قبل شراء أي لوح أو بطارية، يجب أن تعرف بالضبط ماذا تحتاج. حساب حجم النظام هو الخطوة الأساسية التي يقفز عنها كثير من المركّبين — فيدفع العميل الثمن في النهاية.
الخطأ في الحجم يكلّف في الاتجاهين:
خطوات الحساب الثلاث — الإطار العام:
مثال على الفرق بين منزلين:
| الوضع | منزل بدون حساب | منزل محسوب بدقة |
|---|---|---|
| الألواح المركّبة | 4 ألواح 400W = 1.6 kWp (تخمين) | 6 ألواح 400W = 2.4 kWp (محسوبة) |
| البطاريات | بطارية 100Ah (أرخص متاح) | بطارية 200Ah 48V ليثيوم |
| النتيجة | الكهرباء تنقطع الساعة 2 فجراً | الكهرباء مستمرة طوال الليل |
| رضا العميل | شكاوى مستمرة — رجوع للمركّب | عميل راضٍ يوصي أصدقاءه |
الحمل اليومي هو مجموع الطاقة التي يستهلكها المنزل أو المنشأة في يوم واحد. هو نقطة البداية لكل حساب.
الصيغة الأساسية لكل جهاز:
جدول الأجهزة الشائعة في المنازل السودانية:
| الجهاز | القدرة (W) | ساعات الاستخدام | الاستهلاك اليومي (Wh) |
|---|---|---|---|
| مكيّف هواء 1.5 طن | 1500 | 8 ساعات | 12,000 |
| ثلاجة متوسطة | 150 | 24 ساعة (دورات) | 3,600 |
| إضاءة LED (6 لمبات) | 40 | 6 ساعات | 240 |
| تلفزيون 43 بوصة | 100 | 5 ساعات | 500 |
| غسالة ملابس | 500 | 1 ساعة | 500 |
| مروحة سقف | 75 | 8 ساعات | 600 |
| مضخة مياه (0.5 HP) | 375 | 2 ساعة | 750 |
| شاحن هاتف (3 هواتف) | 30 | 4 ساعات | 120 |
مثال عملي — منزل متوسط في الخرطوم:
| الجهاز | Wh/day |
|---|---|
| مكيّف (1500W × 6h) | 9,000 |
| ثلاجة (150W × 24h) | 3,600 |
| إضاءة LED (40W × 5h) | 200 |
| تلفزيون (100W × 4h) | 400 |
| غسالة (500W × 1h) | 500 |
| مروحتان (150W × 8h) | 1,200 |
| شواحن + متنوعات | 300 |
| المجموع الكلي | 15,200 Wh = 15.2 kWh/day |
أجهزتنا المنزلية تعمل على AC. الطاقة تمر عبر الإنفرتر قبل وصولها للأجهزة. الإنفرتر كفاءته حوالي 97% — أي لكل 100 Wh تحتاجه الأجهزة، يجب أن يوفر النظام 103 Wh من الألواح. هذا الفرق الصغير مضمّن تلقائياً في معامل الخسارة الذي سنستخدمه في الدرس التالي.
كثير من الأجهزة الحديثة تستهلك طاقة حتى وهي في وضع الاستعداد — أجهزة الاستقبال، راوتر الإنترنت، أجهزة التلفاز الذكية. أضف 200-400 Wh إضافية لأي منزل به عدة أجهزة إلكترونية لضمان دقة الحساب.
بعد معرفة الحمل اليومي، نحسب عدد الألواح الشمسية اللازمة لتغطية هذا الاستهلاك. المفتاح هنا هو فهم ساعات الذروة الشمسية (PSH) ومعامل الخسارة.
ما هو PSH — ساعات الذروة الشمسية؟
PSH هو عدد الساعات التي تكون فيها الشمس بأقصى طاقتها (1000 W/m²) بشكل مكافئ. مثلاً، PSH = 6.2 يعني أن الشمس في الخرطوم تعطي ما يعادل 6.2 ساعة من الإشعاع الكامل يومياً في المتوسط السنوي.
| المنطقة | PSH اليومي (متوسط سنوي) | ملاحظة |
|---|---|---|
| الخرطوم وأم درمان | 6.2 ساعة | من أعلى قيم PSH في العالم |
| بورتسودان وشرق السودان | 5.8 ساعة | رطوبة أعلى تقلل قليلاً |
| جوبا وجنوب السودان | 5.0 ساعة | غيوم موسمية أكثر |
| دارفور وكردفان | 6.0 ساعة | مناخ جاف — إشعاع عالٍ |
معامل الخسارة — لماذا 0.75؟
الألواح لا تعمل بكفاءتها النظرية الكاملة في الواقع. معامل الخسارة 0.75 يعوّض عن:
إذا خرج الحساب 1.72 kWp — اختر 2 kWp. لا تختر ألواحاً بقدرة أقل من نتيجة الحساب أبداً. قدرة أعلى قليلاً تعوّض أيام الغيوم والغبار الشديد، وتطيل عمر البطاريات لأنها تُشحن أسرع وأفضل.
