حول الطاقة الشمسية : كيف تعمل الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي أكثر مصادر الطاقة انتشارًا على هذا الكوكب.

في أي وقت من الأوقات ، يضرب أكثر من 173000 تيراواط من الطاقة الشمسية الأرض ، وهو ما يزيد عن 10000 ضعف متطلبات الطاقة في العالم بالكامل.

بالإضافة إلى كونها إجابة حاسمة في معالجة مشكلة المناخ الحالية وتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري ، توفر الطاقة الشمسية الكهرباء للمنزل أو العمل من خلال امتصاص طاقة الشمس وتحويلها إلى كهرباء.

كيف تعمل الطاقة الشمسية؟

من الممكن التفكير في شمسنا كمفاعل نووي طبيعي.

يتسبب في إطلاق حزم صغيرة من الطاقة تُعرف باسم الفوتونات ، والتي تقطع 93 مليون ميل من الشمس إلى الأرض في حوالي 8.5 دقيقة.

في كل ساعة ، يضرب عدد كافٍ من الفوتونات عالمنا لإنتاج طاقة شمسية كافية لتلبية جميع احتياجات الطاقة في العالم لاستهلاك عام كامل.

ومع ذلك ، مع تقدم تكنولوجيا الطاقة الشمسية واستمرار انخفاض تكلفة استخدام الطاقة الشمسية ، أصبحت قدرتنا على تسخير الطاقة الوفيرة للشمس ممكنة بشكل متزايد.

في عام 2017 ، ذكرت وكالة الطاقة الدولية أن الطاقة الشمسية قد تجاوزت جميع مصادر الطاقة الأخرى لتصبح أسرع مصدر للكهرباء في العالم ، لتصبح أول مصدر للطاقة الشمسية يفوق نمو جميع أنواع الوقود الأخرى.

منذ ذلك الحين ، استمرت الطاقة الشمسية في الازدهار وحققت أرقامًا قياسية عالمية جديدة في جميع أنحاء العالم.

ما الدور الذي يلعبه الطقس في الطاقة الشمسية؟

يمكن أن يكون للظروف الجوية تأثير على كمية الكهرباء التي يولدها نظام يعمل بالطاقة الشمسية ، ولكن ليس بالطريقة التي قد تتوقعها.

لكي يكون إنتاج الطاقة الشمسية ناجحًا ، يجب أن تتضمن الظروف المثالية يومًا صافًا ومشمسًا.

ومع ذلك ، مثل الأجهزة الإلكترونية الأخرى ، تعتبر الألواح الشمسية أكثر فاعلية في الطقس البارد منها في الطقس الدافئ.

يسمح هذا للوحة بتوليد المزيد من الطاقة في نفس المدة الزمنية مع الحفاظ على نفس الكفاءة.

مع زيادة درجة الحرارة ، تنتج اللوحة جهدًا أقل وبالتالي تنتج تيارًا كهربائيًا أقل.

ومع ذلك ، لا تولد الألواح الشمسية بالضرورة كهرباء في الشتاء أكثر مما تولده في الصيف ، على الرغم من أنها أكثر كفاءة في درجات الحرارة الباردة.

خلال أشهر الصيف الأكثر دفئًا ، من المرجح أن يكون الطقس مشمسًا.

بالإضافة إلى وجود عدد أقل من السحب ، غالبًا ما تغرب الشمس لفترة أطول خلال النهار.

بمعنى آخر ، حتى لو كانت الألواح الشمسية أقل فاعلية في الطقس الدافئ ، فمن المرجح أن تولد طاقة في الصيف أكثر مما ستولده في الشتاء ، بغض النظر عن درجة الحرارة.

هل صحيح أن بعض المناطق تتلقى طاقة شمسية أكثر من غيرها؟

تتلقى مناطق معينة المزيد من ضوء الشمس أكثر من غيرها.

إذا كان الطقس يؤثر على إنتاج الطاقة الشمسية ، فإن السؤال الأساسي هو ما إذا كانت بعض المناطق هي خيارات أفضل للطاقة الشمسية من غيرها.

الإجابة السريعة هي نعم ، وإن لم يكن ذلك دائمًا نتيجة لظروف الأرصاد الجوية.

خذ حالة السحب ، على سبيل المثال.

يدرك أي شخص أصيب بحروق في يوم غائم أن الطاقة الشمسية قد تمر عبر الغيوم وتصل إلى الجلد.

ولهذا السبب ، قد تستمر الألواح الشمسية في توليد الكهرباء حتى في الأيام الضبابية.

