مقارنة نظام التثبيت الكهروضوئي للسقف مقابل نظام التثبيت الكهروضوئي الأرضي

مقدمة

مع النمو المستمر للطلب على الطاقة المتجددة ، أصبحت أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية (PV) واحدة من التقنيات الرئيسية للتنمية المستدامة. من بين أنواع تثبيت نظام PV المختلفة ، أنظمة تصاعد السقف الكهروضوئية وأنظمة التثبيت الكهروضوئية الأرضية هي اثنين من الأساليب الأكثر شيوعا. كلا النهجين لهما خصائصهما ومزاياهما وقيودهما. توفر المقارنة بين نظامين التثبيت هذين الرؤى القيمة للمؤسسات والأسر ومطوري المشاريع عند اتخاذ قرارات الاستثمار والتصميم. من خلال فحص تصميمها الهيكلي ، وكفاءة استخدام الأراضي ، والتكلفة ، ومتطلبات الصيانة ، والقدرة على التكيف ، يصبح من الممكن تحديد النظام الأنسب لسيناريوهات التطبيق المختلفة.

خصائص التصميم الهيكلي والتركيب

يتم تثبيت أنظمة تركيب السقف الكهروضوئية مباشرة على أسطح المباني السكنية أو التجارية أو الصناعية. أنها تستخدم هياكل البناء الحالية لدعم الألواح الشمسية. يمكن أن يختلف التثبيت اعتمادًا على نوع السقف ، مثل الأسطح المسطحة أو الأسطح المنحدرة ، وغالبًا ما يتطلب أقواس تركيب مخصصة لضمان التكامل الآمن مع المبنى. في المقابل، أنظمة تركيب الأرض الكهروضوئية يتم تثبيتها على أرض مفتوحة. هياكلها الداعمة قابلة للتعديل عمومًا ، والتي تتيح للمطورين تحسين اتجاه اللوحة وزاوية الميل لأقصى قدر من التقاط الطاقة الشمسية. بالمقارنة مع المنشآت على السطح ، عادة ما يكون للأنظمة المثبتة على الأرض قيود أقل من حيث المساحة والمرونة في التصميم ، لكنها تتطلب توفر الأراضي كشرط مسبق.

استخدام الأراضي وكفاءة الفضاء

أحد الاختلافات الرئيسية بين الأنظمة المثبتة على السقف والمثبتة على الأرض هو استخدام الأراضي. تستخدم أنظمة السقف الكهروضوئية مساحة سقف المباني ، مما يعني أنه لا يتم احتلال أي أرض إضافية. هذا يجعلها مناسبة للمناطق الحضرية أو المكتظة بالسكان حيث تكون الأرض نادرة. أنظمة الكهروضوئية الأرضية ، من ناحية أخرى ، تشغل مؤامرات مخصصة من الأرض. على الرغم من أن هذا قد يثير مخاوف بشأن المنافسة الأراضي مع الزراعة أو الصناعات الأخرى ، إلا أنه يسمح بتركيبات واسعة النطاق قد لا تكون ممكنة على الأسطح. بالنسبة للمشاريع التي تتطلب إنتاج الطاقة العالية ، غالبًا ما تكون الأنظمة الأرضية هي الخيار الأكثر عملية ، ولكن بالنسبة للأسر والشركات الصغيرة ، توفر أنظمة السقف استخدامًا فعالًا للمساحة غير المستخدمة على خلاف ذلك.

تكلفة التثبيت واعتبارات الاستثمار

التكلفة عامل مهم عند مقارنة هذين النظامين. أنظمة السقف الكهروضوئية عمومًا لها تكاليف أقل لاستخدام الأراضي لأنها تستخدم هياكل البناء الحالية. ومع ذلك ، يمكن أن تزيد تعقيد التثبيت من النفقات إذا كانت الأسطح تحتوي على أشكال غير منتظمة أو تتطلب تعزيزًا. عادةً ما يكون لأنظمة الكهروضوئية الأرضية تكاليف أولية أعلى بسبب إعداد الأراضي ، وبناء الأساس ، والهياكل الداعمة. ومع ذلك ، غالبًا ما تسمح الأنظمة الأرضية باقتصادات الحجم ، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة للمشاريع الكبيرة. يعتمد قرار الاستثمار الإجمالي على موارد الأراضي المتاحة ، وإنتاج الطاقة المتوقع ، والعائد على المدى الطويل على الاستثمار.

