تصميم وتنفيذ منظومة شمسية هجينة (كهروضوئية وحرارية) لتوليد الكهرباء والمياه الساخنة في المباني السكنية

فكرة البحث يهدف البحث إلىتصميم وبناء نموذج عملي لمنظومة هجينة تجمع بين: 1. الألواح الكهروضوئية (PV) لتحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء. 2. مجمع شمسي حراري (Thermal Collector) يُثبت خلف الألواح الكهروضوئية لامتصاص الحرارة المنبعثة منها والمفقودة عادةً. يتم تدوير سائل ناقل للحرارة (ماء أو جلايكول) خلف الألواح، فيسخن ويستخدم لتوفير المياه الساخنة المنزلية، بينما تعمل الألواح الكهروضوئية في نفس الوقت على توليد الكهرباء. المشكلة التي يعالجها البحث 1. انخفاض كفاءة الألواح الكهروضوئية عند ارتفاع درجة حرارتها (تفقد 0.3% - 0.5% من كفاءتها لكل 1°C زيادة فوق 25°C)، خاصة في المناطق الحارة. 2. هدر الطاقة الحرارية المنبعثة من الألواح الشمسية في الأنظمة التقليدية، حيث تذهب الحرارة إلى الغلاف الجوي دون استفادة. 3.ضعف العائد الاقتصادي** للمنظومات الشمسية الصغيرة في المباني السكنية بسبب الحاجة إلى تركيب نظامين منفصلين (كهربائي + حراري). الجدوى المتوقعة من تطبيق البحث 1.رفع الكفاءة الكلية للمنظومةمن ~20% (كهربائية فقط) إلى ~60-80% (كهربائية + حرارية مجمعة). 2. خفض حرارة الألواح الكهروضوئية بمقدار 10-20°C، مما يزيد إنتاجها الكهربائي بنسبة 5-15%. 3.توفير احتياج المنزل من المياه الساخنة بنسبة 40-60%، وتقليل استهلاك الكهرباء أو الغاز المستخدم للتسخين التقليدي. 4.تقليل المساحة المطلوبة للتركيب على السطح مقارنة بتركيب نظامين منفصلين. 5. فترة استرداد رأسمالي أقصر (عادة 4-6 سنوات) مقارنة بالأنظمة الكهروضوئية فقط (7-10 سنوات). الخلاصة: البحث يقدم حلاً مشتركاً لمشكلتي "ارتفاع حرارة الألواح" و"هدر الطاقة الحرارية" مع تحسين الجدوى الاقتصادية للمنظومات الشمسية في المساكن.