كيف تعمل الطاقة الشمسية
نظرا لأهمية الطاقة الشمسية وانخفاض تكلفتها في السنوات الأخيرة، جنبا إلى جنب مع التحسينات الرئيسية في الكفاءات التقنية وجودة التصنيع، بدأ العديد من مالكي المنازل في جميع أنحاء الولايات المتحدة في النظر إلى الطاقة الشمسية على أنها حل بديل للطاقة، ولكن لم يقتصر الأمر على هذا فقط، بل دخلت الطاقة الشمسية السوق وحظيت بالعديد من المزايا التي لا يمكن حصرها .
كيف تعمل الطاقة الشمسية
إنها تتم من خلال امتصاص ضوء الشمس عن طريق الخلايا الكهروضوئية ، ومن ثم يتم توليد طاقة التيار المباشر والتي عادة ما يتم تحويلها إلى طاقة تيار متناوب قابلة للاستخدام ، والتي تتدفق من من اللوحات الكهربائية في المنزل ومن ثم يتم توزيعها بهذه الطريقة ، وفي المجمل فإنها تتم من خلال الخطوات الآتية :
- يتم امتصاص الخلايا الكهروضوئية الطاقة الشمسية وتحويلها إلى كهرباء .
- يعمل العاكس الشمسي على تحويل الكهرباء الناتجة من وحدات الطاقة الشمسية بالتيار المستمر إلى كهرباء يمكن الاعتماد عليها في معظم الأجهزة المنزلية .
- وبالتالي، يتم توصيل الكهرباء في جميع أنحاء المنزل وتصبح وسيلة لتشغيل مختلف الأجهزة الإلكترونية .
- تعمل أيضًا على تغذية الكهرباء الزائدة التي تتم الحصول عليها من الألواح الشمسية .
كيف تعمل الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء
بشكل عام، تتألف الوحدة الشمسية القياسية، والتي تسمى أيضًا اللوحة الشمسية، من طبقة من خلايا السيليكون، وتحتوي على غطاء من الزجاج وإطار من المعدن، بالإضافة إلى العديد من الأسلاك المختلفة التي تستخدم كوسيلة لتدفق خلايا السيليكون .
بالنسبة إلى السيليكون فإنه عبارة عن مادة غير معدنية تتميز بأن بها الكثير من الخصائص التي تميزها على غيرها من المواد والذي يعتبر هو الذرة رقم 14 بالنسبة إلى الجدول الدوري ، ولديها الإمكانية على أن تقوم بإمتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء ، وعند حدوث التفاعل مع الخلية التي توجد في هذا المعدن فإنه يكون سبب في تحريك الخلايا الإلكترونية والتي تكون سبب في بدأ تدفق التيار الكهربائي والذي يعرف بإسم (( التأثير الكهروضوئي )) .
ما هو التأثير الكهروضوئي
إن توليد الكهرباء من خلال استخدام الألواح الشمسية هي التي يطلق عليها التأثير الكهروضوئي ، وهذه الطريقة ليست وليدة اليوم ولكن تم الكشف عنها منذ العديد من السنوات ، وأول مرة تم استخدامها بها كان ذلك في عام 1839 ، والذي قام باكتشافه هو إدموند بيكريل ، ويطلق عليها إسم أشباه الموصلات حيث أنها تعتبر وسيلة يمكن من خلالها توليد تيار كهربائي بمجرد التعرض إلى تأثير أشعة الشمس ، وتعمل من خلال الخطوات الآتية :
- تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية الإشعاع الشمسي باستخدام السيليكون .
- عندما تتفاعل خلايا الشمس مع السيليكون، يتحركان مما يسبب تدفق التيار الكهربائي .
- يتم تغذية الأسلاك بالتيار الكهربائي المباشر وتوجيهه إلى عاكس شمسي لتحويله إلى تيار متناوب .
