^ "الطاقة الشمسية العائمة تحظى بشعبية كبيرة في آسيا، لكنها تلقى رواجًا في الولايات المتحدة". وكالة أسوشيتد برس للأنباء . 2023-05-10 . تم الاسترجاع في 2023-05-11 .
  117. ^ لودت، بيلي (2023-01-20). "الرفوف العائمة تحول الماء إلى موقع مثالي للطاقة الشمسية". عالم الطاقة الشمسية . تم الاسترجاع في 2024-07-15 .
  118. ^ "كيف يتم استخدام الألواح الشمسية العائمة لتشغيل شبكات الكهرباء". Bloomberg.com . 2023-03-07 . تم الاسترجاع 2024-04-21 .
  119. ^ "المفاهيم الكهربائية المبتكرة" (PDF) . مؤرشف من الأصل في 18 مارس 2009. تم الاسترجاع في 11 فبراير 2008 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link). وكالة الطاقة الدولية (2001)
  120. ^ site7. Ecotourisme.ch. تم الاسترجاع في 2012-04-23.
  121. ^ راميريز كامارغو، لويس؛ نيتش، فيليكس؛ جروبر، كاترينا؛ دورنر، ولفجانج (15 أكتوبر 2018). "الاكتفاء الذاتي بالكهرباء في المنازل العائلية في ألمانيا وجمهورية التشيك". الطاقة التطبيقية . 228 : 902-915. رمز Bibcode : 2018ApEn..228..902R. doi : 10.1016/j.apenergy.2018.06.118 . ISSN  0306-2619.
  122. ^ abc "مقارنة تكاليف الطاقة الكهروضوئية (PV) ودوافع النشر في الأسواق السكنية والتجارية اليابانية والأمريكية" (PDF) . www.nrel.gov/ . NREL.gov. يونيو 2014. ص 16، 27. مؤرشف (PDF) من الأصل في 27 فبراير 2015 . تم الاسترجاع في 24 سبتمبر 2014 .
  123. ^ ab "تاريخ متوسط ​​أسعار تسليم المفتاح لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الأسطح حتى 100 كيلو وات في ألمانيا. photovoltaik-guide.de، pv-preisindex منذ عام 2009 محفوظ في 10 يوليو 2017 على موقع Wayback Machine ، باستخدام أرقام شهر يناير، وBundesverband Solarwirtschaft eV (BSW-Solar)، سبتمبر 2009، الصفحة 4، أرقام ربع سنوية من EUPD-Researchfor، بيانات الأعوام 2006-2008. سعر الصرف المستخدم 0.74 سنت يورو لكل دولار أمريكي.
  124. ^ جون كوغين (3 يناير 2012). "نهاية النهضة النووية |". المصلحة الوطنية .
  125. ^ "الطاقة الشمسية الكهروضوئية: المنافسة في قطاع الطاقة". رابطة صناعة الطاقة الكهروضوئية الأوروبية (EPIA). 2011-09-01. مؤرشف من الأصل في 2014-11-03 . تم الاسترجاع في 2014-04-05 .
  126. ^ مقارنة بين تقنيات الطاقة الكهروضوئية محفوظ في 2012-07-09 على موقع واي باك مشين
  127. ^
  128. ^ ما هي التكلفة المستوية؟
  129. ^ "مؤشر أسعار الطاقة الكهروضوئية في ألمانيا". مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2017. تم استرجاعه في 21 أغسطس 2014 .
  130. ^ تكاليف تشغيل وصيانة الطاقة الكهروضوئية. (PDF) . تم الاسترجاع في 2012-04-23.
  131. ^ ضمانات الطاقة الشمسية الكهروضوئية
  132. ^ فهم ضمانات الألواح الشمسية
  133. ^ خريطة الموارد الكهروضوئية للولايات المتحدة
  134. ^ ab "تحليل منحنى التعلم: الطاقة الشمسية الكهروضوئية ستكون أرخص مصادر الطاقة المتجددة في عام 2024 - مدونة Inspecro". مدونة Inspecro . 2018-05-05. مؤرشف من الأصل في 2021-03-22 . تم الاسترجاع 2018-05-15 .
  135. ^ "تكاليف توليد الطاقة المتجددة 2017" (PDF) . الوكالة الدولية للطاقة المتجددة .
  136. ^ "إحصائيات القدرة المتجددة 2018" (PDF) . الوكالة الدولية للطاقة المتجددة .
  137. ^ ريجان أرندت وإنج روبرت بوتو. فهم أساسي لاختبارات معايير IEC للألواح الكهروضوئية. متاح على: http://tuvamerica.com/services/photovoltaics/ArticleBasicUnderstandingPV.pdf محفوظ في 13 أكتوبر 2017 على موقع Wayback Machine
  138. ^ الألواح الشمسية. بوابة التخطيط. تم الاسترجاع في 2013-07-17.
  139. ^ متطلبات لوائح البناء لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الأسطح غير المنزلية - GB NRG
  140. ^ عالم الطاقة الشمسية
  141. ^ "متطلبات تركيبات الطاقة الشمسية". bootsontheroof.com . 2011 . تم الاسترجاع في 31 مارس 2011 .
  142. ^ "قانون حقوق الطاقة الشمسية في كاليفورنيا". مؤرشف من الأصل في 19 أكتوبر 2012. تم الاسترجاع في 25 فبراير 2012 .
  143. ^ "الطاقة الشمسية تعمل داخل جمعيات أصحاب المنازل، ولكن يجب على المثبتين أن يبقوا يقظين". عالم الطاقة الشمسية . 2018-08-13 . تم الاسترجاع في 2019-11-17 .