على الرغم من أن فعالية إنتاج طاقة الألواح الشمسية تختلف بناءً على كمية الغطاء السحابي الموجود وجودة الألواح الشمسية ، إلا أنها تتراوح عادةً من 10٪ إلى 25٪ أو أكثر عند مقارنتها بالأيام المشمسة.

يمكن أن تظل الطاقة الشمسية فعالة في المناطق التي عادة ما تكون قاتمة وباردة.

يمكن أن تكون الطاقة الشمسية استثمارًا كبيرًا بغض النظر عن مكان إقامتك ، ويمكن أن تكون أيضًا وسيلة رائعة للمساهمة في مكافحة تغير المناخ.

يعتمد مقدار المال الذي توفره - والسرعة التي تحصل بها على عائد على استثمارك - في حالة معينة على مجموعة متنوعة من العوامل ، بما في ذلك تكلفة الكهرباء ، وتوافر حوافز الطاقة الشمسية ، وصافي القياس ، وكذلك جودة الألواح الشمسية.

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

عندما تضرب الفوتونات خلية شمسية ، فإنها تزيح الإلكترونات من ذراتها ، مما يسمح لها بتوصيل الكهرباء.

تتشكل دائرة كهربائية عندما يتم توصيل الموصلات بالجوانب السلبية والإيجابية للخلية.

الدائرة التي تتدفق فيها الإلكترونات تنتج الكهرباء عند اكتمال الدائرة.

تتكون اللوحة الشمسية من خلايا متعددة ، بينما تتكون المصفوفة الشمسية من ألواح (وحدات) متعددة متصلة ببعضها البعض.

كلما زاد عدد الألواح الشمسية التي يمكنك تثبيتها ، زادت الطاقة التي تتوقعها.

ما هي المواد المستخدمة في الألواح الشمسية؟

تتكون الألواح الكهروضوئية الشمسية من عدد كبير من الخلايا الشمسية.

الخلايا الشمسية ، مثل أشباه الموصلات ، مصنوعة من السيليكون.

وهي مكونة من طبقتين: طبقة سالبة وطبقة موجبة ، والتي ، عند دمجها ، تشكل مجالًا كهربائيًا ، يشبه إلى حد كبير ذلك الموجود في البطارية.

ما هي العملية التي من خلالها تولد الألواح الشمسية الكهرباء؟

تنتج الألواح الشمسية الكهروضوئية الكهرباء على شكل تيار مباشر (DC).

تتحرك الإلكترونات في اتجاه واحد حول الدائرة أثناء استخدام الطاقة الحالية المباشرة.

في هذا الرسم التوضيحي ، تُستخدم بطارية لتشغيل مصباح كهربائي.

تنتقل الإلكترونات من الجزء السالب للبطارية إلى الجانب الموجب للبطارية ، مروراً بالمصباح في طريق العودة مرة أخرى.

عند استخدام تيار كهربائي متناوب (AC) ، يتم دفع الإلكترونات وسحبها في اتجاهين متعاكسين ، مع تغير اتجاه التيار دوريًا ، على غرار أسطوانة محرك السيارة.

عندما يتم لف ملف السلك بجوار المغناطيس ، يتم توليد التيار الكهربائي المتردد (AC).

يمكن تشغيل هذا المولد من خلال مصادر مختلفة للطاقة ، بما في ذلك الطاقة النووية أو الفحم أو الرياح أو الغاز أو وقود الديزل أو الطاقة الكهرومائية أو الطاقة الشمسية ، على سبيل المثال لا الحصر.

تولد الألواح الشمسية كهرباء تيار مباشر.

كيف يمكننا إدخال التيار الكهربائي المباشر في شبكة التيار المتردد؟ العاكس هو ما نستخدمه عادة.

ما هي وظيفة العاكس الشمسي؟

العاكس الشمسي هو جهاز يحول التيار الكهربائي المباشر (DC) الناتج عن مجموعة شمسية إلى تيار متناوب (AC).

تعمل المحولات بشكل مشابه لأدمغة النظام.

بالإضافة إلى تحويل التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد ، فإنها توفر الوقاية من الأعطال الأرضية وإحصاءات النظام ، بما في ذلك الجهد والتيار في كل من دوائر التيار المتردد والتيار المستمر ، وتوليد الطاقة ، وتتبع أعلى نقطة طاقة في النظام.

منذ بداية أعمال الطاقة الشمسية ، تحكم العواكس المركزية البيئة.

يمثل ظهور المحولات الدقيقة أحد أهم التحولات التكنولوجية في صناعة الطاقة الشمسية.