مميزات الطاقة الشمسية
تتمتع الطاقة الشمسية بأهمية كبيرة، ولذلك يوجد لها العديد من الاستخدامات المتنوعة، ويتضمن ذلك ميزات مثل
مصدر للطاقة المتجددة
على الرغم من كثرة الفوائد التي تميزها إلا أن أهم شيء هو أن الطاقة الشمسية هي بالفعل مصدر طاقة متجددة ، حيث يمكن تسخيرها في جميع مناطق العالم ومتوفرة كل يوم لا يمكننا أن تنفد الطاقة الشمسية ، على عكس بعض مصادر الطاقة الأخرى ، ستكون الطاقة الشمسية متاحة طالما لدينا الشمس .
خفض فواتير الكهرباء
إن هذا النوع من الطاقة له القدرة على أن يلبي بعض احتياجاتك من الطاقة بالكهرباء التي يولدها نظامك الشمسي ، فإن هذا سوف يكون سبب في أن تنخفض فواتير الطاقة لديك ، يعتمد المبلغ الذي ستدخره في فاتورتك على حجم النظام الشمسي والكهرباء أو استخدام الحرارة ، بالإضافة إلى أنه لن تقوم بتوفير فاتورة الكهرباء فحسب بل هناك أيضًا إمكانية لتلقي مدفوعات مقابل فائض الطاقة الذي تقوم بتصديره مرة أخرى إلى الشبكة ، إذا كنت تولد كهرباء أكثر مما تستخدم (مع الأخذ في الاعتبار أن نظام الألواح الشمسية لديك متصل بالشبكة) .
تعدد الاستخدامات
يمكن استخدام الطاقة الشمسية لأغراض متنوعة فإنه يمكنك توليد الكهرباء أو الحرارة ، كذلك يمكن يمكن استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء في المناطق التي لا تتوفر فيها شبكة الطاقة ، ولتقطير المياه في المناطق ذات إمدادات المياه النظيفة المحدودة ولتشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء ، ويمكن أيضًا دمج الطاقة الشمسية في المواد المستخدمة في المباني .
تكاليف صيانة منخفضة
لا تتطلب أنظمة الطاقة الشمسية عمومًا الكثير من الصيانة، حيث أن الأمر لا يتطلب سوى ابقائها نظيفة نسبيًا ، لذا فإن تنظيفها عدة مرات سنويًا سيفي بالغرض ، إذا كنت في شك ، يمكنك دائمًا الاعتماد على شركات التنظيف المتخصصة ، نظرًا عادة ما يكون العاكس هو الجزء الوحيد الذي يجب تغييره بعد 5-10 سنوات لأنه يعمل باستمرار على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء وحرارة ، كذلك فإن الكابلات تحتاج إلى صيانة لضمان تشغيل نظام الطاقة الشمسية بأقصى قدر من الكفاءة ، لذلك بعد تغطية التكلفة الأولية للنظام الشمسي ، يمكنك توقع إنفاق القليل جدًا على أعمال الصيانة والإصلاح .
دائمة التطور
تتطور صناعة الطاقة الشمسية بشكل مستمر بفضل التقدم في فيزياء الكم وتكنولوجيا النانو، حيث يمكن للاختراعات الجديدة زيادة كفاءة الألواح الشمسية وتضاعف أو حتى ثلاثة أضعاف إنتاج الطاقة الكهربائية لأنظمة الطاقة الشمسية .
محطات الطاقة الشمسية
يمكن تركيب محطات الطاقة الشمسية في أي مكان، وهذا يسهل الحصول على الطاقة الكهربائية في أي وقت .
سلبيات الطاقة الشمسية
بالرغم من أن هذه الطاقة لديها العديد من المزايا التي لا يمكن حصرها، فإنها تحتوي أيضًا على بعض العيوب، والتي تشمل ما يلي:
- تتضمن التكلفة العالية لهذا النظام الألواح الشمسية والعاكس والبطاريات والأسلاك والتركيب .
- – “تعتمد على الطقس، حيث إنها لا تعمل في الأيام التي لا توجد فيها أشعة شمسية، أو أنها تعمل بشكل ضعيف .
- يتطلب تخزين الطاقة الشمسية الكثير من الأموال، وهو مكلف .
- تتطلب وضع الألواح مساحة كبيرة .