لقد غيرت الواح الطاقة الشمسية الطريقة التي ننتج بها ونستهلك الكهرباء. وبما أن الأنظمة الكهروضوئية تستخدم طاقة الشمس solar energy ، فهي بديل مستدام للوقود الأحفوري التقليدي. في هذا المقال، سنطلعك على كل ما تحتاج لمعرفته حول ألواح الطاقة الشمسية solar panel ، بدءًا من كيفية عملها ووصولاً إلى أنواع الألواح المختلفة.
تقوم الواح الطاقة الشمسية بالتحويل المباشر للضوء إلى طاقة كهربائية باستخدام مواد شبه موصلة مثل السيليكون. يعد التأثير الكهروضوئي ظاهرة مهمة تمت دراستها في الفيزياء والكيمياء.
تم ذكر كلمة الخلايا الكهروضوئية (PV) لأول مرة في عام 1890 تقريبًا، وهي مشتقة من الكلمات اليونانية: photo، “phos” التي تعني الضوء، و”volt” التي تشير إلى الكهرباء.وبالتالي، فإن كلمة “ضوئية” تعني “الكهرباء الضوئية”، وهي تصف بالضبط الظاهرة الكهروضوئية حيث يمكنك تحويل الضوء مباشرة إلى كهرباء.وتستخدم الألواح الشمسية هذه الظاهرة لتوفير الطاقة الخضراء للمنازل والصناعات، ولحسن الحظ، فإن تكلفة الألواح الشمسية آخذة في الانخفاض، مما يجعل التكنولوجيا متاحة بشكل أكبر.هناك أمل في أن تتمكن الأنظمة الكهروضوئية من جعلنا مستقلين عن الوقود الأحفوري، مما يعالج المشاكل البيئية الحالية.
كيف تعمل الخلايا الكهروضوئية؟
تستخدم التكنولوجيا الكهروضوئية أشباه الموصلات لإنتاج الطاقة على أساس التأثير الكهروضوئي. إذا اخترقت فوتونات الضوء (سواء الطبيعية أو الاصطناعية) ذات الطاقة الكافية الخلية الكهروضوئية، فيمكنها إثارة الإلكترونات إلى حالة طاقة أعلى.في الواقع، الإلكترونات الموجودة في أشباه الموصلات، والتي ليست حرة في العادة، ستصبح حرة وتتصرف تمامًا كما تفعل في مادة موصلة. ويمكن بعد ذلك التقاط هذه الإلكترونات الحرة، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي يمكن استخدامه لإنتاج الكهرباء. كلما تم امتصاص المزيد من الضوء، سيتم إنتاج المزيد من الكهرباء بواسطة الخلايا الكهروضوئية.لذا فمن خلال استخدام الظاهرة الكهروضوئية، يمكننا بسهولة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء واستخدامها كبديل للوسائل التقليدية لتوليد الطاقة.
هل الالواح الشمسية Solar panels والخلايا الكهروضوئية هي نفسها؟
الالواح الشمسية والأنظمة الكهروضوئية مترادفة. إذا تم توصيل عدة خلايا شمسية كهربائيًا مع بعضها البعض ضمن هيكل داعم، يتم تصنيع وحدة كهروضوئية أو ما يسمي لوح شمسي.
يمكنك توصيل الالواح الشمسية بطريقتين مختلفتين: على التوالي وعلى التوازي. بهذه الطريقة، يمكن تصنيع الالواح الشمسية بجهود مختلفة لتطبيقات مختلفة.يسمى الجمع بين الالواح الشمسية بالنظام الكهروضوئي ( أو النظام الشمسي). تنتج الألواح الشمسية تيارًا مباشرًا (DC)، ولكن باستخدام عاكس الطاقة الشمسية، يمكنك تحويله إلى تيار متردد (AC)، والذي يستخدم في الأجهزة المنزلية.
ما الفرق بين الإشعاع الشمسي والطاقة الحرارية؟
من أهم الأمور التي يجب أن تعرفها عن أنظمة الطاقة الشمسية أنها يمكن أن تفيدنا بطريقتين مختلفتين. :
- توليد الكهرباء باستخدام الظاهرة الكهروضوئية
- توليد الطاقة الحرارية باستخدام المجمعات والسوائل.