على عكس المحولات المركزية ، تعمل المحولات الدقيقة على تحسين كل لوحة شمسية فردية بدلاً من النظام الشمسي بأكمله كما تفعل العواكس المركزية.

يمكن لكل لوحة شمسية أن تعمل بكامل طاقتها نتيجة لذلك.

عند استخدام عاكس مركزي ، قد يكون لمشكلة في أحد الألواح الشمسية (على سبيل المثال ، لأنها في الظل أو لأنها أصبحت متسخة) تأثير سلبي على أداء المجموعة الشمسية بأكملها.

لم يعد استخدام المحولات الدقيقة مصدر قلق.

حتى في حالة حدوث عطل في أحد الألواح الشمسية ، فإن باقي المجموعة الشمسية تعمل بأقصى كفاءة.

كيف يعمل نظام الألواح الشمسية؟

فيما يلي توضيح لكيفية عمل نظام الطاقة الشمسية للمنزل.

أول شيء يحدث عندما يضرب ضوء الشمس الألواح الشمسية على السطح.

يستخدم العاكس لتحويل الطاقة المتولدة من الألواح إلى تيار مباشر (تيار مستمر).

يقوم العاكس بتحويل التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى تيار متردد (AC) ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتشغيل منزلك.

إنه جميل لأنه أساسي ونظيف ، ويصبح أكثر كفاءة واقتصادًا مع مرور الوقت.

من ناحية أخرى ، ماذا يحدث إذا لم تكن في المنزل للاستفادة من الكهرباء التي تولدها الألواح الشمسية في يوم مشمس؟ وماذا يحدث في الليل عندما لا يقوم النظام الشمسي بتوليد الكهرباء في الوقت الحقيقي كما ينبغي؟ لا تقلق قد يظل المرء قادرًا على جني فوائد نظام يُعرف باسم "القياس الصافي".

*

خلال ساعات ذروة النهار ، عادةً ما ينتج النظام الكهروضوئي المتصل بالشبكة طاقة أكثر مما يتطلبه عميل واحد.

يتم تحرير هذه الطاقة الزائدة مرة أخرى في مرافق الشبكة لاستخدامها من قبل العملاء الآخرين.

قد يتمكن العملاء المؤهلون للقياس الصافي من الحصول على أرصدة مقابل أي طاقة زائدة يقومون بإنشائها ، والتي يمكنهم استخدامها بعد ذلك للسحب من الشبكة ليلاً أو حتى في الأيام الملبدة بالغيوم.

يتتبع العداد الصافي مقدار الطاقة التي يتم توفيرها وكمية الطاقة التي يتم تجميعها من الشبكة.

من خلال دمج التخزين في النظام الشمسي ، يتم تضخيم هذه المزايا بشكل أكبر.

يمكن للعملاء توفير الطاقة الخاصة بهم في الموقع باستخدام نظام تخزين الطاقة الشمسية ، مما يقلل من اعتمادهم على شبكة الكهرباء بشكل أكبر ويحافظ على قدرتهم على تشغيل منازلهم في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

يتتبع مكون مراقبة البرامج في نظام التخزين إنتاج الطاقة الشمسية ، واستهلاك الطاقة المنزلية ، ومعدلات المرافق للتأكد من مصدر الطاقة الذي يجب توظيفه على مدار اليوم ، وزيادة استخدام الطاقة الشمسية ، مما يسمح للعميل بتقليل رسوم وقت الذروة ، والسماح للعميل لتخزين الطاقة للاستخدام المستقبلي أثناء الانقطاع ، من بين أمور أخرى.

نصائح لشراء منتجات الطاقة الشمسية

إذا كنت تخطط لشراء الطاقة الشمسية ، فهناك العديد من الاعتبارات التي يجب وضعها في الاعتبار.

فيما يلي بعض الاقتراحات التي ستكون مفيدة للغاية لك.

أولا وقبل كل شيء ، ابحث عن تلك الحوافز!

• حوافز الطاقة الشمسية

  إذا كنت تعتقد أن الاستثمار في الطاقة الشمسية يمكن أن يمثل الكثير من العبء المالي لك ولعائلتك ، فيجب عليك التحقق من الحوافز التي تقدمها العديد من شركات الطاقة والحكومة.

  تتوفر العديد من الإعفاءات الضريبية للأشخاص والشركات الذين يختارون الاستثمار في الطاقة الشمسية لإقامتهم أو مكان عملهم.

  الخصومات على فاتورة الكهرباء أو القياس الصافي أو حتى استرداد لمرة واحدة على المدفوعات السابقة كلها احتمالات لموردي الطاقة ليقدموها لك.

