دراسة حالة: نظام ألواح شمسية بقدرة ٨٠ كيلوواط في المملكة المتحدة

خلفية القضية

كما ذُكر سابقًا، لدينا عميل في المملكة المتحدة تمتلك مصنعه للأثاث استهلاكًا هائلًا للطاقة الكهربائية. وحاليًّا، يمتلك العميل بالفعل نظامًا شمسيًّا متصلًا بالشبكة بقدرة ٤٠ كيلوواط، لكنه بعيدٌ كل البعد عن تلبية احتياجاته اليومية من الكهرباء البالغة ٣٠٠ كيلوواط في الساعة. ولذلك، يحتاج العميل إلى أن نقدِّم له أفضل حلٍّ ممكن. وباستنادٍ إلى وضع العميل الحالي، صمَّمنا له حلًّا هجينًا يجمع بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بقدرة ١٤٠ كيلوواط. ومع ذلك، وبسبب اللوائح المحلية وقيود بيئة التركيب الميدانية (٤٠٠ متر مربع)، يحتاج العميل إلى حلٍّ بديلٍ يعتمد على الألواح الشمسية فقط.

تحليل

وبناءً على الوصف السابق، وبافتراض أن عمق التفريغ للبطارية عالية الجهد هو ٩٥٪، فإن سعة البطارية يجب ألا تقل عن ٣١٥ كيلوواط في الساعة. وقد خطَّط العميل مسبقًا لشراء مجموعتين من بطاريات الليثيوم بسعة ٢٤٠ كيلوواط في الساعة لكلٍّ منهما، وبالتالي فإن هذه السعة كافية.

حاليًا، يمتلك العميل مساحة تبلغ ٤٠٠ متر مربع متاحة لتثبيت الألواح الشمسية. وبحد أقصى، يمكن تركيب ألواح شمسية بقدرة ٤٠ كيلوواط على مساحة ٤٠٠ متر مربع. وبالتالي، فإن إجمالي الإدخال الشمسي يبلغ ٨٠ كيلوواط. وخلال ظروف الإضاءة الشمسية الجيدة، تصل الطاقة الكهربائية المُولَّدة يوميًّا إلى حوالي ٣٢٠ كيلوواط، ما يعني أنها تكفي تمامًا للحمل اليومي. ونختار في هذه الخطة عاكس Solis S6-EH3P (75-125)K10-NV-YD-H. وهذه الخطة بسيطة نسبيًّا. ويمكننا حساب فترة استرداد الاستثمار من خلال مقارنة الطاقة المُولَّدة والاستهلاك الكهربائي.

حساب فترة عائد الاستثمار

أولاً، نحسب استهلاك العميل للطاقة الكهربائية. ويبلغ عدد أيام العمل في السنة نحو ٢٥٠ يومًا، ويستهلك العميل في كل يوم عمل ٣٠٠ كيلوواط ساعة. وبالتالي، تبلغ الحاجة السنوية للطاقة الكهربائية ٧٥٠٠٠ كيلوواط ساعة. أما نظام الألواح الشمسية بقدرة ٨٠ كيلوواط في المملكة المتحدة فيولد عادةً ٣٥٠٠٠ كيلوواط ساعة من الكهرباء، لذا يجب شراء الـ٤٠٠٠٠ كيلوواط ساعة المتبقية من الشبكة الكهربائية ليلاً.

وفقًا للبحث عبر الإنترنت، فإن سعر الكهرباء في أوقات الذروة هو ٢٣,٢٢ بنسًا لكل كيلوواط ساعة، وسعرها في أوقات الانخفاض هو ١١,٧٤ بنسًا لكل كيلوواط ساعة. والفرق بين سعري الذروة والانحدار التجاريين يبلغ ١١,٤٨ بنسًا لكل كيلوواط ساعة.

وبناءً على ذلك، يمكن حساب الوفورات السنوية كما يلي:

٣٥٬٠٠٠ كيلوواط ساعة (التوليد الشمسي) × ٢٣,٢٢ بنسًا/كيلوواط ساعة = ٨١٢٬٧٠٠ بنس

٤٠٬٠٠٠ كيلوواط ساعة (الشراء من الشبكة في أوقات الانخفاض) × ١١,٧٤ بنسًا/كيلوواط ساعة = ٤٦٩٬٦٠٠ بنس

إجمالي تكلفة الكهرباء السنوية دون الطاقة الشمسية: ٧٥٬٠٠٠ كيلوواط ساعة × ٢٣,٢٢ بنسًا/كيلوواط ساعة = ١٬٧٤١٬٥٠٠ بنس

إجمالي التكلفة السنوية مع استخدام الطاقة الشمسية وشراء الكهرباء في أوقات الانخفاض: ٤٦٩٬٦٠٠ بنس

الوفورات السنوية = ١٬٧٤١٬٥٠٠ بنس – ٤٦٩٬٦٠٠ بنس = ١٬٢٧١٬٩٠٠ بنس (١٦٬٨٠٠ دولار أمريكي)

وباستخدام تكلفة التركيب، يمكننا بسهولة حساب فترة استرداد الاستثمار لهذا النظام الشمسي. وتتراوح فترة الاسترداد لهذا المشروع بين ٦ و٨ سنوات.