في النهج الأول، تمتص الألواح الشمسية الكهروضوئية الموجودة على سطح منزلك أشعة الشمس وتحولها إلى كهرباء قابلة للاستخدام لمنزلك.
في الطريقة الثانية، تعمل طاقة ضوء الشمس على تسخين مادة، وهي عادة سائل حراري، موجود في المجمعات الحرارية الشمسية. هذا النظام لتسخين المياه بالطاقة الشمسية يمكنه تلبية احتياجات منزلك من المياه.
ومن الجيد أيضًا أن نعرف أن الباحثين قد أجروا مؤخرًا الكثير من الدراسات لتطوير خلايا كهروضوئية حرارية متكاملة لاستخدام ضوء الشمس في كلا الاتجاهين: الحرارة والكهرباء.
ما هي فوائد الواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
الآن بعد أن عرفت ما هي ااواح الطاقة الشمسية ( الألواح الكهروضوئية ) وكيف تعمل، فقد حان الوقت لمعرفة فوائد استخدام هذه التكنولوجيا.وفيما يلي ملخص لمزايا الطاقة الشمسية:
إنها متجددة ووفيرة
أهم فائدة للطاقة الشمسية هي أنها متاحة كل يوم، ولن تنفد. ووفقا للعلماء، ستظل الشمس مشرقة بإذن الله لمدة 5 مليارات سنة على الأقل، مما يوفر لنا الطاقة الشمسية.
إنها نظيفة وصديقة للبيئة
على عكس الوقود الأحفوري، فإن الطاقة الشمسية ليس لها أي تأثير ضار على البيئة. لذلك عندما تستخدم الطاقة الشمسية، فإنك تساهم في إنقاذ كوكب الأرض.
تكاليف الصيانة منخفضة
ولحسن الحظ، لا يوجد الكثير من الأجزاء المتحركة في أنظمة الطاقة الشمسية، وبالتالي فهي لا تتطلب الكثير من تكاليف الصيانة. تقدم جميع الشركات المصنعة الموثوقة ضمانًا لمدة 25 عامًا على الألواح الشمسية وما عليك سوى الحفاظ على سطح الألواح نظيفًا نسبيًا. والجدير بالذكر أن الصين تحتل أكبر حصة عالميا من إنتاج الالواح الشمسية .
استخدام الطاقة الشمسية يقلل من فواتير الكهرباء
كلما زادت كمية الكهرباء التي تحصل عليها من الألواح الشمسية، قل اعتمادك على الشبكة، ونتيجة لذلك، تنخفض فواتير الكهرباء الخاصة بك. بالطبع، إذا كنت ترغب في تغطية قيم أكبر من فواتير كهربتك، فأنت بحاجة إلى استخدام أنظمة الواح طاقة شمسية أكثر.
أقرأ المزيد>>ما هي كيفية صيانة محطات الطاقة الشمسية المنزلية ؟
ما هي انواع الواح الطاقة الشمسية التجارية الموجودة؟
يعد المجال الكهروضوئي أحد أسرع التقنيات نموًا في العالم، مما يوفر لنا خيارات مختلفة للاستخدام.هناك ثلاثة أنواع مختلفة من الألواح الشمسية: أحادية البلورة، ومتعددة البلورات، والأغشية الرقيقة. بالإضافة إلى ذلك، هناك نوعان من الأنظمة: أنظمة متصل بالشبكة وأنظمة خارجها.
الألواح الشمسية أحادية البلورية
هذه الخلايا الكهروضوئية مصنوعة من السيليكون أحادي البلورة وهي أنقى أشكال الخلايا الكهروضوئية. عادة ما يكون لها مظهر داكن موحد، وحوافها مستديرة بألواح شمسية.
