يمكن للشرفة أيضًا توليد الكهرباء: يقوم نظام تركيب الشرفة الكهروضوئية بإضاءة كل جدار في المدينة

إمكانيات جديدة للشرفات الحضرية

في غابة المدن الحديثة المصنوعة من الصلب والخرسانة، غالبًا ما يُنظر إلى الشرفات على أنها واحدة من "فتحات التنفس" القليلة. وفي المدن ذات المباني الشاهقة وموارد الأراضي المحدودة، يتوق الناس إلى المزيد من المساحات الطبيعية والخضراء. ولكن في الوقت نفسه، يتراكم استهلاك الطاقة والضغوط البيئية أيضًا في المدن. أصبحت كيفية تحقيق اختراق في مجال الطاقة النظيفة في مساحة محدودة قضية مهمة تواجه التنمية الحضرية المستدامة.

في السنوات الأخيرة، مع تحول الطاقة العالمية واقتراح أهداف "ذروة الكربون وحياد الكربون"، بدأ توليد الطاقة الكهروضوئية، باعتبارها واحدة من أكثر أشكال الطاقة النظيفة الواعدة، تخترق تدريجيا من محطات الطاقة الكهروضوئية النائية والأسطح الريفية الشاسعة إلى مناطق المعيشة الأساسية في المدن. بدأت إعادة النظر في الشرفات، باعتبارها مساحة خارجية مملوكة لكل أسرة تقريبا، فهي لم تعد مجرد زاوية لتجفيف الملابس وزراعة النباتات الخضراء، ولكن من المرجح أن تصبح "محطة طاقة صغيرة" صغيرة ومرنة وفعالة.

لماذا أصبحت الشرفة الحضرية واجهة جديدة للخلايا الكهروضوئية؟ فمن ناحية، تواجه الخلايا الكهروضوئية التقليدية على الأسطح العديد من القيود في المباني السكنية الشاهقة في المدن، مما يجعل من الصعب على معظم سكان المناطق الحضرية الاستمتاع بفوائد الخلايا الكهروضوئية. باعتبارها مساحة يمكن لكل أسرة التحكم فيها بشكل مستقل، تتمتع الشرفة بإمكانية وصول ومرونة جيدة، وتتمتع "باستقلالية الطاقة" الطبيعية. من ناحية أخرى، تم إهمال مساحة واجهة الشرفات الحضرية لفترة طويلة. في الواقع، فإنها تتلقى الكثير من ضوء الشمس الجانبي. إذا كان من الممكن استخدامها بشكل معقول، فإن لديهم إمكانات كبيرة.

وفي هذا السياق، تم التوصل إلى حل جديد للطاقة الكهروضوئية، وهو نظام التركيب الكهروضوئي للشرفة ، جاء إلى حيز الوجود. يعتمد هذا النوع من النظام على مواد خفيفة الوزن وعالية القوة. من خلال الاتصال المستقر مع حاجز الشرفة والجدار، يمكن تركيب المكونات الكهروضوئية بثبات على الشرفة أو حتى على الواجهة. والأهم من ذلك، أن هذا النوع من النظام يعتمد تصميمًا معياريًا وأقواس زاوية قابلة للتعديل، والتي لا تتكيف فقط مع مجموعة متنوعة من هياكل البناء، ولكنها تعمل أيضًا على تحسين زاوية توليد الطاقة ديناميكيًا وفقًا لظروف أشعة الشمس، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام الطاقة الضوئية لمساحة الشرفة.

والأمر الأكثر جدارة بالملاحظة هو أن ظهور النظام الكهروضوئي للشرفة ليس مجرد ابتكار تكنولوجي، ولكنه أيضًا يغير بهدوء العلاقة بين سكان المناطق الحضرية والطاقة. في الماضي، كانت الأسر الحضرية مجرد مستهلكين للطاقة. والآن، يمكنهم أن يصبحوا "مولدات صغيرة" من خلال الأنظمة الكهروضوئية في الشرفات والمشاركة في شبكات الطاقة الموزعة. ولا يساعد هذا التغيير في الدور على تقليل تكاليف الكهرباء فحسب، بل يعزز أيضًا وعي الأفراد ومشاركتهم في استقلالية الطاقة.

ما هو التركيب الكهروضوئي للشرفة؟

في الانطباع التقليدي، يتم تركيب الأنظمة الكهروضوئية في الغالب على الأسطح الريفية، أو على أسطح المصانع الكبيرة في المناطق الصناعية، أو على مساحات مفتوحة كبيرة في محطات الطاقة الشمسية. تحتوي هذه المشاهد بشكل عام على مساحات مفتوحة وظروف إضاءة جيدة، وهي مناسبة لوضع الوحدات الكهروضوئية على نطاق واسع. ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيا وزيادة الطلب على الطاقة في المناطق الحضرية، فإن الشكل الناشئ الأقرب إلى حياة سكان المناطق الحضرية - **نظام الطاقة الكهروضوئية للشرفة** يدخل مجال رؤيتنا بهدوء.

ما هو النظام الكهروضوئي للشرفة؟

إن التركيب الكهروضوئي للشرفة، كما يوحي الاسم، هو نظام طاقة موزع يعمل على تصغير نظام توليد الطاقة الكهروضوئية وتشكيله وتثبيته على الشرفة أو جدار الواجهة للمقيمين. وتتكون من وحدات الخلايا الشمسية، والأقواس خفيفة الوزن، والعاكسات، والكابلات، وأجهزة حماية السلامة، كما تدمج بعض الأنظمة بطاريات تخزين الطاقة. ويمتص النظام أشعة الشمس، ويحولها إلى تيار مباشر، ومن ثم يحولها إلى طاقة تيار متردد يمكن أن يستخدمها المنزل من خلال العاكس، مما يوفر للسكان احتياجاتهم اليومية من الكهرباء مثل الإضاءة والأجهزة المنزلية والشحن.

الميزة الأساسية هي أنها صغيرة ورائعة ومرنة وسهلة الاستخدام. على عكس معدات توليد الطاقة الكهروضوئية التقليدية واسعة النطاق، يعتمد نظام الشرفة الكهروضوئية على مفهوم "كل أسرة كوحدة" و"يمكن استخدام كل جدار"، وهو ما يحل على وجه التحديد مشكلة عدم قدرة المساكن الحضرية على تركيب الخلايا الكهروضوئية على نطاق واسع، بحيث يمكن للعائلات الحضرية أيضًا بناء "محطات طاقة صغيرة" بشكل مستقل.

