ما هي الواح الطاقة الشمسية؟وما هي استخداماتها؟

يمكن استخدام الألواح الشمسية لمجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك أنظمة الطاقة عن بعد للخزانات ومعدات الاتصالات السلكية واللاسلكية والاستشعار عن بعد وبالطبع توليد الكهرباء عن طريق أنظمة الطاقة الشمسية السكنية والتجارية، وفي هذا المقال سنناقش التاريخ والتكنولوجيا وفوائد الألواح الشمسية، كما سنتعلم كيف تعمل الألواح الشمسية، وكيف تصنع، وكيف تولد الكهرباء.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• تاريخ موجز عن الواح الطاقة الشمسية
• كيف تعمل الألواح الشمسية؟
• فوائد الواح الطاقة الشمسية
• كم تكلفة الواح الطاقة الشمسية؟

تاريخ موجز عن الواح الطاقة الشمسية

• اكتشف إدموند بيكريل التأثير الكهروضوئي، ويعود تطوير الطاقة الشمسية إلى أكثر من 100 عام.
• في الأيام الأولى، كانت الطاقة الشمسية تُستخدم أساسًا لتوليد البخار، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتشغيل الآلات.
• لكن حتى اكتشاف إدموند بيكريل لـ "التأثير الكهروضوئي"، لم يسمح ضوء الشمس بتحويل الطاقة الشمسية.
• أدى اكتشاف بيكريل لاحقًا إلى اختراع أول خلية شمسية حقيقية أنشأها تشارلز فريتس في عام 1893 عن طريق طلاء صفائح السيلينيوم بطبقة رقيقة من الذهب.
• من تلك البداية المتواضعة، الجهاز الذي نعرفه اليوم سيظهر كاللوح الشمسي.
• حصل راسل أوهل، المخترع الأمريكي في كشوف رواتب معامل بيل، على براءة اختراع أول خلية شمسية من السيليكون في العالم في عام 1941.
• أدى اختراع Ohl إلى إنتاج أول لوحة شمسية في عام 1954 بواسطة نفس الشركة.
• وجدت الألواح الشمسية أول استخدام لها على نطاق واسع في الأقمار الصناعية الفضائية.
• بالنسبة لمعظم الناس، ربما كانت أول لوحة شمسية في حياتهم مدمجة في الآلات الحاسبة الجديدة - تقريبًا في السبعينيات.
• اليوم، تُستخدم الألواح الشمسية وأنظمة الألواح الشمسية الكاملة لتشغيل مجموعة متنوعة من التطبيقات.
• نعم، لا تزال الألواح الشمسية على شكل خلايا شمسية تستخدم في الآلات الحاسبة.
• مع ذلك، يتم استخدامها أيضًا لتوفير الطاقة الشمسية لجميع المنازل والمباني التجارية، مثل مقر Google في كاليفورنيا.

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

مخطط الطاقة الشمسية الكهروضوئية تتم من خلال الأتي:

1. تجمع الألواح الشمسية الطاقة المتجددة النظيفة في شكل ضوء الشمس وتحويل هذا الضوء إلى كهرباء يمكن استخدامها بعد ذلك لتشغيل الشحنات الكهربائية.
2. تتكون الألواح الشمسية من عدة خلايا شمسية منفصلة تتكون من طبقات من السيليكون والفوسفور (توفر شحنة سالبة) والبورون (توفر شحنة موجبة).
3. تمتص الألواح الشمسية الفوتونات وتطلق تيارًا كهربائيًا أثناء القيام بذلك.
4. تسمح الطاقة الناتجة من الفوتونات التي تضرب سطح اللوحة الشمسية بإزالة الإلكترونات من مداراتها الذرية وإطلاقها في المجال الكهربائي الذي تولده الخلايا الشمسية ثم تجذب هذه الإلكترونات الحرة إلى تيار اتجاهي.
5. تُعرف هذه العملية برمتها باسم التأثير الكهروضوئي.
6. يحتوي المنزل المتوسط على مساحة سقف كافية للعدد المطلوب من الألواح الشمسية لتوليد طاقة شمسية كافية لتغطية جميع احتياجاته من الطاقة.
7. فائض الكهرباء المتولدة يدفع ثمنه في استخدام الكهرباء في الليل.
8. في تكوين متوازن جيدًا متصل بالشبكة، تولد الألواح الشمسية الطاقة أثناء النهار ثم تُستخدم في المنزل ليلاً.
9. تسمح برامج القياس الصافي لأصحاب مولدات الطاقة الشمسية بالحصول على أموال إذا كان نظامهم يولد طاقة أكثر مما هو مطلوب في المنزل.
10. في تطبيقات الطاقة الشمسية خارج الشبكة، يعتبر بنك البطاريات ووحدة التحكم في الشحن، وفي معظم الحالات، العاكس مكونات مطلوبة.
11. ترسل المصفوفة الشمسية تيارًا كهربائيًا مباشرًا (DC) إلى بنك البطارية من خلال جهاز التحكم في الشحن.
12. يتم بعد ذلك سحب الطاقة من بنك البطارية إلى العاكس، والذي يحول تيار التيار المستمر إلى تيار متردد (AC) يمكن استخدامه للأجهزة التي لا تعمل بالتيار المستمر.
13. مدعومًا بعاكس، يمكن ضبط حجم مصفوفات الألواح الشمسية لتلبي متطلبات الحمل الكهربائي الأكثر صرامة.
14. يمكن استخدام تيار التيار المتردد لتشغيل الأحمال في المنازل أو المباني التجارية، والمركبات الترفيهية والقوارب، والكبائن البعيدة، والأكواخ أو المنازل. وأجهزة التحكم في حركة المرور عن بُعد، ومعدات الاتصالات، ومراقبة تدفق النفط والغاز، وRTU، وSCADA، وغير ذلك الكثير.