تتيح درجة نقاء السيليكون العالية مساحة أكبر لحركة الإلكترونات. وهذا يجعلها النوع الأكثر كفاءة من الألواح الشمسية، بمعدلات تزيد عن 20%.ويتراوح القدرات التجارية الحالية بين 550-575 واط
الألواح الشمسية متعددة البلورات
يمكنك تمييز هذه الخلايا بسهولة لأن زواياها غير مقطوعة في الألواح الكهروضوئية. وهي عادةً ما تكون زرقاء و تكنولوجيا تصنيعها عن طريق صهر السيليكون الخام، وهي عملية أسرع وأرخص من تلك المستخدمة في الخلايا أحادية البلورة. ومع ذلك، لدي هذا النواع كفاءة أقل 17-20٪ و سعر أرخص من الالواح أحادية البلورية
الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة
يتم تصنيع الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة عن طريق وضع طبقة واحدة أو أكثر من المواد الكهروضوئية على ركيزة مثل الزجاج أو البلاستيك أو المعدن. يمكن أن تكون نوع المادة الكهروضوئية عبارة عن السيليكون أو الكادميوم أو النحاس. نظرًا لقلة المواد اللازمة للإنتاج، فإن الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة هي أسهل أنواع الخلايا الشمسية وأقلها تكلفة.
أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة مقابل الأنظمة خارج الشبكة
يمكن تصنيف الأنظمة الكهروضوئية من حيث اتصالها بالشبكة من عدمه. وفي هذا الصدد، لدينا نظامان رئيسيان للطاقة الكهروضوئية:
أنظمة طاقة شمسية خارج الشبكة
هذه الأنظمة غير المتصلة بالشبكة. يتم استخدامها عمومًا لتغطية احتياجات الكهرباء للمباني النائية أو البيوت في الأراضي الزراعية النائية التي لا يمكنها الوصول إلى الشبكة العامة.ولا تحتاج إلى تصاريح خاصة من شركات توزيع الكهرباء.
ومع ذلك، نظرًا لأنها مستقلة بنسبة 100%، فإن الأنظمة خارج الشبكة تتطلب عمومًا مولدًا إضافيًا أو بطاريات شمسية للحصول على الكهرباء عندما لا تكون الشمس مشرقة.
أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة
ترتبط هذه الأنظمة بالشبكة، مما يعني أنه يمكنك استخدام الكهرباء من شركة الكهرباء عندما تحتاج إليها. فخلال النهار إنتاج نظام الطاقة الشمسية يكون في الأغلب أكثر من الأستهلاك ويتم تصدير الفائض إلى الشبكة من خلال عداد خاص تبادلي بحسب كل من المصدر للشبكة والمسبوب منها. وخلال عدم وجود الشمس يتم إستخدام كهرباء اشبكة
ماذا عن العمر الافتراضي للوحدة الكهروضوئية؟
أحد الجوانب الإيجابية جدًا للاستثمار في تركيب ألواح الطاقة الشمسية هو أن المنتج يتمتع بعمر افتراضي طويل. يعتمد على متغيرات مختلفة مثل جودة اللوح والظروف المناخية، ولكن بشكل عام، سوف تستمر الواح الطاقة الشمسية لأكثر من 40 عامًا.
علاوة على ذلك، تتطلب الأنظمة الكهروضوئية القليل جدًا من الصيانة، وعادةً ما تأتي مع ضمان أداء لمدة 25 عامًا.
ومع ذلك، قد تحتاج محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية solar inverter ، وهي المسؤولة عن تحويل التيار المستمر بالطاقة الشمسية إلى شبكة كهرباء تعمل بالتيار المتردد، إلى الاستبدال بعد 12 إلى 15 عامًا وعادةً ما تأتي مع ضمان لمدة 5-10 سنوات.
ومع متوسط عمر يبلغ 25 عاما، يمكن أن تصل نفايات الخلايا الشمسية في العالم إلى 78 مليون طن بحلول عام 2050. ولهذا السبب، أصبح تطوير تقنيات إعادة تدوير الألواح الشمسية يجذب الآن انتباه الخبراء وصناع السياسات في البلدان المتقدمة.
لعمل معاينة وتقديم عرض
يرجي الرد علي بعض الأستفسارات