الاختلافات عن الأنظمة الكهروضوئية التقليدية على الأسطح

على الرغم من أن التركيب الكهروضوئي للشرفة والخلايا الكهروضوئية على السطح هما في الأساس توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية، إلا أن هناك اختلافات واضحة بين الاثنين في التطبيقات الفعلية، والتي تنعكس بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

1. مساحة التثبيت والتكيف مع المشهد

الخلايا الكهروضوئية على الأسطح: تُستخدم بشكل أساسي للفيلات أو المساكن الريفية أو المباني التجارية منخفضة الارتفاع، مع مساحة كبيرة مفتوحة على السطح دون عائق. ظروف إضاءة ممتازة، مناسبة لتثبيت مكونات متعددة، لتحقيق أقصى قدر من توليد الطاقة.

تركيب الألواح الكهروضوئية للشرفة: تواجه سكان المناطق السكنية الشاهقة في المدينة، مساحة الشرفة محدودة والهيكل متنوع، وهو غير مناسب لوضع الألواح الكهروضوئية ذات المساحة الكبيرة. لذلك، تولي الخلايا الكهروضوئية للشرفة مزيدًا من الاهتمام للاستخدام الجيد للمساحة، مثل التثبيت على حواجز الحماية أو الجدران الخارجية أو أقواس النوافذ، ويمكن أيضًا تركيبها عموديًا على الجدار الجانبي.

2.المستخدمون وطرق اتخاذ القرار

الخلايا الكهروضوئية على الأسطح: تتضمن عادةً حقوق ملكية سطح المبنى بأكمله، وتحتاج إلى التنسيق مع لجنة المالك أو وحدة الملكية للنشر الموحد. وهذه العملية معقدة نسبيًا، وتتضمن اتخاذ قرارات جماعية، والموافقة على الميزانية وقضايا أخرى.

التركيب الكهروضوئي للشرفة: يتم تركيبه على الشرفة الفردية، ويمكن للمالك اتخاذ قرارات مستقلة دون تنسيق معقد. إنه مناسب بشكل خاص للمستخدمين الأفراد الذين يعيشون في الشقق والمنازل المستأجرة، ويتمتع بمرونة وراحة عالية للغاية في الترويج.

3. صعوبة التثبيت وطريقة البناء

الخلايا الكهروضوئية على الأسطح: تتطلب فريق بناء محترفًا لإجراء المسوحات الهيكلية، وحفر السقف، وأسلاك النظام، وتثبيت الأقواس، وما إلى ذلك. فترة البناء طويلة ولها تداخل معين مع هيكل المنزل.

التركيب الكهروضوئي للشرفة: يعتمد نظام الدعامة تصميمًا خاليًا من التثقيب أو هيكل قابل للتعديل، والذي يتم تثبيته على حاجز حماية الشرفة أو الجدار بواسطة البراغي والمشابك وما إلى ذلك. البناء بسيط، وحتى بعض المنتجات تدعم "التركيب بنفسك". يستغرق الأمر نصف يوم فقط لإكماله، وهو مناسب للمستخدمين المبتدئين والأفراد للنشر بسرعة.

4. الجماليات والتكامل المعماري

الخلايا الكهروضوئية على السطح: نظرًا لتركيبها على السطح، ليس من السهل العثور عليها وعادةً لا تؤثر على مظهر المبنى. ولكن من الصعب تنفيذها في المجتمعات الحضرية.

تركيب الألواح الكهروضوئية للشرفة: نظرًا لموقعها القريب من مساحة المعيشة، يجب أن يأخذ النظام في الاعتبار الجمال البصري وتكامل الطراز المعماري. يعتمد التركيب الكهروضوئي الجديد الحالي للشرفة بشكل عام على مكونات رفيعة للغاية وحلول أسلاك مخفية لتحقيق الوظائف الكهروضوئية دون التأثير على شفافية الشرفة وجمالياتها.

5. أهداف توليد الطاقة وسيناريوهات التطبيق

الخلايا الكهروضوئية على الأسطح: تسعى عادةً إلى **توليد الطاقة العالية والحد الأقصى من الطاقة**، أو الاتصال بالشبكة لبيع الكهرباء أو التعاون مع أنظمة تخزين الطاقة، وهي مناسبة للكهرباء الكاملة وأنظمة الطاقة المكتفية ذاتيًا للعائلات.

تركيب الخلايا الكهروضوئية في الشرفة: متابعة **البداية المنخفضة** و"الاستخدام لتعزيز الإنتاج"، وتزويد الأسر بمكملات الكهرباء اليومية (مثل الإضاءة، وأجهزة طهي الأرز، وشحن الهاتف المحمول، وأجهزة التوجيه، وما إلى ذلك)، ويمكن أيضًا توصيلها بالشبكة لتوليد الطاقة، ولكنها أكثر ميلاً إلى "الأهداف الصغيرة" المتمثلة في تجديد الطاقة الموزعة والحفاظ على الطاقة وتقليل الكربون.

تركيب الألواح الكهروضوئية على الشرفات: خطوة نحو إضفاء الطابع الديمقراطي على الطاقة الحضرية

إن ظهور تركيب الألواح الكهروضوئية في الشرفات لا يعد ابتكارًا على مستوى المنتج فحسب، بل يمثل أيضًا "إضفاء الطابع الديمقراطي" على أساليب الحصول على الطاقة. فهو يخفض عتبة المشاركة ويسمح للأسر العادية بالاستفادة من الطاقة النظيفة. إن حل الطاقة "الموزع والفردي والقائم على السيناريوهات" يعمل بهدوء على تقويض هيكل العرض والطلب التقليدي للطاقة.

مع استمرار نضج التكنولوجيا، تتحسن بسرعة كفاءة المكونات، وذكاء العاكس، وأداء السلامة للتركيب الكهروضوئي للشرفة. بدءًا من "شرفة واحدة ولوحتين" البسيطة إلى جيل جديد من أنظمة المنتجات ذات التشغيل والصيانة الذكية، والمراقبة عن بعد، وتآزر تخزين الطاقة، يتجه تركيب الشرفات الكهروضوئية نحو مستقبل أكثر ذكاءً وأمانًا وشمولاً.

