الطاقة الشمسية: محور الاستدامة والتطور الطاقوي بالطاقة الشمسية هو من أهم المصادر و أشكال الطاقة المتجددة في الأرض والتي تعتمد على استخدام الضوء والحرارة الناتجة عن الشمس لإنتاج الطاقة. تعد الشمس مصدرًا متجددًا وغنيًا للطاقة، واستخدامها في توليد الكهرباء أو تسخين المياه أصبح أمرًا شائعًا. سنناقش في هذا المقال أهمية الطاقة الشمسية وكيف يمكن أن تلعب دورًا حيويًا في إنتاج احتياجاتنا المتزايدة من أهم أشكال الطاقة وهي الطاقة الكهربائية.
استخدام الشمس كمصدر للطاقة يمتد إلى قرون عديدة. ومع ذلك، بدأت البحوث والتطورات التكنولوجية التي تستهدف تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للأستخدام. ففي عام 1954، تم ابتكار أول خلية شمسية فعالة من قبل باسكال وفرانك شوكلي. هذه الاكتشافات ساهمت في تقدم التكنولوجيا الشمسية والطاقة.
تقنيات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية
هناك عدة تقنيات مبتكرة لإنتاج الطاقة الشمسيه بتحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية ليتم استخدام الطاقة في التطبيقات المختلفة، ومن أبرزها:
– الخلايا الشمسية الكهروضوئية (Solar Cells):
تُعتبر الألواح الشمسية أساس تكنولوجيا توليد و استخدام الطاقة الشمسيه. تتكون هذه الوحدات من مواد نصف موصلة تحول أشعة الضوء المباشر من الشمس إلى تيار كهربائي. عندما يصطدم الضوء بخلية شمسية، يُحفز الإلكترونات داخل الخلية لتوليد التيار الكهربائي. وتعد الخلية الشمسية وحدة تكوين ألواح الطاقة الشمسيه والتي بدورها تكون محطات الطاقة الشمسيه الصغيرة والمتوسطة أو مزارع الطاقة الشمسيه كمجمع بنبان للطاقة الشمسية (تصل الي 1.6 غيغاواط ).
– محطات الطاقه الشمسية الحرارية / الشمسية المركزة (Solar Thermal Power Plants):
تستخدم محطات الطاقة الشمسيه المركزة المرايا أو العدسات الضخمة لتجميع وتركيز الضوء الشمسي في نقطة صغيرة. يتم تسخين وسائل ناقلة للحرارة مثل الماء أو الزيوت الحرارية باستخدام هذا الضوء المركز لتشغيل المولدات الحرارية كمحطة نور في المغرب ومحطة الكريمات في مصر ( 20 ميغاواط ).
– المحطات الضوئية الضخمة (Concentrated Photovoltaic Power):
هذه التقنية تستخدم عدسات أو مرايا محدبة لتركيز الضوء على خلايا شمسية صغيرة مما يزيد من كفاءتها في تحويل الضوء إلى كهرباء. تستخدم هذه الأنظمة في المشاريع الكبيرة لزيادة الكفاءة وتقليل التكلفة.
– الخلايا الشمسية العضوية (Organic Photovoltaics):
تستخدم هذه التقنية موادًا عضوية لخلايا الشمسية بدلاً من السيليكون المستخدم في الخلايا التقليدية. تتميز هذه التقنية بقابلية التصنيع بتكاليف أقل ومرونة أكبر في التصميم.
الألواح الشمسية: تقنية وظيفتها وتطوراتها التقنية
تعتبر الألواح الشمسية من أبرز التكنواوجيات للطاقة الشمسية والتي تعتمد تقنيات الطاقة الشمسيه على استخدام الوحدات الشمسية لتحويل ضوء الشمس ٍSolar energy إلى طاقة كهربائية. تتكون الوحدات
الشمسية من مواد نصف موصلة، عادة السيليكون، وعندما يتعرض الضوء لهذه المواد، يتم إطلاق الإلكترونات مكونة التيار الكهربائي. هذا التيار يمكن تجميعه وتحويله لاستخدامه في الأغراض المنزلية أو الصناعية.
تمتلك الطاقة الشمسيه استخدامات متعددة وواسعة، حيث يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات، من توليد الكهرباء في المنازل والمباني إلى استخداماتها في الزراعة، الصناعة، وحتى تشغيل الأجهزة الكهربائية في المواقع النائية.ولكن رغم الفوائد العديدة، تواجه الطاقة الشمسيه بعض التحديات مثل انخفاض كفاءة الخلايا في ظروف غير مثلى. إلا أن البحوث والابتكارات مستمرة لتحسين الكفاءة والاعتمادية.
أصبحت ألواح الطاقة الشمسيه من أهم التقنيات المستخدمة لتحويل الطاقة الشمسيه إلى طاقة كهربائية. تعتبر هذه الألواح الشمسية PV panels جزءًا أساسيًا في التوليد الكهربائي من أشعة الشمس، وقد شهدت وحدات الطاقة الشمسية تطورات مذهلة على مر السنوات.
توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية: الأنواع والتطبيقات
تعد تقنية التوليد الكهربي بالطاقة الشمسية واحدة من أهم وأكثر التقنيات البيئية استدامة واستخدامًا حول العالم. حيث تستخدم أنظمة التوليد الكهربي بالطاقة الشمسية لتحويل الضوء الشمسي إلى طاقة كهربائية. تشتمل هذه الأنظمة على أنواع متنوعة تلبي متطلبات مختلفة، بما في ذلك الأنظمة المربوطة بالشبكة، غير المربوطة، وتلك المخصصة لري الحقول.