  144. ^ "مميزات وعيوب الألواح الشمسية في مجتمعات أصحاب المساكن". مكتب حماية أصحاب المساكن، ذ.م.م. 18 أغسطس 2018. تم الاسترجاع في 2019-11-17 .
  145. ^ هانت، تام (7 فبراير 2011). "أسبانيا والبرتغال تقودان الطريق نحو التحول إلى الطاقة المتجددة". عالم الطاقة المتجددة.
  146. ^ خيمينيز ، خافيير (8 أكتوبر 2018). "لقد أنهى تنظيم الاستهلاك الذاتي في إسبانيا بعد القضاء على "الضغط على الشمس"". شاتاكا . تم الاسترجاع في 28 أبريل 2020 .
  147. ^ دبليو ميلر، و أيه إل ليو، و ز. أمين، و أ. فاغنر، "جودة الطاقة والمنازل التي تعتمد على الطاقة الشمسية على أسطح المنازل: فحص البيانات المقاسة عند نقطة اتصال العميل"، الاستدامة، http://www.mdpi.com/2071-1050/10/4/1224 (الوصول المفتوح)، ص 29، 2018.
  148. ^ هايبو، كوامي سوليمان؛ بيرس، جوشوا م. (2021-03-01). "مراجعة قيمة منهجية الطاقة الشمسية مع دراسة حالة لـ US VOS". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 137 : 110599. رمز Bibcode : 2021RSERv.13710599H. doi : 10.1016/j.rser.2020.110599. ISSN  1364-0321. S2CID  229415163.
  149. ^ "الألواح الشمسية لجارك توفر لك المال سرًا". Popular Mechanics . 2021-02-11 . تم الاسترجاع 2023-03-04 .
  150. ^ L. Liu, W. Miller, and G. Ledwich (27 أكتوبر 2017). "حلول لتقليل تكاليف الكهرباء في المرافق". أجندة الشيخوخة الأسترالية . مؤرشف من الأصل في 20 مايو 2019. تم الاسترجاع في 29 ديسمبر 2018 .{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  151. ^ ميلر، ويندي؛ ليو، لي آرون؛ أمين، زكريا؛ جراي، ماثيو (2018). "إشراك شاغلي المساكن في عمليات تجديد المساكن التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي لا تنتج سوى صفر طاقة: دراسة حالة شبه استوائية أسترالية". الطاقة الشمسية . 159 : 390-404. رمز Bibcode :2018SoEn..159..390M. doi :10.1016/j.solener.2017.10.008.
  152. ^ ab Elhodeiby, AS; Metwally, HMB; Farahat, MA (March 2011). "تحليل أداء نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصل بالشبكة الكهربائية على أسطح المنازل بقدرة 3.6 كيلو وات في مصر" (PDF) . المؤتمر الدولي لأنظمة الطاقة والتكنولوجيا (ICEST 2011) : 151–157 . تم الاسترجاع في 2011-07-21 .[2]
  153. ^ "أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة". Acmepoint Energy Services. مؤرشف من الأصل في 31 أكتوبر 2015. تم الاسترجاع في 28 أبريل 2015 .
  154. ^ "دليل أصحاب المنازل لتمويل نظام الطاقة الشمسية الكهربائية المتصل بالشبكة" (PDF) . مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة . تم الاسترجاع في 28 أبريل 2015 .
  155. ^ "أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصلة بالشبكة". powernaturally.org . تم الاسترجاع في 2011-07-21 .
  156. ^ "نظام الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة" (PDF) . soe-townsville.org . تم الاسترجاع في 2011-07-21 .
  157. ^ "المبادئ التوجيهية الدولية لإصدار شهادات مكونات أنظمة الطاقة الكهروضوئية والأنظمة المتصلة بالشبكة". iea-pvps.org . تم الاسترجاع في 2011-07-21 .
  158. ^ ستيفيل، ستيف. "التحديات التي تواجه تنظيم جهد التغذية بالتوزيع مع زيادة كميات الطاقة الكهروضوئية" (PDF) . مكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة التابع لوزارة الطاقة . تم الاسترجاع في 28 أبريل 2015 .
  159. ^ "دراسة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا حول مستقبل الشبكة الكهربائية" (PDF) . مبادرة الطاقة التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . MIT. مؤرشف من الأصل (PDF) في 5 مارس 2016 . تم الاسترجاع 28 أبريل 2015 .
  160. ^ كور، جوركيران (2006). "تأثيرات الربط بين أنظمة توليد الطاقة الموزعة على حماية مغذيات التوزيع". الاجتماع العام لجمعية هندسة الطاقة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات عام 2006. ص. 8 ص. doi :10.1109/PES.2006.1709551. ISBN 1-4244-0493-2. S2CID  24433656. {{cite book}}: |journal=تم تجاهله ( مساعدة )
  161. ^ "Grid-interactive Solar Inverters and Their Impact on Power System Safety and Quality" (PDF) . eng.wayne.edu. ص. 30. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2012-05-23 . تم الاسترجاع في 2011-06-10 .
  • ملخص متطلبات الأسلاك الكهروضوئية كما هو موضح في UL 4703
  • ورقة حقائق حول الطاقة الكهروضوئية صادرة عن مركز الأنظمة المستدامة بجامعة ميشيغان
  • مجلة هوم باور
  • إدارة مشاريع الطاقة الشمسية
  • أفضل الممارسات لوضع الألواح الشمسية الكهروضوئية على مكبات النفايات الصلبة البلدية: دراسة تم إعدادها بالشراكة مع وكالة حماية البيئة لمبادرة إعادة تشغيل الأراضي الأمريكية: وضع الطاقة المتجددة على الأراضي والمناجم الملوثة المحتملة المختبر الوطني للطاقة المتجددة
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Photovoltaic_system&oldid=1250479356"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate