مع استمرار إفريقيا في تبني الطاقة المتجددة لتلبية احتياجاتها المتزايدة من الطاقة ومكافحة تغير المناخ، أصبح الاختيار بين الألواح الشمسية المثبتة على الأرض والألواح الشمسية على الأسطح قرارًا حاسمًا لأصحاب المنازل والشركات والحكومات. يقدم كل نوع من أنواع التركيب مزايا وتحديات متميزة، خاصة في البيئات المتنوعة والمتطلبة في كثير من الأحيان الموجودة في جميع أنحاء القارة. تقدم شركة ميت سولار، الشركة الرائدة في مجال الابتكار في مجال التكنولوجيا الكهروضوئية وحلول تخزين الطاقة، مقارنة مفصلة قائمة على البيانات لمساعدة أصحاب المصلحة على اتخاذ قرارات مستنيرة مصممة خصيصًا لتناسب البيئات الأفريقية.
فهم الأساسيات: كيفية عمل الألواح الشمسية
تعمل ألواح الطاقة الشمسية، سواء كانت مثبتة على الأرض أو على السطح، على نفس المبدأ الأساسي: فهي تحوّل ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية (PV). تولد هذه الخلايا تياراً كهربائياً مباشراً (DC) عند تعرضها لأشعة الشمس، ثم يتم تحويلها إلى تيار متناوب (AC) بواسطة عاكس للاستخدام في المنازل أو الشركات أو الشبكة. يعتمد الاختيار بين الأنظمة المركبة على الأرض والأنظمة المركبة على السطح على عوامل مثل المساحة المتاحة ومتطلبات الطاقة وتكاليف التركيب واحتياجات الصيانة والظروف البيئية.
الألواح الشمسية المثبتة على الأرض: الميزات والاعتبارات
تُركب الألواح الشمسية المثبتة على الأرض على الأرض، وعادةً ما تكون على إطارات ثابتة أو قابلة للتعديل، أو أنظمة تتبع تتبع تتبع مسار الشمس لزيادة التقاط الطاقة إلى أقصى حد. وغالباً ما تُنشر هذه الأنظمة في مزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق أو في المناطق الريفية حيث الأرض وفيرة.
المزايا:
1、التعرض الأمثل لأشعة الشمس: يمكن وضع الأنظمة المثبتة على الأرض لتجنب التظليل وتوجيهها بزاوية الميل المثالية للحصول على أقصى قدر من الإشعاع الشمسي، وهو أمر مفيد بشكل خاص في المناطق ذات الإمكانات الشمسية العالية، مثل منطقة الساحل أو الجنوب الأفريقي.
2、قابلية التوسع: هذه الأنظمة قابلة للتطوير بشكل كبير، مما يجعلها مناسبة للمشاريع على نطاق المرافق أو احتياجات الطاقة التجارية الكبيرة.
3、سهولة الصيانة: يعمل الوصول من مستوى الأرض على تبسيط عمليات التنظيف والإصلاح ومراقبة الأداء، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات المتربة أو القاحلة الشائعة في أفريقيا.
4、كفاءة التبريد: تستفيد الألواح المثبتة على الأرض من تدفق الهواء بشكل أفضل، مما يقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة ويحافظ على كفاءة أعلى في المناخات الحارة.
العيوب:
1、متطلبات الأرض: تتطلب الأنظمة المثبتة على الأرض مساحة كبيرة من الأرض، وهو ما يمكن أن يمثل تحديًا في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو المناطق ذات القيمة الزراعية.
2、ارتفاع التكاليف الأولية: يمكن أن تؤدي الحاجة إلى هياكل التركيب وإعداد الأرض والأسلاك الإضافية إلى زيادة التكاليف الأولية مقارنةً بالأنظمة الموجودة على السطح.
3、الأثر البيئي: قد تؤدي المنشآت واسعة النطاق إلى تعطيل النظم الإيكولوجية المحلية أو أنماط استخدام الأراضي، مما يتطلب تخطيطاً دقيقاً وتقييمات بيئية.
الألواح الشمسية على السطح: الميزات والاعتبارات
يتم تركيب الألواح الشمسية على أسطح المباني السكنية أو التجارية أو الصناعية. وهي شائعة بشكل خاص في المناطق الحضرية حيث المساحة محدودة والطلب على الكهرباء مرتفع.
المزايا:
1、كفاءة المساحة: تستفيد أنظمة الأسطح من الهياكل القائمة، مما يجعلها مثالية للبيئات الحضرية حيث تندر الأراضي.
2、انخفاض خسائر الإرسال المنخفضة: من خلال توليد الكهرباء بالقرب من نقطة الاستخدام، تقلل أنظمة الأسطح من خسائر الطاقة المرتبطة بالنقل لمسافات طويلة.
3、انخفاض تكاليف التركيب: وغالباً ما تتطلب التركيبات على السطح مواد أقل (على سبيل المثال، لا حاجة إلى أرض إضافية أو هياكل تركيب) ويمكن دمجها في تصميمات المباني.
4、استقلالية الشبكة: يمكن إقران أنظمة الأسطح مع بطاريات التخزين لتوفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وهي ميزة كبيرة في المناطق التي لا يمكن الاعتماد على شبكاتها.
العيوب:
1、قيود المساحة: قد تحد مساحة السطح المتاحة من حجم المنشأة، مما يحد من إمكانات توليد الطاقة.
2、تحديات التظليل والتوجيه: قد لا تكون المباني موجهة بشكل مثالي للتعرض لأشعة الشمس، ويمكن أن يقلل التظليل من الهياكل أو النباتات القريبة من الكفاءة.
3、صعوبات الصيانة: قد يكون الوصول إلى أنظمة الأسطح لتنظيفها وإصلاحها أكثر صعوبة وخطورة، خاصة في المباني متعددة الطوابق.
4、القيود الهيكلية: قد تتطلب الأسقف الأقدم أو الأضعف تعزيزات لدعم وزن الألواح الشمسية، مما يزيد من التكاليف.
تحليل مقارن: الألواح الشمسية المثبتة على الأرض مقابل الألواح الشمسية المثبتة على السطح في المناطق الأفريقية
تمثل المناخات المتنوعة في إفريقيا، من الصحاري القاحلة في شمال إفريقيا إلى المناطق الاستوائية في وسط إفريقيا، تحديات وفرصًا فريدة لنشر الطاقة الشمسية. قامت شركة ميت سولار بتحليل مقاييس الأداء الرئيسية وعوامل الملاءمة لكلا النظامين في السياقات الأفريقية.
| الميزة | الألواح المثبتة على الأرض | ألواح السطح |
| الأمثل للمقياس الكبير | نعم | لا يوجد |
| متطلبات الأرض | مرتفع (1-2 فدان لكل ميجاوات) | لا يوجد (يستخدم مساحة السطح الحالية) |
| تكلفة التركيب | 1.00-1.50 دولار أمريكي لكل واط (دولار أمريكي) | 0.80-1.20 لكل واط (بالدولار الأمريكي) |
| سهولة الصيانة | أسهل (وصول أسهل (الوصول من المستوى الأرضي) | أصعب (يتطلب الوصول إلى السطح) |
| الملاءمة الحضرية | منخفضة | عالية |
| الملاءمة الريفية | عالية | متوسط |
| ناتج الطاقة | أعلى (التوجه الأمثل) | أقل (مشكلات التظليل المحتملة) |
| كفاءة التبريد | أفضل (تدفق هواء طبيعي) | انخفاض (تراكم الحرارة على الأسطح) |
| الأثر البيئي | أعلى (استخدام الأراضي) | أقل (تستخدم المساحة الموجودة) |
دراسة حالة: الطاقة الشمسية في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى
في منطقة أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، حيث يفتقر أكثر من 600 مليون شخص إلى الكهرباء، تقدم الطاقة الشمسية حلاً تحويلياً. وتُعد الأنظمة المركبة على الأرض مثالية لمشاريع كهربة الريف، مثل الشبكات الصغيرة أو مزارع الطاقة الشمسية، حيث تتوافر الأراضي بكثرة ويتركز الطلب على الطاقة. على سبيل المثال، يوضح مجمع بنبان للطاقة الشمسية في مصر، وهو أحد أكبر المنشآت الشمسية في العالم، إمكانات الأنظمة المركبة على الأرض في المناطق القاحلة.
وعلى العكس من ذلك، تكتسب أنظمة أسطح المنازل رواجًا في المناطق الحضرية مثل نيروبي ولاغوس وجوهانسبرغ، حيث تدفع قيود المساحة وارتفاع تكاليف الكهرباء الطلب على التوليد الموزع. وتعتبر منشآت الأسطح فعالة بشكل خاص في المنشآت التجارية والصناعية، والتي غالبًا ما تكون أسطحها كبيرة ومسطحة وتستهلك طاقة عالية.
توصيات ماتي سولار
تؤكد شركة ميت سولار على أن الاختيار بين الألواح الشمسية المثبتة على الأرض والألواح الشمسية المثبتة على السطح يجب أن يسترشد بالظروف المحلية المحددة واحتياجات الطاقة والأهداف طويلة الأجل. وتشمل الاعتبارات الرئيسية ما يلي:
- الطلب على الطاقة: قد يستفيد مستخدمو الطاقة على نطاق واسع (مثل المصانع والمزارع) بشكل أكبر من الأنظمة المثبتة على الأرض، بينما قد يجد المستخدمون السكنيون والتجاريون الصغار أن الأنظمة المثبتة على الأسطح أكثر عملية.
- الموقع الجغرافي: وتعتبر المناطق ذات الإشعاع الشمسي المرتفع والأراضي الوفيرة (مثل منطقة الساحل والجنوب الأفريقي) مناسبة تماماً للأنظمة المثبتة على الأرض، في حين أن المناطق الحضرية ذات المساحة المحدودة يجب أن تعطي الأولوية للمنشآت المثبتة على الأسطح.
- الميزانية والتمويل: قد تكون للأنظمة المثبتة على الأرض تكاليف أولية أعلى ولكنها توفر قابلية أكبر للتوسع، بينما توفر الأنظمة المثبتة على الأسطح عائداً أسرع على الاستثمار في المشاريع الأصغر حجماً.
خاتمة تزويد أفريقيا بالطاقة الشمسية في المستقبل
مع استمرار أفريقيا في تسخير إمكاناتها الشمسية الهائلة، سيلعب الاختيار بين الألواح الشمسية المثبتة على الأرض والألواح الشمسية على الأسطح دوراً محورياً في تشكيل مشهد الطاقة في القارة. تظل ميت سولار ملتزمة بتوفير حلول الطاقة الشمسية المبتكرة والموثوقة والفعالة من حيث التكلفة والمصممة خصيصاً لتلبية الاحتياجات الفريدة للأماكن الأفريقية. من خلال الاستفادة من التكنولوجيا الكهروضوئية المتقدمة وأنظمة تخزين الطاقة وإرشادات الخبراء، تمكّن ميت سولار الأفراد والشركات والمجتمعات من الانتقال إلى الطاقة النظيفة والمستدامة.
لمزيد من المعلومات عن حلول الطاقة الشمسية واستكشاف أفضل الخيارات التي تناسب احتياجاتك، تفضل بزيارة موقع Mate Solar على الإنترنت أو اتصل بفريق الخبراء لدينا اليوم. معاً يمكننا بناء مستقبل أكثر إشراقاً واستدامة لأفريقيا.