كم عدد الألواح الشمسية التي يتطلبها تشغيل المدرسة؟ | الطاقة الشمسية للمؤسسات التعليمية

مع تحول العالم نحو مصادر الطاقة المتجددة ، تتحول المدارس بشكل متزايد إلى الطاقة الشمسية لتلبية احتياجات الطاقة الخاصة بهم. توفر الألواح الشمسية حلاً مستدامًا وصديقًا للبيئة لتقليل تكاليف الكهرباء وانخفاض آثار أقدام الكربون. ومع ذلك ، فإن تحديد عدد الألواح الشمسية المطلوبة لتشغيل المدرسة هو عملية معقدة تعتمد على مجموعة من العوامل ، بما في ذلك حجم المدرسة ، واستهلاك الطاقة ، والموقع الجغرافي ، وكفاءة الألواح الشمسية المستخدمة.

في هذه المقالة ، سنقوم بتفكيك العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند حساب عدد الألواح الشمسية اللازمة لتشغيل المدرسة وكيف يمكن للطاقة الشمسية أن تساعد المؤسسات على التحرك نحو الاستدامة.

فهم استهلاك الطاقة المدرسية

الخطوة الأولى في تحديد عدد الألواح الشمسية المطلوبة هي فهم مقدار الطاقة التي تستهلكها المدرسة سنويًا. عادة ما يكون للمدارس استخدام الطاقة العالية بسبب عوامل مثل:

الإضاءة: تعمل المدارس خلال ساعات النهار ولكنها تستخدم غالبًا الإضاءة الاصطناعية في الفصول الدراسية والممرات والصالات الرياضية.

أنظمة HVAC: تعد أنظمة تكييف الهواء والتدفئة والتهوية ضرورية في توفير بيئة تعليمية مريحة ، وخاصة في المناطق ذات الظروف الجوية القاسية.

الأجهزة والمعدات: تسهم أجهزة الكمبيوتر وأجهزة العرض ومعدات المختبرات وأجهزة المطبخ في استخدام الكهرباء.

المرافق المتخصصة: قد تحتوي الحرم الجامعي الأكبر على مرافق رياضية ، وحمامات سباحة ، وغيرها من المساحات عالية الطاقة التي تتطلب كمية كبيرة من الكهرباء.

في المتوسط ​​، تستخدم مدرسة متوسطة الحجم (مع حوالي 500 طالب) حوالي 150،000 إلى 250،000 كيلو واط ساعة من الكهرباء سنويًا. ومع ذلك ، يمكن أن يختلف هذا الرقم بشكل كبير اعتمادًا على الاحتياجات المحددة للمدرسة.

كفاءة لوحة الطاقة الشمسية وإخراج الطاقة

تقوم الألواح الشمسية بتحويل أشعة الشمس إلى كهرباء ، ولكن يمكن أن تختلف كفاءة عملية التحويل بناءً على نوع اللوحة المستخدمة ، وموقع التثبيت ، وظروف الطقس.

إخراج اللوحة الشمسية القياسية: يمكن أن تنتج لوحة الطاقة الشمسية النموذجية ما بين 250 إلى 400 واط من الطاقة لكل لوحة ، اعتمادًا على جودة اللوحة والشركة المصنعة. من أجل هذا الحساب ، سنفترض متوسط ​​إخراج لوحة يبلغ 300 واط.

كفاءة اللوحة: تحتوي الألواح الشمسية الحديثة عمومًا على تصنيف كفاءة من 15 ٪ إلى 22 ٪. هذا يعني أن لوحة الكفاءة العالية يمكنها تحويل المزيد من أشعة الشمس إلى كهرباء على مساحة معينة.

تقدير عدد الألواح الشمسية اللازمة

لتقدير عدد الألواح الشمسية اللازمة لتشغيل المدرسة ، نحتاج إلى النظر في عدة عوامل ، مثل متوسط ​​استهلاك الطاقة في المدرسة ومتوسط ​​ساعات أشعة الشمس اليومية في المنطقة. دعنا نسير من خلال حساب مثال.

الخطوة 1: استهلاك الطاقة السنوي

باستخدام متوسط ​​استهلاك الطاقة لمدرسة متوسطة الحجم (دعنا نستخدم 200000 كيلو واط في الساعة) ، سيكون استهلاك الطاقة اليومي في المدرسة:

الخطوة 2: إخراج الطاقة اليومي للوحة الشمسية

تعتمد كمية الطاقة التي يمكن أن تنتجها لوحة الطاقة الشمسية يوميًا على عدد ساعات ذروة أشعة الشمس التي يتلقاها. في المناطق ذات التعرض الجيد للشمس (على سبيل المثال ، جنوب غرب الولايات المتحدة) ، قد تتلقى المدارس 5 إلى 6 ساعات من ضوء الشمس يوميًا.

لنفترض أن متوسط ​​إخراج اللوحة هو 300 واط وأن اللوحة تتلقى 5 ساعات من أشعة الشمس يوميًا. سيكون ناتج الطاقة اليومية للوحة واحدة:

إخراج الطاقة لكل لوحة = 300 واط × 5 ساعات = 1500 واط ساعة = 1.5 كيلو وات في اليوم

الخطوة 3: عدد اللوحات اللازمة

الآن ، نقسم استهلاك الطاقة اليومي للمدرسة حسب ناتج الطاقة اليومي للوحة الشمسية:

لذلك ، ستحتاج المدرسة التي تبلغ مساحتها 200،000 كيلو واط سنويًا إلى حوالي 365 لوحة شمسية لتلبية احتياجاتها اليومية للطاقة ، على افتراض 5 ساعات من أشعة الشمس كل يوم ومتوسط ​​إخراج لوحة 300 واط.