أنواع أنظمة التوليد الكهربي بالطاقة الشمسية الكهروضوئية :
– الأنظمة المربوطة بالشبكة (Grid-Tied Systems):
تعمل هذه الأنظمة عن طريق التوليد الكهربي باستخدام محطة الطاقة الشمسية وتوصيلها مباشرة بشبكة الكهرباء العامة.
تُعد محطات الطاقة الشمسية المربوطة بالشبكة واحدة من أبرز التقنيات المتقدمة في مجال الطاقة المتجددة. حيث تقوم هذه المحطات بتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية وربطها بالشبكة الكهربائية العامة. نظرًا لفوائدها البيئية والاقتصادية، أصبحت هذه المحطات محور الاهتمام في توفير الطاقه بشكل مستدام.
– الأنظمة غير المربوطة بالشبكة (Off-Grid Systems):
تستخدم هذه الأنظمة لتوليد الكهرباء في المواقع النائية أو في الأماكن التي لا تتوفر فيها شبكة كهرباء مركزية. تخزن هذه الأنظمة الطاقة في بطاريات لاستخدامها في الأوقات التي لا يكون فيها الشمس متاحة.
– أنظمة الطاقة الشمسية لري الحقول (Solar-Powered Irrigation Systems):
تُستخدم هذه الأنظمة في الري الزراعي، حيث تستخدم الطاقة الشمسية لتشغيل أنظمة الري. تعمل على توفير الطاقة اللازمة لتشغيل المضخات والأنظمة الري الأخرى دون الحاجة للشبكة الكهربائية المركزية.
أنواع محطات الطاقة الشمسية المربوطة بالشبكة:
– نظام الطاقة الشمسية الكبير – المزارع (Utility-Scale Solar Power):
يعتبر هذا النوع من المحطات الشمسية هو الأكبر في ال حجم والأكثر كفاءة. يتم بناء هذه المحطات في مناطق صحراوية أو مساحات واسعة من الأراضي ويولد مشروع المزرعة الشمسية كميات كبيرة من الطاقه. وتكون عادة مربوطة مباشرة بالشبكة الكهربائية وتعمل في الأغلب بنظام تعريفة التغذية Feed-in tariff.
– محطات الطاقة الشمسية على الأسطح (Rooftop Solar Power):
هذه المحطات توضع على أسطح المباني سواء كانت تجارية أو سكنية. تُستخدم للتوليد الكهربي مباشرة للمبنى بصورة تبادلية أو لبيع الفائض إلى الشبكة الكهربائية. تُعتبر خيارًا مثاليًا للتركيبات الصغيرة ولتوفير الطاقة في المباني الحضرية وتعمل حلول الطاقة الشمسية في المصانع بنظام تبادل الطاقة Net-Metering ويعد الاستثمار في هذه المحطات ذو عائد سريع.
– محطات الطاقة الشمسية الصناعية (Industrial Solar Power Plants):
تشمل هذه المحطات المشروعات الصناعية الكبيرة التي تستخدم الطاقة الشمسية للتوليد الكهربي وتلبية احتياجات الصناعات. تتميز هذه المحطات بكفاءة عالية وتوفير كميات كبيرة من الطاقه للمصانع والمنشآت الكبيرة وتعمل حلول الطاقة الشمسية في المصانع بنظام تبادل الطاقة Net-Metering.
أنواع نظم الحساب لمحطات الطاقة الشمسية المربوطة بالشبكة
تُعتبر محطات الطاقة الشمسية المربوطة بالشبكة نظامًا شاملاً لتوليد الطاقة بالطاقة الشمسية وربطها بالشبكة العامة. هناك أنواع مختلفة من أنظمة الحساب التي تُستخدم في هذه المحطات لتحديد كيفية استخدام وتبادل الطاقة مع الشبكة.
– نظام الرصيد الصافي (Net Metering System):
يعتبر من أكثر أنظمة الحساب شيوعاً ويتم تركيبه في المنشاءات المنزلية والإدارية والصناعية وتتراوح قدرته من 5 كيلووات الي بضع الاف كيلووات . ويسمح لأصحاب المحطات بإرسال الفائض من الطاقه الناتجة إلى الشبكة وتسجيله كرصيد. وعندما يحتاج مالك المحطة إلى مزيد من الكهرباء مثلا ليلاً، يتم سحب هذا الرصيد لتغطية الاحتياجات.
– نظام بيع الكهرباء (Feed-In Tariff System):
يعتمد على فكرة بيع الطاقه المُنتجة من المحطة الشمسية إلى الشبكة بأسعار محددة مسبقًا. يحصل أصحاب المحطات على دخل من بيع الطاقه الزائدة بأسعار تم تحديدها مسبقًا كما هو متبع في جميع المحطات الشمسية في مجمع بنبان تبعا ل برنامج مصر 2035 للتحول للطاقة المتجددة.
– نظام الإستهلاك الذاتي (Self-Consumption System):
يُمكن أصحاب المحطات من استهلاك الطاقة التي تم إنتاجها داخل المنشأة نفسها. أي فائض من الطاقة يمكن تخزينه في بطاريات أو الاحتفاظ به للاستخدام في وقت لاحق ولكن لا يتم ضخ الطاقة الزائدة في الشبكة العامة
توفر الطاقة الشمسية مجموعة من الفوائد من أهمها أنها تعتبر نظيفة وصديقة للبيئة حيث لا تنتج انبعاثات ضارة ولا تسبب التلوث. ومع التقدم التكنولوجي، أصبحت الأنظمة الشمسية أكثر كفاءة وأقل تكلفة. كما أن الاعتمادية والاستدامة تعتبر من أهم فوائدها حيث أن الشمس هو مصدر لا ينضب، مما يجعل الطاقة الشمسية خيارًا مستدامًا للحاضر والمستقبل.
لعمل معاينة وتقديم عرض
يرجي الرد علي بعض الأستفسارات
