قد تبدو الغسالة من الأجهزة المنزلية التي تستهلك قدرًا كبيرًا من الكهرباء، لكن الأرقام تشير إلى أن لوحًا شمسيًا واحدًا قد يكون قادرًا على تغطية استهلاكها السنوي في ظروف مناسبة.. فكيف ذلك؟>
مع استمرار ارتفاع تكاليف الكهرباء في كثير من الأسواق حول العالم، يتزايد اهتمام أصحاب المنازل بالطاقة الشمسية باعتبارها وسيلة لتقليل الاعتماد على شبكة الكهرباء وخفض قيمة الفواتير.
لكن الانتقال إلى الطاقة الشمسية يثير أسئلة عملية كثيرة مثل: كم لوحًا شمسيًا يحتاج المنزل؟ وهل يمكن للوح واحد تشغيل غسالة الملابس؟ وماذا يحدث إذا أردت تشغيلها ليلًا أو في يوم غائم؟.
الإجابة ليست رقمًا ثابتًا، لأن كمية الطاقة التي ينتجها اللوح الشمسي تختلف بصورة كبيرة بحسب موقع المنزل، وكمية أشعة الشمس، واتجاه السطح، ودرجة الحرارة، والظلال، وكفاءة النظام.
ومع ذلك، فإن الحسابات التقريبية تشير إلى أن لوحًا شمسيًا سكنيًا واحدًا بقدرة 400 واط قد ينتج، في ظروف مناسبة، طاقة سنوية تفوق بكثير ما تحتاج إليه غسالة ملابس حديثة متوسطة الاستهلاك.
تساعد ملصقات EnergyGuide الإلزامية على بعض الأجهزة المنزلية في الولايات المتحدة على تقدير استهلاكها السنوي من الكهرباء بالكيلوواط/ساعة ، كما تتوافر بيانات المنتجات في قاعدة بيانات Energy Star.
استهلاك سنوي
ولأغراض الحساب، يمكن استخدام غسالة يبلغ استهلاكها السنوي نحو 105 كيلوواط/ساعة، وهي قيمة تقع في النطاق المتوسط إلى المرتفع نسبيًا للاستهلاك السنوي.
وبقسمة هذا الرقم على أيام السنة، نجد أن الغسالة تستهلك في المتوسط نحو: 105 ÷ 365 = 0.29 كيلوواط/ساعة يوميًا تقريبًا.
لكن هذا الرقم لا يعني بالضرورة أن الغسالة تستهلك 0.29 كيلوواط/ساعة في كل دورة، فهو مجرد متوسط للاستهلاك السنوي، بينما يتغير الاستهلاك الفعلي بحسب عدد مرات تشغيل الغسالة، وبرنامج الغسيل، ودرجة حرارة المياه، وطراز الجهاز.
قد يبدو أن لوحًا شمسيًا بقدرة 400 واط ينتج 400 واط طوال الوقت، لكن هذا غير صحيح.
فالـ400 واط تمثل القدرة الاسمية القصوى للوح في ظروف اختبار محددة، وليس كمية الكهرباء التي ينتجها على مدار اليوم.
إذ لا ينتج اللوح الكهرباء إلا عند توفر ضوء الشمس، كما تتأثر كمية الطاقة الفعلية بعوامل عديدة، منها: عدد ساعات سطوع الشمس، موقع النظام الجغرافي، اتجاه وميل الألواح، الظلال، درجة الحرارة، تغير الفصول، وكفاءة العاكس والأسلاك وبقية مكونات النظام، فضلا عن خسائر النظام أثناء تحويل ونقل الطاقة.
مفاهيم خاطئة
ولهذا، فإن القول إن «لوحًا بقدرة 400 واط ينتج 400 واط يوميًا» هو من أكثر المفاهيم الخاطئة شيوعًا عند الحديث عن الطاقة الشمسية.
تصور تقريبي
لتكوين تصور تقريبي، يمكن الاستناد إلى بيانات منشورة عبر وكالة حماية البيئة الأميركية، بالاعتماد على بيانات المختبر الوطني للطاقة المتجددة، حول إنتاج نظام شمسي كبير في مدينة كانساس سيتي.
وبحسب المثال الوارد في البيانات، ينتج نظام بقدرة مركبة تبلغ نحو 1,017.14 كيلوواط ما يقارب 1,455,726 كيلوواط/ساعة سنويًا.
وهذا يعادل تقريبًا 1,431 كيلوواط/ساعة سنويًا لكل كيلوواط من القدرة الشمسية المركبة في ذلك الموقع وتحت تلك الظروف.
وبناءً على هذا المثال، فإن لوحًا شمسيًا بقدرة 400 واط، أي 0.4 كيلوواط، يمكن أن ينتج نحو:
0.4 × 1,431 = 572 كيلوواط/ساعة سنويًا تقريبًا.
وهنا تظهر المفاجأة، فإذا كانت الغسالة تستهلك نحو 105 كيلوواط/ساعة سنويًا، فإنها تحتاج إلى نحو 18% فقط من الطاقة السنوية التي يمكن أن ينتجها هذا اللوح في المثال المذكور.
أي أن لوحًا شمسيًا واحدًا بقدرة 400 واط قد ينتج نظريًا طاقة سنوية كافية لتغطية استهلاك غسالة من هذا النوع.
اللوح الشمسي ينتج الكهرباء أثناء وجود الشمس، بينما قد يرغب صاحب المنزل في تشغيل الغسالة مساءً أو في يوم غائم أو ممطر،
فإذا كان النظام منفصلًا عن شبكة الكهرباء، فستحتاج إلى مكونات إضافية، أبرزها بطارية لتخزين الطاقة وعاكس لتحويل الكهرباء إلى الشكل الذي تحتاج إليه الأجهزة المنزلية، وهذا يعني أن تصميم النظام لا يعتمد على عدد الألواح وحده.
وهناك عامل آخر قد يجعل الحساب أكثر تعقيدًا، فإذا كانت الغسالة تستخدم الماء الساخن، فإن جزءًا من الطاقة المرتبطة بعملية الغسيل قد يأتي من سخان المياه وليس من الغسالة نفسها فقط.
وبالتالي، فإن حساب استهلاك الغسالة وفق الرقم الموجود على ملصق الطاقة لا يعني بالضرورة احتساب كل الطاقة المستخدمة في دورة الغسيل إذا كان تسخين المياه يتم بواسطة مصدر كهربائي منفصل.
منظومة الغسيل
كما أن الغسالة ليست سوى جزء من منظومة الغسيل المنزلية، فهناك أيضًا مجفف الملابس، الذي يمكن أن يستهلك قدرًا أكبر بكثير من الكهرباء مقارنة بالغسالة في بعض الحالات، فضلا عن عدد مرات تشغيل الغسالة.
ولهذا فإن تصميم منظومة الطاقة الشمسية يجب أن يبدأ من الاستهلاك الكلي للمنزل، وليس من جهاز واحد.