البطارية هي الذاكرة التي تخزن الطاقة المنتجة نهاراً للاستخدام ليلاً أو أيام الغيوم. اختيار السعة الصحيحة يحدد هل سيبقى المنزل مضاءً حتى الصباح أم لا.
ما هو DoD — عمق التفريغ؟
DoD هو النسبة القصوى التي يمكن تفريغ البطارية إليها دون الإضرار بعمرها. تفريغ البطارية أكثر من DoD الموصى به يضر بها ويقصّر عمرها بشكل كبير.
| نوع البطارية | DoD الموصى به | العمر التقديري | التوصية |
|---|---|---|---|
| ليثيوم أيون (LiFePO4) | 80% | 3000-6000 دورة | الأفضل للسودان — تتحمل الحرارة |
| رصاص-حمض (Lead-Acid) | 50% | 500-1200 دورة | اقتصادية لكن تحتاج صيانة |
| جيل AGM/Gel | 50-60% | 800-1500 دورة | أفضل من رصاص عادي، لا صيانة |
أيام الاستقلالية — كم يوماً بدون شمس؟
أيام الاستقلالية هي عدد الأيام التي يستطيع فيها النظام تشغيل الأحمال من البطاريات فقط دون إنتاج شمسي. في السودان، يوم أو يومان كافٍ لغالبية المواقع نظراً للإشعاع العالي ونُدرة الغيوم المستمرة.
بطارية 200 Ah مكتوب عليها 200 Ah — لكن هذا عند التفريغ البطيء (C20 أو C10). عند تفريغ سريع (أحمال عالية) تكون السعة الفعلية أقل. دائماً اختر بطارية بسعة أعلى قليلاً من الحساب النظري، وتأكد أن معدل التفريغ المناسب مذكور في datasheet البطارية.
نطبّق الآن كل ما تعلمناه في مثال متكامل لمنزل حقيقي في الخرطوم.
البيانات الأساسية:
الخطوة الأولى — حساب الحمل اليومي الكلي:
| الجهاز | القدرة (W) | الساعات | Wh/day |
|---|---|---|---|
| مكيّف 1.5 طن | 1500 | 7h | 10,500 |
| ثلاجة + فريزر | 180 | 24h | 4,320 |
| إضاءة LED (8 نقاط) | 60 | 6h | 360 |
| تلفزيون | 120 | 5h | 600 |
| مروحتان | 150 | 10h | 1,500 |
| غسالة (3 أيام/أسبوع ÷ 7) | 500 | 0.43h | 215 |
| شواحن + راوتر + standby | — | — | 400 |
| المجموع الكلي | 17,895 → نستخدم 10 kWh كتقدير عملي للمرحلة |
المنزل الأعلى استهلاكه ~18 kWh/day مع تشغيل المكيف الكامل. في كثير من المشاريع يختار العميل تشغيل المكيف على الشبكة عند توفرها فقط، فيصبح الحمل المطلوب من الشمس حوالي 10 kWh/day. سنكمل المثال بـ 10 kWh لوضوح الحساب.
الخطوة الثانية — قدرة الألواح الشمسية:
الخطوة الثالثة — الإنفرتر:
قدرة الأحمال المتزامنة المتوقعة: مكيف 1500W + ثلاجة 180W + تلفزيون 120W + إضاءة 60W + مروحة 75W = 1935W ≈ 2 kW. نختار إنفرتر هجين 3 kW ليعطي هامشاً مريحاً مع قدرة PV مدخل تقبل 2.4 kWp.
الخطوة الرابعة — سعة البطاريات:
جدول ملخص النظام النهائي:
| المكوّن | المواصفة المختارة | الكمية |
|---|---|---|
| الألواح الشمسية | 300W Mono PERC — معتمدة شمس النيل | 8 ألواح = 2.4 kWp |
| الإنفرتر الهجين | 3 kW 48V — معتمد شمس النيل | 1 وحدة |
| بطارية ليثيوم | LiFePO4 200 Ah 48V | 1 وحدة (أو 4 بطارية 12V على التوالي) |
| وحدة التوزيع DC | فيوز + قاطع 63A DC | 1 لوحة |
| كابلات DC | 6mm² أو 10mm² بحسب المسافة | حسب الموقع |
الحسابات اليدوية هي نقطة بداية ممتازة وتعطيك فهماً حقيقياً للنظام. لكن للحصول على نتيجة أدق تأخذ في الاعتبار الموسمية وزوايا الألواح وأنواع الكابلات التفصيلية، استخدم حاسبة التصميم على موقع شمس النيل — إنها مبنية على نفس هذه المعادلات لكن بمتغيرات أكثر.