التصميم الأساسي لنظام القوس الجديد

لجعل الشرفة الحضرية "حدودًا" حقيقية للطاقة النظيفة، لا نحتاج فقط إلى وحدات كهروضوئية فعالة، ولكن يجب أيضًا الاعتماد على منصة تركيب مرنة ومستقرة وخفيفة الوزن وآمنة - وهذه هي قيمة تركيب الشرفة الكهروضوئية. على عكس الأقواس الكهروضوئية التقليدية المخصصة بشكل أساسي للهياكل ذات الامتداد الكبير والكبيرة الحاملة على الأسطح والأرض، فإن التركيب الكهروضوئي للشرفة يواجه بيئة شرفة حضرية ضيقة ومعقدة وقابلة للتغيير، لذلك هناك فرق أساسي في مفهوم التصميم والتنفيذ الهندسي.

الهيكل المعياري: الربط المرن للتكيف مع الشرفات المختلفة

يعد التصميم المعياري مفهومًا أساسيًا لتحسين كفاءة التركيب والقدرة على التكيف في الهندسة الحديثة. الهيكل المعياري المعتمد من خلال التركيب الكهروضوئي للشرفة يعني أنه يمكن تجميع النظام بأكمله أو توسيعه أو تقليله وفقًا لمتطلبات الحجم والشكل والتركيب للشرفات المختلفة مثل "كتل البناء".

وهذا لا يوفر مرونة تخصيص عالية للغاية فحسب، بل يجعل أيضًا الإنتاج الموحد للمنتجات أمرًا ممكنًا، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التصنيع والنقل. وفي الوقت نفسه، عادةً ما تكون المكونات المعيارية مجهزة بواجهات محددة مسبقًا وموصلات سريعة التثبيت. حتى غير المتخصصين يمكنهم إكمال التجميع والتصحيح في وقت قصير باستخدام أدوات بسيطة، مما يبسط عملية التثبيت إلى حد كبير.

بالإضافة إلى ذلك، تكمن ميزة النمطية في إمكانية إعادة استخدامها وقابلية التنقل القابلة للفصل. بالنسبة للمستأجرين أو المقيمين لفترات قصيرة، لم تعد الطاقة الكهروضوئية للشرفة "استثمارًا ثابتًا"، ولكنها مجموعة من الأصول الخضراء التي يمكن أخذها وإعادة استخدامها. بعد النقل، لا يلزم سوى إعادة تجميعها وفقًا لهيكل الشرفة الجديدة ويمكن استخدامها مرة أخرى.

مادة خفيفة الوزن: التوازن بين القوة العالية والسلامة الحضرية

نظرًا لأن مساحة الشرفة قريبة من بيئة المعيشة والقدرة الهيكلية على التحمل محدودة، يجب أن يكون التركيب الكهروضوئي للشرفة خفيفًا وقويًا، دون زيادة العبء على الشرفة مع ضمان السلامة. لهذا السبب، فإن المنتجات السائدة الحالية تستخدم في الغالب سبائك الألومنيوم عالية القوة أو الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن المقاوم للصدأ كمواد رئيسية.

تشمل مزايا أقواس سبائك الألومنيوم ما يلي:

*خفيفة الوزن: تبلغ الكثافة ثلث كثافة الفولاذ فقط، مما يقلل بشكل كبير من حمل الشرفة؛

* مقاومة قوية للتآكل: مناسبة للبيئات الخارجية الرطبة والممطرة؛

* قوة يمكن التحكم فيها: تعزيز القوة الهيكلية من خلال تصميم الملف الشخصي لضمان الاستقرار على المدى الطويل؛

* مظهر جميل: السطح أملس بعد معالجة الأنودة، وهو أكثر تنسيقًا مع طراز الشرفة الحديث.

مزايا الأقواس الفولاذية المقاومة للصدأ هي:

* استقرار هيكلي عالي للغاية: مناسب لمقاومة أحمال الرياح الشاهقة؛

* عمر خدمة طويل: يمكن للطبقة المجلفنة أن تمنع الصدأ والأكسدة بشكل فعال؛

* تكلفة يمكن التحكم فيها: مناسبة للمستخدمين ذوي المتطلبات الاقتصادية العالية.

يمكن اختيار نوعي المواد بمرونة وفقًا لاحتياجات المستخدم والبيئة المناخية والميزانية. حتى أن بعض الأنظمة المتطورة تستخدم مواد مركبة من ألياف الكربون لزيادة تحسين القوة والجماليات، وتعزيز تركيب الألواح الكهروضوئية في الشرفات لتكون أخف وأقوى وأكثر صداقة للبيئة.

التكيف متعدد السيناريوهات: مناسب مع بيئات الشرفة والجدران المختلفة

تختلف أشكال الشرفات للمباني السكنية الحضرية بشكل كبير. قد تكون شبه مغلقة، مع حاويات زجاجية، أو مع درابزين ناتئ أو منصات مدمجة. ولذلك، فإن أحد التحديات الأساسية لتركيب الألواح الكهروضوئية في الشرفات هو تحقيق قدرة عالية على التكيف مع السيناريوهات المتنوعة.

من أجل التعامل مع متطلبات التثبيت المعقدة هذه، عادةً ما تحتوي أنظمة قوس الشرفة المتقدمة على ميزات التصميم التالية:

1. طرق التثبيت المتعددة اختيارية

يمكن توصيله بأمان بهياكل مثل درابزين الشرفة، والجدران، والأرضيات، وحواف أحواض الزهور من خلال البراغي، والمشابك، والمشابك على شكل حرف U، والأقدام القابلة للتعديل، وما إلى ذلك. تدعم بعض الأنظمة التصميم الخالي من التثقيب، وهو مناسب بشكل خاص للسيناريوهات التي لا يُسمح فيها بإجراء تغييرات على هيكل المبنى، مثل المساكن المستأجرة أو المساكن التجارية الراقية.

2. التكيف مع زوايا واتجاهات مختلفة

يمكن للدعامة ضبط زاوية الميل واتجاه الدوران لتتناسب مع الشرفات ذات التوجهات المختلفة في الجنوب الشرقي والشمال الغربي والشمال الشرقي لتحسين استخدام الضوء. تحتوي بعض الأنظمة على وصلات ضبط دقيقة أو هياكل قفل تروس مدمجة، ويمكن للمستخدمين ضبط زاوية المكونات وفقًا لضوء الشمس الموسمي لزيادة تحسين كفاءة توليد الطاقة.

