الألواح الشمسية على السطح: كيف يُقيَّم الاتجاه والميل والظل؟

الاتجاه: أي سطح ينتج أكثر؟

في نصف الكرة الشمالي تمر الشمس طوال اليوم من جهة الجنوب. لذلك تتلقى الأسطح المتجهة نحو الجنوب أكبر قدر من الضوء على مدار السنة. كما أن الاتجاهين الجنوبي الشرقي والجنوبي الغربي ينتجان قريبًا من هذه القيمة المثلى.

على الأسطح المتجهة نحو الشرق والغرب تعمل الألواح بكفاءة أكبر في الصباح أو بعد الظهر، وينخفض الإنتاج السنوي الإجمالي مقارنة بالجنوب. ومع ذلك يمكن استخدام هذه الأسطح؛ وخاصة عند تركيب الألواح على السطحين الشرقي والغربي معًا يتوزع الإنتاج على ساعات اليوم بشكل أكثر توازنًا. وفي مكان عمل يرتفع فيه حمل التكييف بعد الظهر، قد تتوافق مساهمة السطح الغربي جيدًا مع الاستهلاك.

الأسطح المائلة المتجهة نحو الشمال غالبًا غير مناسبة؛ فكلما زاد الميل قلّ ما يراه اللوح من الشمس. وفي السطح الذي له جهة شمالية تُوضع الألواح عادةً على الجهات الأخرى أو على جزء مستوٍ.

الميل: بأي زاوية يجب أن يكون اللوح؟

ميل اللوح يحدد الزاوية التي يتلقى بها أشعة الشمس. والميل الذي يعطي أعلى إنتاج سنوي يختلف بحسب خط العرض الذي تقع فيه، وبحسب ما إذا كنت تريد إنتاجًا أكبر في الصيف أو في الشتاء. وتُحدَّد هذه القيمة بالمحاكاة؛ ولا يصح تطبيق زاوية ثابتة على كل سطح.

في الأسطح المائلة تُركَّب الألواح عادةً موازية لميل السطح نفسه. وحتى لو اختلف هذا الميل قليلًا عن القيمة المثلى، فإن التركيب دون تحميل هيكل إضافي ودون التعرض لخطر الرياح يكون غالبًا أكثر منطقية. أما في الأسطح المستوية فتُرفع الألواح على حامل مائل؛ ويُحدَّد الميل هنا مع مراعاة الظل بين الصفوف وحمل الرياح.

اللوح شبه المستوي يغسله المطر بدرجة أقل، فيتراكم الغبار والطين على حافته السفلى. وفي بيئة شانلي أورفا المغبرة يؤثر اختيار الميل أيضًا في الحاجة إلى التنظيف.

الظل: ظل صغير قد يسبب خسارة كبيرة

الظل هو أكثر ما يُغفل عنه في تقييم السطح. فالمباني المجاورة وخزانات المياه والمداخن وأطباق الأقمار الصناعية والأشجار، بل وحتى حاجز السطح، قد تلقي ظلالًا على الألواح في ساعات معينة من اليوم. وفي الشتاء تكون الشمس منخفضة فتطول الظلال؛ والمبنى الذي لا يسبب مشكلة في الصيف قد يغطي الألواح في الشتاء.

لأن الخلايا داخل اللوح والألواح ضمن السلسلة موصولة على التوالي، فإن تأثير الظل لا يتناسب مع مساحته. فالظل الذي يقع على زاوية لوح واحد قد يخفض إنتاج السلسلة كلها بحسب طريقة التوصيل. لذلك إما أن تُترك المناطق المظللة فارغة، أو تُوصل تلك الألواح بمدخل MPPT منفصل أو بعاكس صغير (microinverter) أو بمُحسِّن (optimizer).

أثناء الكشف الميداني تُسجَّل مصادر الظل ومواقعها خلال اليوم، ويُجرى تحليل للظل عند الحاجة. ويجب أيضًا أخذ مبنى سيرتفع مستقبلًا أو شجرة ستكبر في الحسبان.

ملاحظة الخبير: التقط صورًا لسطحك في ثلاثة أوقات مختلفة من اليوم: صباحًا وظهرًا وقبيل المساء، واعرضها على فريق الكشف الميداني. فكيفية تحرك الظل خلال اليوم تتضح من النظرة الأولى.

