هل تُعتبر الألواح الشمسية الكهروضوئية الحرارية الضوئية (بي في تي) مجديةً اقتصاديًّا؟

هل تُعتبر الألواح الشمسية الكهروضوئية المركبة (PVT) مجدية اقتصاديًّا؟ اجمع بيانات جدولَي توليد الطاقة والحرارة معًا.

عندما يسقط ضوء الشمس على لوحة شمسية كهروضوئية عادية، فإن ما نسبته ١٥٪ إلى ٢٠٪ فقط من الطاقة تتحول إلى كهرباء. أما الباقي فيتحوَّل كله إلى حرارة، فتسخن اللوحة بشدة — وترتفع درجة حرارتها بمقدار درجة مئوية واحدة لكل لتر من الماء المارّ تحتها، وتقل كفاءة توليد الكهرباء بنسبة ٠,٤٪ تقريبًا. وبذلك تتبخر معظم الطاقة التي دفعتَ ثمنها مقابل الألواح الشمسية الكهروضوئية دون استفادة فعلية منها.

ما تقوم به الألواح الشمسية الكهروضوئية المركبة (PVT) بسيط جدًّا: فهي تضيف مجموعة من قنوات تبادل الحرارة على السطح الخلفي للوحة الشمسية، ليمرّ الماء أو الهواء عبرها. ويمكن استخدام الحرارة المستخلصة لتوليد الماء الساخن أو التدفئة، كما أن كفاءة توليد الكهرباء في الألواح الشمسية الكهروضوئية المركبة (PVT) تكون أعلى عندما تبرَّد اللوحة.

١. بيانات توليد الطاقة وتوليد الحرارة من الألواح الشمسية الكهروضوئية المركبة (PVT)، واحسب الحساب الكامل.

تقليدي لوحة شمسية كهروضوئية مركبة (PVT) يمكن أن تحقق كفاءة كهربائية تتراوح بين ١٣٪ و١٦٪ وكفاءة حرارية تتراوح بين ٤٠٪ و٨٠٪. وبشكل عام، ازداد معدل استغلال الطاقة الشمسية للوحة نفسها من أقل من ٢٠٪ مقارنةً بالألواح الكهروضوئية العادية إلى أكثر من ٨٠٪.

بيانات القياس الفعلي أكثر وضوحًا. فقد عملت الألواح الكهروضوئية المركبة PVT والألواح الكهروضوئية العادية طوال اليوم في ظل نفس الظروف. وانخفضت كفاءة اللوحة العادية إلى ٦٫٨٥٪ في أشد أوقات الحرارة ظهيرةً. وبفضل التبريد بالماء، تكون درجة حرارة سطح لوحة PVT الكهروضوئية أقل بـ ١٠–١٣°م من لوحة عادية، وتكون كفاءتها الكهربائية أعلى بنسبة ٤٫٢٪–٧٫١٪ من الكفاءة الكهربائية للوحة العادية. ولا يقل إنتاج الكهرباء بل على العكس، كما أن لوحة PVT الكهروضوئية تُنتج صندوق ماء ساخن مجانًا.

٢. فترة الاسترداد للوحات PVT الكهروضوئية أقصر مما تتصور.

هل تُعَدُّ ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة مع أنظمة التسخين (PVT) مجدية اقتصاديًّا؟ راجع فترة استرداد الاستثمار. فتركيب نظام كهروضوئي منفصل مع نظام سخانات ماء منفصل يتضمَّن تكاليف المعدات والتركيب والأنابيب، وهي تكاليف مرتفعة نسبيًّا. أما لوحة PVT الكهروضوئية الواحدة فهي تولِّد طاقتين في آنٍ واحد: كهرباء وحرارة، ما يرفع كفاءة استثمار الوحدة الواحدة من حيث كمية الطاقة المستخرجة. وتُظهر المقارنة التقنية والاقتصادية أنه، عند تحقيق نفس مستوى التوفير في الطاقة، فإن أقصر فترة استرداد لألواح PVT الكهروضوئية تبلغ ٦,٢ سنة، وبتكلفة كهرباء تصل إلى ٠,٠٢٨ دولار أمريكي لكل كيلوواط ساعة — وهي أكثر جدوى اقتصاديًّا مقارنةً بالتركيب المنفصل للوح كهروضوئي فقط (٨,٦ سنة) أو تركيب سخانات ماء منفصلة (٨,١ سنة).

٣. من يناسبه التركيب؟ ألواح PVT الكهروضوئية ؟ نوعان من الأشخاص

تُعدّ ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية الحرارية الخاصة بالاستخدامات السكنية مناسبة لنوعين من الأشخاص: الأول هو من يملك طلبًا ثابتًا على المياه الساخنة (مثل الفنادق، والمنازل المخصصة للإيجار القصير الأجل، وأنظمة التدفئة في المناطق الشمالية)، والثاني هو من تقتصر مساحة التثبيت لديه ويودّ حلّ مشكلتي توليد الكهرباء والحرارة معًا على السطح. أما إذا كان الهدف فقط توليد الكهرباء دون وجود طلبٍ على المياه الساخنة، فتكون الألواح العادية أرخص سعرًا. وعند شراء الألواح الكهروضوئية الحرارية، ركّز على رقمين اثنين: ما إذا كانت الكفاءة الحرارية تفوق ٤٠٪، وما إذا كانت الكفاءة الكهربائية أقلّ بكثيرٍ من كفاءة لوحة كهروضوئية عادية ذات المواصفات نفسها — فاللوحة الكهروضوئية الحرارية الجيدة يجب أن تكون «غير مُولِّدة للكهرباء بكفاءة عالية، لكنها تولّد حرارة جيّدة وتكون بيضاء اللون».

إذا كنتَ أنتَ، فهل ستثبت مجموعةً من الألواح الكهروضوئية الحرارية على السطح لتغطية احتياجاتك من الكهرباء والحرارة معًا؟ أم ستثبت الألواح الكهروضوئية والمُسخّنات المائية بشكل منفصل؟