3. متوافق مع التثبيت الرأسي والمائل

لا يمكن تثبيته أفقيًا على درابزين الشرفة فحسب، بل يدعم أيضًا طرق التثبيت المتعددة مثل تثبيت الجدار العمودي وتعليق النافذة المائلة، ويمكن حتى تحويله إلى "محطة طاقة صغيرة خارجية" لتنشيط مساحة الشرفة والواجهة بالكامل.

4. تم تصميمها بشكل مشترك مع وحدات كهروضوئية رقيقة جدًا

تم تصميم العديد من التركيبات الكهروضوئية للشرفات المتوفرة في السوق حاليًا لوحدات رفيعة جدًا وخفيفة الوزن، وهي أرق من النوافذ الزجاجية العادية وأخف وزنًا، مما يضمن عدم وجود أي شعور بالقمع على الشرفة. وفي الوقت نفسه، تتمتع هذه الوحدات بنفاذية ضوء أقوى وأكثر ملاءمة للحفاظ على احتياجات تهوية الشرفة والإضاءة.

يمكن لكل جدار توليد الكهرباء: سيناريوهات التركيب المرنة

عندما نتحدث عن توليد الطاقة الكهروضوئية، فإن رد الفعل الأول غالبًا ما يكون "السقف" - ألواح شمسية مرتبة بدقة تتألق في الشمس. ومع ذلك، في المدن حيث كل شبر من الأرض له قيمة، ليس من السهل الحصول على "سقف توليد الطاقة" التقليدي. غالبًا ما تكون المباني السكنية الشاهقة والمجتمعات الكثيفة والمباني ذات حقوق الملكية المعقدة على السطح الخلايا الكهروضوئية شاقة.

إن صعود الشرفة الكهروضوئية يكسر هذا القيد في المساحة. ومن خلال أنظمة الأقواس الجديدة والمكونات خفيفة الوزن للغاية، قد يصبح كل جدار تقريبًا وكل شرفة وحتى المساحة الطرفية خارج النافذة "موقعًا جديدًا" لتوليد الطاقة. يعد هذا ابتكارًا هدامًا لنظام الطاقة الحضري - حيث يحول الفضاء الرأسي من "المهمل" إلى "المنشط".

يمكن تحقيق توليد الطاقة في اتجاهات مختلفة: لا تدع الشمس تهدر جدارًا

غالبًا ما يتم نشر الأنظمة الكهروضوئية التقليدية في الاتجاه الجنوبي فقط لتحقيق أقصى قدر من كفاءة استخدام ضوء الشمس. ولكن بالنسبة للطاقة الكهروضوئية للشرفة، لا يقتصر الأمر على زيادة توليد الطاقة إلى الحد الأقصى فحسب، بل أيضًا زيادة المساحة المتاحة والمرونة. يسمح نظام القوس الجديد وتصميم المكونات حتى للجدران التي تواجه الشمال والشرق والغرب بالحصول على قيمة معينة لتوليد الطاقة.

ويرجع ذلك إلى ثلاثة عوامل فنية:

1. تصميم زاوية قابل للتعديل

يدعم نظام الأقواس الحديث دوران وإمالة الوحدات الكهروضوئية ضمن نطاق زاوية معين، مثل التعديل من الجدار العمودي إلى ميل 30 درجة، وذلك للحصول على ضوء مائل بشكل أفضل وتعويض عيوب الإضاءة في الشرفات غير المواجهة للجنوب.

2. وحدات PERC أو N-type أحادية البلورية عالية الكفاءة

لا يزال بإمكان الجيل الجديد من الوحدات الكهروضوئية عالية الكفاءة الحفاظ على معدل تحويل مرتفع في البيئات ذات الإضاءة الضعيفة والمتناثرة. حتى لو كانت الشمس متحيزة نحو الشرق في الصباح ومتحيزة نحو الغرب في فترة ما بعد الظهر، فمن الممكن تجميع قدر كبير من توليد الطاقة طوال اليوم.

3. العاكس الذكي ونظام العاكس الصغير

يمكن للعاكس الذكي ضبط طاقة الخرج تلقائيًا وفقًا لظروف الإضاءة لكل مكون. حتى لو تمت إضاءة لوحة كهروضوئية واحدة فقط، فلن يتم "سحب" توليد الطاقة الخاص بها للأسفل بواسطة المكونات الأخرى. هذه هي أهمية نظام "العاكس الصغير". إنه يجعل خطة توليد الطاقة المكونة من قطعة واحدة على الجدار الشرقي وقطعة واحدة على الجدار الغربي لها أيضًا فوائد عملية.

الشرفة - من زاوية ترفيهية إلى "محطة طاقة صغيرة"

تعد الشرفة واحدة من المساحات القليلة في المساكن الحضرية التي يمكنها الاتصال مباشرة بالعالم الخارجي. في الماضي، كانت الشرفة مكانًا لتجفيف الملابس وشرب الشاي وزراعة الزهور، أما الآن، فقد أصبحت الشرفة "الموقع الاستراتيجي" الأكثر ملاءمة لنشر الخلايا الكهروضوئية.

مواقع التثبيت متعددة المستويات:

* حاجز حماية الشرفة: يمكن تعليق الأقواس الأفقية لتثبيت 1-2 وحدة دون التأثير على مجال الرؤية؛

* الحافة العلوية للشرفة: استخدم أقواس على شكل حرف L أو مائلة لفتح الوحدات للخارج بزاوية معينة؛

* الجدار الجانبي للشرفة: مناسب بشكل خاص للترتيب العمودي للوحدات خفيفة الوزن لتشكيل "جدار ستارة كهروضوئي"؛

* سرير الزهور أو موضع تكييف الهواء: يتم تحويله إلى أساس تثبيت للقدم للاستفادة من النقطة العمياء في الفضاء؛

خاصة في الشرفة المواجهة للجنوب، لا تستطيع الوحدات توليد الكهرباء فحسب، بل تلعب أيضًا دور المظلة والعزل الحراري وتعزيز خصوصية الشرفة، مما يؤدي إلى قتل عصفورين بحجر واحد، وتحويل الشرفة حقًا من "منصة عرض" إلى "منصة وظيفية".

