قام باحثون في إسبانيا بحساب الاكتفاء الذاتي المحتمل للطاقة الشمسية على أسطح ثمانية أحياء في مدريد بإسبانيا. وقد وجدوا أن المنازل العائلية الواحدة يمكن أن تحقق معدلات اكتفاء ذاتي تزيد عن 70%، في حين تصل المناطق الحضرية ذات المباني الشاهقة إلى 30%.
الصورة: فلوريان ويده/أونسبلاش
من مجلة pv اسبانيا
قام فريق من الباحثين من جامعة البوليتكنيك في مدريد ومركز أبحاث الطاقة والبيئة والتكنولوجيا (CIEMAT) بتحليل الاكتفاء الذاتي المحتمل للطاقة الكهروضوئية في المباني السكنية في ثمانية أحياء في مدريد.
تم اختيار الأحياء لتحديد تأثير الخصائص الحضرية والبنائية على تلبية استهلاك الكهرباء من خلال أنظمة الطاقة الكهروضوئية على أسطح المنازل. تم تضمين نتائج البحث في ورقة بحثية بعنوان إمكانات الاكتفاء الذاتي من الطاقة الكهروضوئية على نطاق المقاطعة في مدريد. منهجية قابلة للتطوير، نُشرت في الطاقة والمباني.
لحساب إمكانية الاكتفاء الذاتي، والتي تعرف بأنها نسبة الكهرباء الكهروضوئية المولدة إلى إجمالي الكهرباء المستهلكة، تم تقييم توليد الكهرباء واستهلاكها السنوي لكل مبنى سكني. تم إجراء تقييم توليد الكهرباء باستخدام المساحات الشمسية المولدة من خلال نموذج الطاقة الشمسية على أغلفة المباني في نظام المعلومات الجغرافية الكمي (QGIS)، وبيانات الكشف عن الضوء وتحديد الموقع (LiDAR) وبيانات السنة الجوية النموذجية (TMY) لكل حي.
بالإضافة إلى ذلك، تم وضع افتراضات حول الخصائص الرئيسية للأنظمة الشمسية لضمان تمثيلية قطاع الطاقة الكهروضوئية. تم تقدير استهلاك الكهرباء من خلال تحليل قيم الاستهلاك التي حددها معهد تنويع وتوفير الطاقة (IDAE)، إلى جانب تلك الواردة في تقرير يوروستات بعنوان استهلاكات القطاع السكني في إسبانيا، وبعض الصيغ المستخدمة في مقال البحث كيفية تحقيق مناطق الطاقة الإيجابية للمدن المستدامة: منهجية حساب مقترحة، نُشرت في عام 2021 في الاستدامة.
تم الحصول على أرقام الاستهلاك من خلال حساب استهلاك الكهرباء للإضاءة والأجهزة المنزلية في مسكن نموذجي مساحته 100 متر مربع، باستثناء استهلاك التدفئة والتبريد والمياه الساخنة. يتم تحديد احتياجات الإضاءة المحددة للمسكن النموذجي عند 2 كيلووات ساعة/متر مربع، في حين يتم تفصيل المعدات المتوسطة في المسكن على أنها ثلاجة وجهازي تلفزيون وغسالة ملابس وغسالة أطباق وجهاز كمبيوتر.
وتستهلك هذه الأجهزة مجتمعة 2,137 كيلووات ساعة لكل 100 متر مربع من المسكن، أي ما يعادل 2 كيلووات ساعة/متر مربع. ومجموع هذين الرقمين إلى متوسط الاستهلاك لكل متر مربع يعطي قيمة 21.40 كيلووات ساعة/متر مربع. ومع ذلك، لا تأخذ الدراسة في الاعتبار استهلاك الكهرباء للتبريد أو التدفئة أو التنقل. وقال الباحثون إن الاستخدام المتزايد لمضخات الحرارة وتكييف الهواء الكهربائي، إلى جانب كهربة النقل، سيؤدي إلى زيادة استهلاك الكهرباء في الأسر، مما سيقلل من إمكانية الاكتفاء الذاتي.
وتشير نتائج التحليل إلى أن المناطق التي تتألف من منازل عائلية واحدة أو مبان منخفضة الارتفاع، تتجاوز إمكانات الاكتفاء الذاتي 70%. وعلى النقيض من ذلك، فإن المناطق الحضرية ذات المباني الشاهقة تتمتع بقيمة اكتفاء ذاتي تبلغ حوالي 30%. ويمكن أن تُعزى هذه القيمة المنخفضة إلى الارتفاع الكبير للمباني، مما يترجم إلى استهلاك أكبر للطاقة داخل المنازل ومساحة متاحة لتركيب الألواح الكهروضوئية لا تكفي لتغطية احتياجات الطاقة لجميع السكان.
وفي المراكز التاريخية، لوحظ تشتت أكبر لإمكانات الاكتفاء الذاتي، حيث تتراوح القيم من 10% إلى 90%. ويعزى هذا التباين إلى انخفاض تجانس النسيج الحضري، الأمر الذي يتطلب تحليلاً أكثر تفصيلاً على مستوى البناء. وأضاف المؤلفون: "في المراكز الحضرية، التي غالبًا ما تكون محمية بالتشريعات الوقائية بسبب أهميتها التاريخية، تعد أنظمة BIPV أداة حاسمة لتنسيق توليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة مع الحفاظ على الجوهر المعماري والتاريخي للبيئة المبنية".
كما أكدوا أن التحليلات أجريت من خلال مقارنة التوليد والاستهلاك السنوي. ورغم أن هذا النهج مفيد لتقدير الإمكانات الإجمالية لتوليد الطاقة الكهروضوئية، فإنه لا يستطيع إعادة إنتاج السلوك في الوقت الحقيقي لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة، حيث يكون التوازن بين التوليد والاستهلاك فوريًا. والواقع أن أنماط استهلاك الطاقة النموذجية للمباني السكنية تؤدي إلى معدلات استهلاك ذاتي تتراوح بين 20% و40% في أنظمة الطاقة الكهروضوئية بدون تخزين.
ولإجراء تحليل أكثر شمولاً، سيكون من الضروري الوصول إلى منحنيات التوليد والاستهلاك اليومية لكل مبنى بدقة كل ساعة، أو حتى أفضل من ذلك، دقة بضع ثوانٍ، وهو ما من شأنه تحسين حجم التركيبات لتعزيز الاستهلاك الذاتي، كما خلصت مجموعة البحث.
هذا المحتوى محمي بموجب حقوق الطبع والنشر ولا يجوز إعادة استخدامه. إذا كنت ترغب في التعاون معنا وترغب في إعادة استخدام بعض المحتوى الخاص بنا، فيرجى الاتصال بـ: Editors@pv-magazine.com.
مصدر من مجلة الكهروضوئية
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات المذكورة أعلاه بواسطة pv-magazine.com بشكل مستقل عن Chovm.com. لا تقدم Chovm.com أي تعهدات أو ضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات. ينكر موقع Chovm.com صراحةً أي مسؤولية عن الانتهاكات المتعلقة بحقوق الطبع والنشر للمحتوى.