فوائد الواح الطاقة الشمسية

يعد استخدام الألواح الشمسية طريقة عملية للغاية لتوليد الكهرباء وللعديد من التطبيقات، ومنها:

• يجب أن يكون الشيء الواضح هو الحياة خارج الشبكة، فالعيش بشكل مستقل عن الشبكة يعني العيش في مكان لا يتم فيه تقديم التيار الكهربائي.
• تستفيد المنازل والكبائن البعيدة بشكل جميل من أنظمة الطاقة الشمسية.
• الآن، ليست هناك حاجة لدفع رسوم كبيرة لأعمدة الكهرباء والأسلاك من أقرب نقطة وصول للشبكة الرئيسية.
• من المحتمل أن يكون نظام الطاقة الشمسية أرخص، وإذا تمت صيانته بشكل صحيح، فيمكنه توفير الطاقة لأكثر من ثلاثين عامًا.
• إلى جانب حقيقة أن الألواح الشمسية تجعل من الممكن العيش خارج الشبكة، ربما تكون أكبر فائدة لاستخدام الطاقة الشمسية هي أنها مصدر طاقة نظيف ومتجدد.
• مع ظهور تغير المناخ العالمي، أصبح من الأهمية بمكان أن نفعل كل ما في وسعنا لتقليل ضغط انبعاثات غازات الاحتباس الحراري على غلافنا الجوي.
• لا تحتوي الألواح الشمسية على أجزاء متحركة وتتطلب القليل جدًا من الصيانة. إنها مبنية بقوة وتستمر لعقود عند صيانتها بعناية.
• أخيرًا، تتمثل آخر فوائد الألواح الشمسية والطاقة الشمسية في أنه عندما يدفع النظام تكاليف التثبيت الأولية، فإن الكهرباء التي يولدها خلال العمر المتبقي للنظام يمكن أن تصل إلى 15-20.
• العام مجاني بالكامل حسب جودة النظام.
• تبدأ الفوائد التي تعود على مالكي النظام الشمسي المتصلين بالشبكة بمجرد تشغيل النظام عبر الإنترنت، مما قد يؤدي إلى إلغاء فواتير الكهرباء الشهرية.
• أو أن هذا هو الجزء الأفضل، حيث يولد في الواقع دخلًا إضافيًا من شركة المرافق إلى مالك النظام.

كم تكلفة الواح الطاقة الشمسية؟

• انخفضت أسعار الألواح الشمسية بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية.
• هذا أمر رائع، لأنه إلى جانب الائتمان الضريبي الفيدرالي للاستثمار في الطاقة الشمسية بقيمة 30 دولارًا والحوافز الأخرى القابلة للتطبيق، يعد الوقت الحالي هو أفضل وقت على الإطلاق للاستثمار في نظام الطاقة الشمسية.
• ضع في اعتبارك هذا: تكلفة نظام الطاقة الشمسية هي تقريبًا نفس تكلفة سيارة متوسطة الحجم!