الحافة خارج النافذة: المساحة الصغيرة لها أيضًا استخدامات رائعة

قد لا يكون لدى العديد من السكان شرفة، ولكن نافذة فقط. ولكن هذا لا يعني أنهم لا يستطيعون المشاركة في اتجاه الشرفة الكهروضوئية. ظهر نوع من أجهزة التعليق الصغيرة المصممة "لمساحة الحافة خارج النافذة" في الجيل الجديد من أنظمة الأقواس. وتشمل الميزات الرئيسية ما يلي:

* لا حاجة إلى ثقب الثقوب، ولا يسبب ضررًا للهيكل، ويتم تثبيته على حافة النافذة أو الحافة السفلية من خلال خطافات قابلة للتعديل؛

* تصميم مكون رفيع للغاية، سمكه أقل فقط من نصف المكونات التقليدية، مما يضمن السلامة؛

* تصميم قابل للطي أو التخزين، ومناسب للاستخدام المؤقت أو النشر المرن من قبل المستأجرين؛

هذا الجهاز مناسب للمستخدمين مثل مساكن الطلاب والمجتمعات القديمة والمساكن المؤجرة قصيرة الأجل. حتى لو كان هناك موقع تركيب مساحته 0.5 متر مربع فقط، فيمكن "إدراج ورقة كهروضوئية".

الواجهة الخارجية الكهروضوئية: يمكن لجلد المبنى أيضًا توليد الكهرباء

مع تطور مفهوم بناء التكامل الكهروضوئي، بدأ المزيد والمزيد من المباني الحضرية في استكشاف طرق لتحويل الجدار الخارجي مباشرة إلى منصة لإنتاج الطاقة. وفي مجال الألواح الكهروضوئية للشرفات، يتم الترويج لهذه الفكرة إلى الجانب المدني بطريقة صغيرة الحجم ومنخفضة التكلفة.

يسلط الضوء على تصميم مزيج من قوس والجدار الخارجي:

* حامل التركيب العمودي: قم بتوصيل الوحدة الكهروضوئية بالجدار الخارجي مثل اللوحة، والتي يمكن أن تولد الكهرباء وتكون ديكورية؛

* قوس متكامل للجدار الساتر: تصميم متكامل مع جدار خارجي زجاجي أو معدني لتحقيق توليد طاقة غير مرئي؛

* تركيبة وحدة زجاجية مزدوجة: لها خصائص شفافة، ولا تحجب الضوء، ولها تأثير جميل؛

إن الترويج لهذا النوع من الأنظمة لا يؤدي إلى تحسين وظائف المبنى فحسب، بل يعزز أيضًا "الصورة الخضراء" للمباني الحضرية. ويمكن توقع أنه في المستقبل، قد تصبح واجهات الشقق الشاهقة ومباني المكاتب والمناطق السكنية القديمة جزءًا من وسيلة توليد الطاقة.

امتداد القيمة لسيناريوهات التطبيق المرنة

كل جدار يستطيع توليد الكهرباء، مما يعني أننا ننتقل من "الطاقة المركزية" إلى عصر "الطاقة الموزعة". الشرفة الكهروضوئية هي جسر عملية التحول هذه:

* بالنسبة للأسر الفردية: فهذا يعني انخفاض فواتير الكهرباء وزيادة الاستقلال؛

* بالنسبة للمناطق السكنية القديمة: يعني الارتقاء إلى مجتمعات خضراء دون تجديد الأسطح؛

* بالنسبة لإدارة الطاقة الحضرية بشكل عام: يعني التحسين التدريجي لشبكات إمدادات الطاقة الموزعة والقابلة للتحكم، مما يساعد على تقليل حمل الشبكة وتحسين قدرات تنظيم وادي الذروة؛

وهذا ليس مجرد إعادة بناء لهيكل الطاقة، ولكنه أيضًا ابتكار في أنماط حياة السكان.

سر تحسين كفاءة توليد الطاقة: تصميم قابل للتعديل بزاوية

نعلم جميعًا أن زاوية ضوء الشمس تحدد بشكل مباشر كفاءة توليد الطاقة للوحدات الكهروضوئية. إذا كنت تريد "تشمس" المزيد من الكهرباء، فيجب عليك جعل الألواح الشمسية متعامدة مع اتجاه ضوء الشمس قدر الإمكان. بالنسبة للخلايا الكهروضوئية التقليدية على الأسطح، يتم تحقيق ذلك عادةً من خلال ضبط زاوية لمرة واحدة أثناء التثبيت، ولكن في مساحة صغيرة مثل الشرفة، لا تكون الزاوية الثابتة دائمًا الخيار الأفضل.

لذلك، أصبح التصميم ذو الزاوية القابلة للتعديل ابتكارًا رئيسيًا في نظام تركيب PV للشرفة . فهو لا يسمح للمستخدمين فقط بضبط زاوية ميل الوحدة وفقًا للموسم أو الاتجاه، بل يمكنهم أيضًا التقاط ضوء الشمس إلى أقصى حد في البيئة المعقدة للمباني الحضرية بالطريقة الأكثر مرونة، وبالتالي تحسين كفاءة توليد الطاقة بشكل كبير.

لماذا تعتبر الزاوية مهمة جدًا؟

تغير الشمس "ارتفاعها" على مدار العام وتتحرك طوال اليوم. تكون زاوية ضوء الشمس معتدلة في الربيع والخريف، وعالية في الصيف، ومنخفضة في الشتاء. في النظام الكهروضوئي ذو الزاوية الثابتة، إذا انحرفت زاوية الميل كثيرًا عن زاوية الإشعاع الشمسي، فسوف يؤدي ذلك إلى انخفاض الضوء الفعال وانخفاض كفاءة توليد الطاقة.

تظهر البيانات أنه لكل 10 درجات انحراف عن الزاوية المثالية، تنخفض كفاءة توليد الطاقة بحوالي 3%\~5% في المتوسط؛ إذا أمكن الحفاظ على الزاوية المثالية على مدار العام، فيمكن زيادة إجمالي توليد الطاقة بنسبة **10%\~25%**، وهو مكسب كبير جدًا لنظام الشرفة الصغيرة.

هيكل ومبدأ قوس قابل للتعديل زاوية

تستخدم الدعامة القابلة لضبط الزاوية هيكلًا ميكانيكيًا محددًا لتمكين المكون من التدوير أو الإمالة بمرونة ضمن نطاق معين.