العوامل التي تؤثر على متطلبات لوحة الطاقة الشمسية

يمكن أن يتقلب عدد اللوحات اللازمة لتشغيل المدرسة بسبب العديد من العوامل الرئيسية:

ساعات الموقع وأشعة الشمس: ستحتاج المدارس في المناطق المشمسة (على سبيل المثال ، أريزونا أو كاليفورنيا) إلى عدد أقل من اللوحات في المناطق التي تحتوي على الطقس الغائم (على سبيل المثال ، شمال غرب المحيط الهادئ). ستقوم المواقع ذات الإشعاع الشمسي السنوي العالي بتوليد المزيد من الطاقة لكل لوحة.

مساحة السقف: تعد مساحة السقف المتوفرة لتركيب الألواح الشمسية عاملاً حاسماً. يمكن للمدارس أو الجامعات الكبيرة التي تحتوي على مساحة سقف واسعة أن تستوعب المزيد من اللوحات وتولد المزيد من الطاقة. قد تضطر المدارس الأصغر إلى الحد من عدد اللوحات أو تثبيتها في مواقع متعددة.

اختلافات استخدام الطاقة: يمكن أن يتقلب استهلاك الطاقة للمدرسة بناءً على الموسم أو الأحداث الخاصة أو حتى عدد أجهزة الكمبيوتر المستخدمة خلال الفصول الدراسية. من الضروري حساب فترات الطلب على الطاقة الذروة عند حساب متطلبات اللوحة الشمسية.

كفاءة الطاقة: إذا كانت المدرسة تنفذ ممارسات موفرة للطاقة (إضاءة LED ، وأنظمة HVAC الموفرة للطاقة ، وما إلى ذلك) ، فإنها يمكن أن تقلل من استهلاكها الكلي للطاقة ، وبالتالي خفض عدد الألواح الشمسية المطلوبة.

جودة اللوحة الشمسية: تؤثر كفاءة الألواح الشمسية على عدد اللوحات المطلوبة. ستولد الألواح عالية الكفاءة (التي يمكنها تحويل المزيد من أشعة الشمس إلى كهرباء) المزيد من الطاقة ، مما يقلل من إجمالي عدد اللوحات المطلوبة.

تخزين البطارية: قد تفكر المدارس التي تتطلع إلى زيادة استثمارها الشمسي إلى إضافة أنظمة تخزين الطاقة (البطاريات) لتخزين الطاقة الزائدة الناتجة خلال اليوم للاستخدام في الليل. في حين أن هذا يزيد من التكلفة المقدمة ، فإنه يسمح بمزيد من استقلال الطاقة ويقلل من الاعتماد على الشبكة.

فوائد إضافية من الطاقة الشمسية للمدارس

وفورات في التكاليف: يمكن للطاقة الشمسية أن تقلل بشكل كبير من فواتير الكهرباء ، مما يحرر الأموال للمبادرات التعليمية الأخرى أو تحسينات البنية التحتية. تتأهل بعض المدارس أيضًا للحوافز الضريبية والحسومات والمنح لتعويض تكاليف التثبيت.

التأثير البيئي: المدارس التي تتحول إلى الطاقة الشمسية تقلل من بصمة الكربون ، مما يساهم في بيئة أنظف. باستخدام الطاقة المتجددة ، تساعد المدارس على مكافحة تغير المناخ وتعزيز الاستدامة للطلاب.

القيمة التعليمية: تعمل أنظمة الطاقة الشمسية كأدوات تعليمية ممتازة للطلاب. يمكن دمجها في مناهج العلوم لتعليم الطلاب حول الطاقة المتجددة والاستدامة وأهمية الحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري.

استقلال الطاقة: توفر الألواح الشمسية للمدارس استقلالًا أكبر للطاقة ، وتعزلها عن ارتفاع تكاليف المرافق وانقطاع التيار الكهربائي. في المناطق عرضة للاضطرابات ، يمكن للطاقة الشمسية أن توفر مصدر طاقة احتياطي موثوق.

خاتمة

يعتمد تحديد عدد الألواح الشمسية التي تحتاجها المدرسة لتلبية متطلبات الطاقة على عوامل مختلفة مثل الموقع واستهلاك الطاقة وكفاءة اللوحة. في مثالنا ، تتطلب المدرسة التي تستهلك 200000 كيلو واط ساعة سنويًا حوالي 365 لوحة شمسية. ومع ذلك ، يمكن أن يختلف هذا الرقم بشكل كبير بناءً على الظروف المحلية والاحتياجات المحددة للمدرسة.

الاستثمار في الطاقة الشمسية لا يقلل من تكاليف الطاقة في المدرسة فحسب ، بل يوضح أيضًا التزامًا بالاستدامة ، والمساعدة في تقليل التأثير البيئي وخلق مستقبل أكثر إشراقًا للطلاب. مع التقدم في التكنولوجيا الشمسية ، تجد العديد من المدارس أن فوائد التحول إلى الطاقة الشمسية تفوق الاستثمار الأولي بكثير ، مما يجعله خيارًا ذكيًا لكل من البيئة والمجتمع. .