الإنشاء: هل يتحمل السطح هذا الحمل؟

تضيف الألواح وهيكل التثبيت حملًا إضافيًا على السطح. وإذا استُخدمت أثقال (صابورة) لتثبيت الهيكل على الأسطح المستوية، يزداد هذا الحمل أكثر. كما أن الرياح تحاول رفع الألواح؛ لذا يجب أن يتحمل الهيكل والتوصيلات هذه القوة أيضًا.

قدرة السطح الخرساني المسلح أو سقف المستودع الفولاذي أو السطح الخشبي المائل على تحمل الحمل الإضافي، وطريقة تثبيته ضد قوة الرياح، تختلف من مبنى إلى آخر. ويزداد هذا الأمر أهمية في المباني القديمة، والمباني التي لا تملك مخططًا، والمستودعات ذات الأسقف المعدنية الرقيقة. ويجري تقييم الملاءمة الإنشائية مهندس مدني، ويُوصى بالتدعيم عند الحاجة. أما الحالات التي يُطلب فيها تقرير إنشائي رسمي فيُتحقق منها أثناء تقديم الطلب وفق اللوائح السارية.

العزل المائي وتغطية السطح

إذا ثُقب السطح لتثبيت الهيكل، فكل ثقب هو نقطة دخول للماء. في أسطح القرميد تُستخدم خطافات مناسبة تحت القرميد، وفي الأسطح المعدنية مشابك تناسب شكل الصفائح، وفي الأسطح المستوية المغطاة بالأغشية تُستخدم تفاصيل لا تثقب العزل أو تعيد عزل النقطة المثقوبة.

إذا كان عزل السطح قديمًا، فمن الحكمة تجديده قبل تركيب الألواح. فإصلاح السطح بعد التركيب يتطلب فك الألواح، أي إنجاز العمل مرتين.

النقطة التي تدخل منها الكابلات من السطح إلى المبنى تحتاج إلى العناية نفسها. تُمدّ الكابلات داخل مجارٍ أو أنابيب مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وتُعزل نقطة الدخول إلى المبنى ضد الماء. فغلاف الكابل المتروك مكشوفًا تحت شمس شانلي أورفا يتشقق مع الوقت، مما يسبب خطر التسرب والأعطال معًا. ويُحدَّد مسار الكابلات أثناء الكشف الميداني ويُكتب في عرض السعر.

ما يجب فحصه على السطح قبل التركيب

في يوم الكشف الميداني يفحص الفريق الأمور التالية على السطح. ويمكنك أن تستعد بالاطلاع عليها مسبقًا:

• اتجاه أسطح السقف وميلها
• المباني والخزانات والمداخن والأشجار التي تُلقي ظلًا
• نوع تغطية السطح وحالتها
• نوع النظام الإنشائي وعمر المبنى
• صعود آمن إلى السطح وممر للصيانة
• مسار الكابلات وموقع إنفرتر المناسب
• مانعة الصواعق وتمديدات التأريض

ماذا نفعل إذا لم يكن السطح مناسبًا؟

قد لا يكون سطحك كله مناسبًا، لكن جزءًا منه قد يفي بالغرض. فتركيب نظام أصغر على الجزء غير المظلَّل قد يعطي نتيجة أفضل من ترك الجزء المظلل فارغًا. وإذا لم يكن السطح مناسبًا إطلاقًا، يمكن دراسة التركيب الأرضي في الحديقة، أو فوق مظلة موقف السيارات، أو على قطعة أرض.

في البنايات السكنية والمجمّعات السكنية يُعد السطح مساحة مشتركة. ويتطلب تركيب الألواح قرارًا من مالكي الشقق وتوضيح استهلاك من سيُربط به النظام. وللتفاصيل القانونية استشر إدارة المجمّع، ومختصًا عند الحاجة.

التركيب فوق المظلات يحقق فائدتين معًا، وخاصة في مواقف سيارات أماكن العمل: تُحمى السيارات من شمس شانلي أورفا، وتنتج الألواح في مكان غير مظلل بعيدًا عن عوائق السطح. ويحتاج هذا النوع من الإنشاءات إلى تصميم مستقل للهيكل الفولاذي وحسابه وفق حمل الرياح. أما في التركيبات الأرضية فيُخطَّط لتسييج الموقع وتمرير الكابلات تحت الأرض بشكل محمي.

الأسئلة الشائعة