تشمل التصاميم الشائعة ما يلي:

1. قوس مقفل بالعتاد

يمكن ضبط زاوية الميل بدقة بوحدات تبلغ 10 درجات عن طريق ضبط نقطة الارتكاز بمقياس من النوع المسنن. بعد التعديل، يصبح الهيكل مستقرًا ولديه مقاومة جيدة للرياح.

2. قوس دبوس متعدد الفتحات

يحتوي الدعامة على فتحات متعددة، ويمكن للمستخدمين إدخال دبابيس لتثبيتها بالزاوية المقابلة حسب الحاجة. المزايا هي البساطة والتكلفة المنخفضة.

3. هيكل تعديل زاوية السكك الحديدية

إن الجمع بين قضبان التوجيه المنزلقة وقضبان الضبط الحلزونية يمكن أن يحقق تعديلًا مستمرًا للزاوية، وهو مناسب للتطبيقات المتطورة الحساسة للضوء.

4. نظام مصغر لتتبع الضوء التلقائي (عدد صغير من النماذج المتطورة)

استخدم مستشعرات الضوء لضبط الزاوية في الوقت الفعلي، على غرار "عباد الشمس"، لكن التكلفة مرتفعة ولم يتم الترويج لها على نطاق واسع بعد في مشاهد شرفة المنزل.

تأخذ هذه التصاميم في الاعتبار محدودية مساحة الشرفة. على أساس ضمان الهيكل الخفيف والتشغيل السهل، يتم تعظيم راحة تعديل المستخدم واستقرار النظام.

كيفية ضبط الزاوية حسب الموسم؟

القاعدة البسيطة هي:

أفضل زاوية ميل ≈ خط العرض المحلي ± زاوية التصحيح الموسمية

بالنسبة للشرفات المواجهة للجنوب، يعد هذا التعديل فعالاً للغاية؛ بالنسبة للشرفات المواجهة للشرق أو الغرب، يمكن تعديل الزاوية والاتجاه لتحسين زاوية استقبال الضوء في الصباح أو بعد الظهر.

حتى لو تم تعديله 2\~3 مرات فقط في السنة، فإنه يمكن أن يحقق زيادة في متوسط ​​توليد الطاقة السنوي بأكثر من 10%، خاصة في الشمال أو المناطق التي بها تغيرات واضحة في الإضاءة، وهذه الفائدة أكثر أهمية.

كيف يعمل المستخدمون العاديون؟

كثير من الناس يشعرون بالقلق: أنا لست كهربائيًا، هل يمكنني تشغيل هذه الأقواس؟ في الواقع، صممت أنظمة التركيب الكهروضوئية الحديثة للشرفات آلية تعديل الزاوية لتكون بسيطة للغاية، ويمكن للمستخدمين العاديين القيام بذلك بأنفسهم:

يتطلب تعديل الزاوية فقط مفتاح ربط أو أداة سداسية، ووقت التشغيل في غضون 10 دقائق؛

تم تجهيز الدليل بدليل زاوية، حتى مع مقياس ومخطط زاوية موسمي موصى به؛

توفر بعض الشركات "حزم خدمات تعديل الزاوية الموسمية"، حيث يقوم الفنيون المحترفون بالزيارة مرتين إلى ثلاث مرات سنويًا لتحسين زاوية الميل للمستخدمين بشكل منتظم. يعد هذا امتدادًا مدروسًا للخدمة لكبار السن أو المقيمين الذين لا يناسبهم القيام بذلك.

الأهمية العملية لـ "مطاردي الضوء" في المناطق الحضرية

في الأنظمة الكهروضوئية للشرفات الحضرية، تكون مساحة كل مكون محدودة، لذلك من المهم للغاية الضغط على أقصى كفاءة لتوليد الطاقة في "مساحة الوحدة". يوفر تصميم الزاوية القابل للتعديل إمكانية هذا التعديل الدقيق.

*بالنسبة للأفراد: يعني عوائد أعلى وفترات استرداد أقصر؛

* بالنسبة للنظام: يعني الاستقرار والكفاءة الشاملة؛

* بالنسبة لشبكة الطاقة الحضرية: يعد تحسين قدرة توليد الطاقة لكل محطة صغيرة بمثابة رابط أقوى في نظام الطاقة الموزع؛

وبعبارة أخرى، فإن تعديل الزاوية ليس مجرد تفاصيل فنية، ولكنه أيضًا مظهر من مظاهر إدارة الطاقة الحضرية الخالية من الدهون.

لا داعي للقلق بشأن المباني الشاهقة في المدن: تصميم آمن مقاوم للرياح ومضاد للسقوط

في المدن ذات المباني الشاهقة، يتوق العديد من السكان إلى تجربة الشرفات الكهروضوئية، ولكن غالبًا ما تتوقف عند مشكلة عملية: الرياح الشاهقة قوية، فهل ستتطاير الألواح الشمسية؟ هل هي آمنة؟

وهذا مصدر قلق معقول جداً. كلما زاد ارتفاع الأرضية، زادت سرعة الرياح، وزادت المساحة المعرضة للرياح لواجهة المبنى. بمجرد عدم تثبيته بإحكام، لن تتضرر المعدات نفسها فحسب، بل قد تتسبب أيضًا في وقوع حوادث خطيرة تتعلق بالسلامة. خاصة في المناطق العاصفة أو المناطق التي تكثر فيها الأعاصير، أصبحت قدرات مقاومة الرياح والسقوط لنظام الشرفة الكهروضوئية هي الاعتبارات الأساسية.

لحسن الحظ، مع تطور التكنولوجيا وتحسين المعايير، قام نظام تركيب الشرفات الكهروضوئية الجديد بدمج "السلامة" منذ فترة طويلة في تصميمه الأساسي، ومن خلال مجموعة متنوعة من التفاصيل الهيكلية وتحسين المواد، فإنه يضمن أنه يمكن أن يكون مستقرًا مثل الجبل حتى في بيئة المدينة الشاهقة.