  يعد التحقق من موقع الويب الخاص بشركة الكهرباء المحلية أو الاتصال بهم هو النهج الأكثر فاعلية للتعرف على الحوافز التي يقدمونها.

  عندما تقترب من شركة لتقديم الحوافز ، ستجد أنها منفتحة جدًا على الفكرة.

• حدد الشريك المناسب للطاقة الشمسية

  بالإضافة إلى كونك مُثبت الطاقة الشمسية ومندوب المبيعات ، فإن الشركة التي تبيع وتثبت النظام الشمسي ستكون بمثابة شريكك الشمسي لسنوات عديدة قادمة.

  في بحثك عن شريك للطاقة الشمسية ، ابحث عن شركة محلية تتمتع بسمعة طيبة لتقديم عمالة وخدمات عالية الجودة.

  إذا حدث خطأ ما في نظامك الشمسي ، فستريد أن تكون قادرًا على التواصل والتعاون مع شريكك الشمسي.

• قارن الاختلافات بين الألواح الشمسية

  توفر أنواع مختلفة من الألواح الشمسية فوائد مختلفة.

  قد يكون بعضها أكثر اقتصادا اليوم ، لكنها قد لا تستمر لفترة طويلة مثل غيرها.

  قد يكون البعض الآخر أكثر تكلفة اليوم ، لكنه سيستمر لسنوات عديدة قادمة.

ما هي العملية التي نحصل بها على الطاقة من الشمس؟

قد تتفاجأ عندما تعلم أن الطاقة الشمسية ليس من الصعب شرحها أو فهمها كما قد تتوقع.

إنه ، في الواقع ، بسيط إلى حد ما.

تعود أصول كل الطاقة الشمسية إلى الشمس.

بعد كل شيء ، الطاقة الشمسية ليست طاقة شمسية إذا لم تستخدم الشمس ، ألمع نجم في مجرتنا ، لتوليد الطاقة الكهربائية.

الألواح الشمسية

بدأت الألواح الشمسية المولدة للطاقة ، والتي يمكن العثور عليها على أسطح المنازل وفي الحقول حول العالم (المعروفة باسم المزارع الشمسية) ، في تغيير طريقة تفكيرنا في الكهرباء بشكل أساسي.

مهما كانت أهدافك ، سواء كنت ترغب في بناء مزرعتك الشمسية أو ترغب في استخدام طاقة الشمس لتزويد منزلك بالطاقة ، فسوف تكتشف أن الألواح الشمسية توفر العديد من المزايا.

إليك كيفية عملها:

تتكون الألواح الشمسية من خلايا ضوئية مجهرية قادرة على التقاط الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس.

كلما تمكنوا من التقاطها ، يتم تحويل الطاقة بواسطة الألواح الشمسية إلى تيار مباشر (DC) ، والذي ينتقل بعد ذلك عبر خطوط الطاقة إلى العاكسات.

العاكس

بعد الوصول إلى العاكس ، يتم تحويل التيار المستمر أو عكسه إلى التيار المتردد (AC).

غالبًا ما يتم تثبيت العواكس بالقرب من الألواح قدر الإمكان ، ومن الناحية المثالية ، فهي ليست بعيدة جدًا عن صندوق الصمامات الرئيسي للمنزل.

نتيجة لذلك ، لن تضطر الخطوط التي تحمل التيار المباشر إلى السفر بعيدًا.

يجب مناقشة حقيقة أن المحولات تصدر بعض الضوضاء عند إنتاجها للطاقة مع مُثبِّت الطاقة الشمسية قبل تحديد المنطقة المثالية لتثبيتها.

استفد من صندوق المصاهر

يمكن أن يكون صندوق المصهرات الخاص بمنزلك في المرآب أو الطابق السفلي أو أي مكان آخر في منزلك.

ومع ذلك ، سيتم توجيه التيار المتردد قريبًا إلى هذا الموقع ، مما يتيح لك البدء في استخدامه في جميع أنحاء المنزل.

يسمح هذا الشكل من الوصلات للكهرباء بالتدفق بالتساوي في جميع أنحاء منزلك ، وهذا ما صُمم صندوق المصهرات للقيام به.

إذا كان هناك أي كهرباء متبقية بعد هذه النقطة ، فستتم إعادتها إلى الشبكة.

صافي القياس (رجوع إلى الشبكة)

يشار إلى ممارسة إعادة الطاقة المولدة إلى الشبكة باسم القياس الصافي.

لتحديد كمية الطاقة التي ستولدها الألواح الشمسية ، سيتعين عليك الاختيار بين عدة بدائل عند شراء نظام الطاقة الشمسية.