كفاءة الطاقة والأداء

يختلف أداء الطاقة بين أنظمة PV السقف والأرض. تخضع أنظمة السقف لقيود مثل اتجاه السقف ، وزاوية الميل ، والتظليل المحتمل من المباني أو الأشجار القريبة. هذا يمكن أن يقلل من ناتج الطاقة مقارنة بالأنظمة الأرضية. توفر الأنظمة المثبتة على الأرض مرونة أكبر في مواءمة الألواح مع الزاوية والاتجاه الأمثل ، مما يعزز كفاءة التقاط الطاقة الشمسية. علاوة على ذلك ، غالبًا ما تستفيد الأنظمة الأرضية من تدفق هواء أفضل حول الألواح ، مما يساعد في التبريد وتحسين محصول الطاقة. على الرغم من أن أنظمة السطح لا تزال تحقق كفاءة مرضية ، إلا أن أدائها يعتمد بشكل أكبر على ظروف السقف الخاصة بالموقع.

الصيانة وسهولة الوصول

الصيانة هي مجال آخر تكون فيه الاختلافات واضحة. يمكن الوصول إلى أنظمة السقف الكهروضوئية بسبب وضعها المرتفع. يمكن أن تكون لوحات التنظيف ، وفحص الأسلاك ، وإصلاح المعدات على الأسطح أكثر استهلاكًا للوقت وقد تتضمن مخاطر السلامة. من ناحية أخرى ، من الأسهل الوصول إلى أنظمة الكهروضوئية الأرضية للصيانة والإصلاحات الروتينية. يمكن للفنيين إجراء عمليات تفتيش دون معدات سلامة خاصة ، مما يقلل من تكاليف الخدمة بمرور الوقت. ومع ذلك ، فإن أنظمة السقف تتمتع بميزة كونها أقل عرضة لتراكم الغبار مقارنةً بأنظمة الأرض في بعض المناطق ، خاصةً عندما تزيد التربة أو الرمال من معدلات التلوث.

المتانة والموثوقية

تم تصميم كل من أنظمة السقف والأرض الكهروضوئية لتحمل الضغوط البيئية مثل الرياح والمطر وتغيرات درجة الحرارة. تعتمد أنظمة السقف اعتمادًا كبيرًا على السلامة الهيكلية للمبنى ، مما يعني أنه يجب اتخاذ اعتبارات إضافية لضمان أن يتحمل السقف الحمل. عادة ما يتم بناء الأنظمة الأرضية مع المزيد من الأسس القوية ، مما يسمح لها بتحمل قوى بيئية أقوى. ومع ذلك ، قد تكون الأنظمة المثبتة على الأرض أكثر تعرضًا لمخاطر مثل الفيضانات ، في حين أن أنظمة السقف قد توفر أحيانًا المزيد من الحماية من المخاطر على مستوى الأرض.

التأثير البيئي والعوامل الجمالية

إن أنظمة الكهروضوئية المثبتة على السقف لها تأثير ضئيل على البيئة المحيطة لأنها تستخدم الهياكل الموجودة مسبقًا. غالبًا ما يحسن تركيبهم استدامة البناء دون تغيير أنماط استخدام الأراضي. ومع ذلك ، يمكن أن تؤثر الأنظمة المثبتة على الأرض على المناظر الطبيعية والنظم الإيكولوجية ، خاصة عند تثبيتها على الأراضي الزراعية أو الغابات. مطلوب التخطيط الدقيق لتقليل التأثير البيئي. من منظور جمالي ، تكون أنظمة السقف أقل تدخلاً بشكل عام لأنها تمتزج في المبنى ، في حين أن أنظمة الأرض واسعة النطاق يمكن أن تغير بشكل كبير من المشهد البصري للمنطقة.

سيناريوهات التطبيق

تعد أنظمة تركيب السقف الكهروضوئية الأنسب للتطبيقات الصناعية السكنية والتجارية والصغيرة حيث تكون مساحة السقف كافية لتلبية احتياجات الطاقة. يتم تبنيها على نطاق واسع في المناطق الحضرية والمناطق ذات توفر الأراضي المحدود. تعد أنظمة الكهروضوئية الأرضية الأفضل لمزارع الطاقة الشمسية على نطاق المنفعة والتطبيقات الصناعية التي تتطلب إنتاج طاقة عالية. وهي مفيدة بشكل خاص في المناطق الريفية أو الضواحي حيث يمكن تخصيص مساحات كبيرة من الأراضي لإنتاج الطاقة الشمسية. يعتمد الاختيار بين الاثنين إلى حد كبير على أهداف المشروع والموارد المتاحة واللوائح المحلية.