ما هو حجم ضغط الرياح على ارتفاعات عالية؟

دعونا نلقي نظرة أولاً على البيانات: في ظل الظروف الجوية العادية، يمكن أن تكون سرعة الرياح في الطوابق فوق 10 أعلى بنسبة 30% إلى 50% من الأرض؛ في حالة الرياح القوية، يمكن أن يصل ضغط الرياح اللحظي على المباني التي تزيد عن 20 طابقًا إلى 400 إلى 800 باسكال أو أعلى. وهذا يعادل قوة شد مستمرة تبلغ 40\~80 كجم لكل متر مربع. إذا كان الهيكل غير مستقر، هناك خطر السقوط.

لذلك، عند تصميم النظام الكهروضوئي للشرفة، من الضروري البدء من الجوانب الثلاثة للمواد والهيكل وطريقة التوصيل للتأكد من أن لديه القدرة على مقاومة ضغط الرياح ومخاطر السقوط لفترة طويلة.

نظام قفل الرياح: اجعل الدعامة "مشدودة وغير فضفاضة"

في الحديث نظام تركيب PV للشرفة s، يتم تقديم هيكل قفل الرياح (قوس قفل الرياح) بشكل عام. إنها آلية تثبيت وتثبيت متعددة لضمان عدم اهتزاز المكونات أو رفعها أو انزلاقها تحت تأثير الرياح.

تشمل التصاميم الشائعة ما يلي:

* قفل شريط الضغط بطبقة مزدوجة: يتم تثبيت الأجزاء العلوية والسفلية من إطار المكون بشرائط الضغط، والتي لا تضغط على اللوحة فحسب، بل تعزز أيضًا استقرار الإطار العام؛

* مشبك ميكانيكي لعض الأسنان: يتم توصيل الشعاع الرئيسي للقوس وذراع التثبيت من خلال "هيكل العض"، ويتم الضغط على القفل بشكل أكثر إحكامًا وإحكامًا في ظروف الرياح القوية؛

* مجموعة غسالة زنبركية مضادة للفك: استخدم أدوات التثبيت ذات الأداء المقاوم للصدمات، والتي ليس من السهل فكها حتى مع الاهتزاز طويل الأمد؛

* هيكل المفصلات غير المرئية: بعض دعامات الزوايا القابلة للتعديل مدمجة بمفصلات من خلال العمود الدوار، ويتم ضبط الحربة، والتي من السهل ضبطها وتضمن قوة التثبيت.

يشبه مفهوم تصميم هذه الهياكل مفهوم أجزاء جناح الطائرة أو موصلات الجسر، مما يضمن عدم وجود ارتخاء أو كسر عند نقطة تركيز الضغط، وبالتالي مقاومة الضغط المستمر والتأثير المفاجئ الناجم عن الرياح القوية بشكل فعال.

جهاز مضاد للسقوط: ضمانات متعددة، لا توجد مخاطر خفية

بالإضافة إلى حماية الرياح، من الضروري أيضًا منع "السقوط". خاصة في المباني الشاهقة، بمجرد سقوط المعدات الكهروضوئية المثبتة على الشرفة، ستكون العواقب وخيمة. ولذلك فإن الأنظمة الحديثة عمومًا تتمتع بآلية حماية ثانوية ضد السقوط.

تشمل المكونات الأساسية ما يلي:

* كابل مضاد للسقوط من الفولاذ المقاوم للصدأ: يتم توصيل كل لوحة أو دعامة كهروضوئية بجسم الشرفة من خلال كابل من الفولاذ المقاوم للصدأ. حتى لو تم فك المثبت الرئيسي عن طريق الخطأ، فإنه يمكن أيضًا أن يلعب دور "حبل الأمان" لمنع السقوط.

* نظام الخطاف ذاتي القفل: على غرار هيكل الخطاف المستخدم من قبل العمال على ارتفاعات عالية، فإنه يتم قفله تلقائيًا على حاجز حماية الشرفة أو هيكل الجدار عند تثبيت المكون. بمجرد تغيير الحمل، يتم قفله تلقائيًا لتعزيز السلامة الزائدة.

* تصميم الترباس الحدي: يتم ضبط جهاز الحد في نهاية التثبيت لمنع الانزلاق الكلي حتى إذا تم إزاحة الموضع بسبب الشيخوخة الهيكلية أو الزلزال.

آلية التأمين المزدوجة "للهيكل الرئيسي ضد السقوط" قريبة من مفهوم السلامة لنظام حبل التسلق إلى حد ما. وحتى لو حدث الأسوأ، فلن يخرج الأمر عن نطاق السيطرة.

المواد الخفيفة هي أيضًا مفتاح السلامة

لا تظن خطأً أن "الثقيل آمن". في سيناريوهات الاستخدام في المباني الشاهقة، تعد المواد خفيفة الوزن وعالية القوة خيارًا أكثر منطقية. في الوقت الحاضر، يستخدم التركيب الكهروضوئي للشرفة السائد في الغالب المواد التالية:

* سبائك الألومنيوم عالية القوة (مثل 6063-T5): كثافة منخفضة، قوة عالية، مقاومة جيدة للصدأ، مناسبة للتعرض طويل الأمد للبيئة الخارجية؛

* الفولاذ الكربوني المجلفن بالغمس الساخن: بعد المعالجة الخاصة المضادة للتآكل، يتمتع بمزايا الوزن والقوة ويستخدم على نطاق واسع في الإطار الحامل الرئيسي؛

* مثبتات من الفولاذ المقاوم للصدأ: قدرة قوية للغاية على مقاومة التآكل، الأجزاء الرئيسية ليس من السهل أن تصدأ وتتقشر؛

من خلال الجمع بين اختيار المواد والتحسين الهيكلي، يمكن للنظام الكهروضوئي للشرفة الحفاظ على القوة مع تجنب الأحمال الإضافية غير الضرورية على المبنى، وهو توازن بين السلامة والتطبيق العملي.

كل من الجماليات والتطبيق العملي: تكامل معماري قوي

مع دخول الخلايا الكهروضوئية في الشرفات إلى حياة سكان المناطق الحضرية، بالإضافة إلى كفاءة توليد الطاقة وسلامة التركيب، هناك "حجر عثرة" آخر لا يمكن تجاهله وهو مشكلة المظهر.

في الحديث cities where every inch of land is valuable and aesthetics are diverse, people are no longer satisfied with the extensive installation of "just works". Balconies are not only places to dry clothes and plant flowers and plants, but also windows for people facing nature in urban life. A photovoltaic system that destroys the facade of a building and blocks light may be regarded as a "burden" by residents even if it generates electricity efficiently.