شراء ما يكفي من الطاقة الشمسية لتشغيل منزلك بالكامل خلال فترات ذروة الطلب على الطاقة ، على سبيل المثال ، هو خيار قابل للتطبيق.

بدلاً من ذلك ، يعد شراء ما يكفي من الطاقة الشمسية للبدء في تعويض تكاليف الطاقة لديك خيارًا آخر.

في كلتا الحالتين ، ستوفر المال على شرائك.

يجب التخلص من أي كهرباء زائدة يولدها منزلك ولكن لا تستهلكها أسرتك في مكان ما.

ستعود الطاقة غير المستخدمة إلى الشارع وإلى منازل وشركات الأشخاص الآخرين بمجرد فصلها عن صندوق المصاهر الخاص بك.

تتميز بميزة أن العديد من شركات الطاقة ستعيد لك المال على فاتورة الكهرباء إذا كنت تستخدم عداد الكهرباء الخاص بك لتوفير الكهرباء للجيران.

هذا يزيد من قيمة الألواح الشمسية في المنزل أكثر!

يمكن لشريكك في مجال الطاقة الشمسية مساعدتك في تحديد ما إذا كان يجب عليك إنتاج ما يكفي من الكهرباء للتأهل للقياس الصافي أو ما إذا كان يجب عليك إنتاج كهرباء أقل قليلاً لتوفير المال على حساب تثبيت النظام الشمسي.

في كلتا الحالتين ، يمكنك الاعتماد على شريكك الشمسي لمساعدتك في تحديد ما هو الأفضل لنظام الطاقة الشمسية.

نظام بنك البطارية

يعد استخدام نظام بنك البطاريات هو الخيار الأكثر فعالية إلى حد بعيد إذا كنت تريد أن تكون أكثر كفاءة ممكنة.

سيمكنك من تخزين أي كهرباء زائدة تولدها الألواح الشمسية ، مما يتيح لك الاستمرار في الاستفادة منها حتى بعد غروب الشمس.

إذا اخترت تنفيذ نظام بنك البطارية ، فسيكون صافي القياس أقل تواترًا لأن الطاقة ستحتاج أولاً إلى استخدامها لشحن جميع البطاريات بالكامل قبل أن تتمكن من استخدامها مرة أخرى.

هذه الأنظمة باهظة الثمن إلى حد كبير ، لكنها تحسن بشكل كبير من كفاءة الطاقة في منزلك ، وتوفر الأمان من انقطاع التيار الكهربائي ، وتوفر عائدًا مرتفعًا على الاستثمار.

عودة القوة إلى الشبكة

بعد توليد الكهرباء بواسطة نظام الطاقة الشمسية لديك ، يجب نقل الطاقة إلى مكان ما.

تختلف الكهرباء عن الماء أو الغاز الطبيعي من حيث أنه لا يمكن أن تبقى في الخطوط إلى أجل غير مسمى.

نتيجة لذلك ، يجب إما أن يتم نقلها إلى مكان آخر.

فيما يلي أحد الأسباب العديدة التي يوصى بها أن تستثمر الأسر في بنك البطاريات: بنك البطاريات هو الطريقة الوحيدة للاحتفاظ بالطاقة الشمسية مخزنة حتى تكون مستعدًا لاستخدامها مرة أخرى.

قد تكون محظوظًا ، إذا لم تكن مستعدًا أو قادرًا على وضع بنك بطارية في منزلك حتى الآن.

القياس الصافي هو خدمة تقدمها العديد من شركات المرافق الكهربائية.

القياس الصافي هو طريقة لأنظمة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء مع تحويل أي فائض إلى مرفق الكهرباء.

بعد ذلك ، قد تصدر لك شركات الطاقة رصيدًا على فاتورة الكهرباء لتعويضك عن إمدادك بالكهرباء للنظام.

هذه تقنية رائعة لمساعدتك في تحقيق أقصى استفادة من استثمارك في الألواح الشمسية.

كيف تعمل الطاقة الشمسية الخلاصة

إذا كنت تفكر في استخدام الطاقة الشمسية لأي فترة زمنية ، فقد تتساءل: كيف تعمل الطاقة الشمسية؟ باستخدام هذا المرجع الشامل للطاقة الشمسية ، ستتعلم كيف يمكن أن تساعدك الألواح الشمسية والطاقة الشمسية في تشغيل الأضواء في منزلك أو عملك.

ستكون المعلومات الواردة في هذا الموقع مفيدة لك سواء كنت قد قمت مسبقًا بتثبيت الألواح الشمسية في المنزل أو الشركة أو كنت جديدًا في مجال الطاقة الشمسية.