من "النمط الصناعي" إلى "اللغة المعمارية"

غالبًا ما نشأت أنظمة الأقواس الكهروضوئية للشرفات المبكرة من المشاهد الصناعية، سعيًا وراء القوة والوظيفة، ولكنها تتجاهل التجربة البصرية للبيئة السكنية. إن الإطار الفولاذي السميك والأسلاك الفوضوية والمكونات المكشوفة ليست قبيحة المظهر فحسب، بل تؤدي أيضًا في كثير من الأحيان إلى إعاقة الممتلكات أو النزاعات في الحي.

من أجل حل هذه المشكلة، تقدم أنظمة الأقواس الكهروضوئية الحديثة للشرفات تدريجيًا "اللغة المعمارية":

* خطوط بسيطة وبنية خفيفة: يميل الشكل العام إلى أن يكون بسيطًا، مع تجنب الهياكل المتقاطعة المعقدة، بحيث لا يستطيع الناس معرفة من مسافة أن "هذا نظام كهروضوئي"؛

* تصميم الترباس المخفي وشريط الضغط: من خلال إخفاء نقاط الاتصال وألواح الضغط، يتم الحفاظ على المظهر النظيف والأنيق؛

* معالجة موحدة للألوان: يستخدم سطح الدعامة اللون الرمادي غير اللامع والأبيض الفضي والأسود وألوان أخرى قريبة من واجهة المبنى، وهي ليست مفاجئة ولا تهيمن؛

* تناسب هندسة الشرفة: وفقًا لنسبة أبعاد الشرفة الشائعة، وسمك الدرابزين، ونمط الزاوية وأشكال الأقواس الجاهزة الأخرى، يمكن "دمجها" بعد التثبيت.

يعد هذا التحول من "لغة التصنيع" إلى "اللغة المعمارية" خطوة مهمة لدمج الخلايا الكهروضوئية في الشرفة بشكل حقيقي في أنماط حياة السكان.

تصميم قوس غير مرئي: معدات توليد الطاقة "تختفي"

من أجل تقليل الإحساس بالمعدات بشكل أكبر، تم اعتماد مجموعة متنوعة من مفاهيم التصميم "غير المرئية" في هيكل الحامل لجعل النظام الكهروضوئي ضعيفًا بصريًا قدر الإمكان:

1. تصميم مدمج بحافة مطوية: بعد توصيل الشعاع الرئيسي للقوس بالحاجز أو الجدار، يتم طي الحافة في الهيكل الثابت، ولا يوجد تقريبًا أي نتوء واضح من مسافة بعيدة.

2. هيكل عظمي مجوف خفيف الوزن: تم إلغاء اللوحة الإلكترونية المعززة المختومة التقليدية، وتم اعتماد الهيكل المجوف لتقليل الوزن وتقليل العوائق، مما يجعل المكونات تبدو أكثر "شفافية".

3. القالب المتكامل المعياري: تم دمج الكابلات والموصلات المكشوفة في الأصل في هيكل الحامل، ويتم تجنب "الشعور بغرفة الآلة" الناتج عن الخطوط المكشوفة من خلال التغليف المتكامل.

4. تحسين زاوية الميل غير المتماثلة: بالنسبة للشرفات ذات التوجهات المختلفة بين الشمال والجنوب والشرق والغرب، تم اعتماد تصميم غير متماثل لجعل زاوية ميل المكون أكثر طبيعية في الهيكل وتشكيل علاقة تمديد مستمرة مع الجدار.

هذه التصاميم تجعل الشرفة الكهروضوئية لم تعد "محطة طاقة معلقة خارج النافذة"، بل جزء مخفي في مشهد الحياة، مع مراعاة الوظيفة والجمال.

التكيف مع الألواح الكهروضوئية فائقة الرقة: النحافة هي أيضًا نوع من الجمال

لا يكفي أن تبدو الدعامة جيدة، بل يجب أيضًا أن تواكب المكونات نفسها. يستخدم الجيل الجديد من أنظمة الشرفات عمومًا الألواح الكهروضوئية الرفيعة جدًا أو الشفافة أو السوداء بالكامل، وهي أقرب إلى "مواد البناء" بدلاً من "معدات توليد الطاقة" من حيث التعبير البصري.

مكونات زجاجية رفيعة للغاية (3\~4 مم): السمك أقل بحوالي 40% من المكونات التقليدية، ويكون الضغط البصري أقل بعد التثبيت، وهو مناسب لدرابزين الشرفة أو الجدران الكابولية.

المكونات الشفافة: بعض المناطق تكون ناقلة للضوء، بحيث تظل الشرفة محتفظة بقنوات الضوء الطبيعي، مع مراعاة وظائف الزراعة والتهوية والإضاءة.

مكونات سوداء مدمجة: باستخدام إطارات سوداء بالكامل وطلاءات غير عاكسة، يتناسب نسيج المرآة الداكن بشكل مثالي مع الواجهات الزجاجية أو المعدنية الخارجية السكنية الحديثة.

بعد مطابقة هذه المكونات مع الدعامة، يصبح المظهر تقريبًا مثل قطعة من الزجاج المزخرف أو مصدات الرياح، بدلاً من "اللوحة الشمسية" التقليدية، والتي يتم قبولها بسهولة أكبر من قبل السكان والممتلكات والمهندسين المعماريين.

الأثر الاجتماعي للتكامل المعماري

إن تحسين مظهر الأنظمة الكهروضوئية للشرفات ليس مجرد مسألة جمالية، ولكنه أيضًا قوة دافعة عملية. وقد وجدت العديد من المشاريع التجريبية الحضرية ما يلي:

* المظهر منسق، وزاد قبول السكان بحوالي 60%؛

* لم تعد إدارة الممتلكات تعارض بشدة، وأصبح موقف دعم التثبيت أكثر إيجابية؛

* بدأ المصممون المعماريون في التفكير بنشاط في الحل "المضمن" للمكونات الكهروضوئية ودمجها في هيكل المبنى.

* بمجرد أن تتغير من "ملحق خارجي لاحق" إلى "جزء من المبنى"، ستكون الخلايا الكهروضوئية للشرفة قادرة على الانتقال من تركيب عفوي صغير الحجم إلى تخطيط حضري واسع النطاق.