أهمية الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء وكذلك استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، كما سنوضح مميزات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، وكذلك سنتحدث عن كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل؟، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعوا معنا.
محتويات المقال
أهمية الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء
يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى الطاقة الكهربائية بشكل مباشر باستخدام تقنيات الطاقة الكهروضوئية PV، فعندما تسقط أشعة الشمس على الوحدات الكهروضوئية، والتي تصنع من مواد شبه موصلة تكون في العادة أشكال مختلفة من السيليكون فإنه يتم تحرير الإلكترونات من روابطها الذرية، مما يؤدي إلى تدفقها، وإنتاج تيار كهربائي، ويكون أعلى إنتاج للطاقة الكهروضوئية في منتصف النهار عند وجود الشمس في أعلى نقطة في السماء، ويمكن تخزين الطاقة الشمسية المركزة لاستخدامها عند الحاجة كما في محطات الطاقة الشمسية المركزة، ومن التطبيقات على إنتاج الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية ما يأتي:
– يمكن لسكان المنازل تركيب عدد من الألواح الكهروضوئية للحد أو التخلص من تكلفة فواتير الكهرباء الشهرية، كما يمكن لمحطات الطاقة الشمسية إنتاج طاقة كبيرة لتزويد عدد كبير من المنازل بها.
– تُستخدم أشباه الموصلات في غالبية المنتجات الإلكترونية كمكبرات الصوت، ورقائق الكمبيوتر، والآلات الحاسبة الجيبية.
– يمكن إنتاج الطاقة الكهربائية لتزويد الأقمار الصناعية الموجودة في الفضاء، بما تتضمنه من أجهزة راديو، وأجهزة كمبيوتر، حيث تعدّ تكلفة إطلاق هذه الأقمار وصعوبة صيانتها سبباً في الحاجة إلى الطاقة الشمسية التي تعدّ مصدراً موثوقاً.
استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء
1- الطاقة الضوئية:
المستخدمة منذ 30 عاماً، والتي تعتمد على وجود خلايا كهروضوئية مكونة من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى، وهي أشباه موصلات مربعة الشكل، وعندما تصلها أشعة الشمس تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلية بإطلاق إلكترون يولد تياراً كهربائياً يمكنه أن يمد بناءاً كاملاً بالطاقة.
2- الطاقة الحرارية:
وهي التقنية التقليدية التي تستخدم فيها عاكسات تركز أشعة الشمس لتكوين البخار لتشغيل المولدات الكهربائية، ومن الجدير بالذكر أنه تنتشر في الأسواق تقنيتان تعتمدان على الطاقة الحرارية.
استغلال حرارة أشعة الشمس لتسخين غاز الهيليوم أو غاز الهيدروجين أو الصوديوم السائل لتكوين غاز مضغوط أو بخار لتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء.
توجيه مرايا تعكس أشعة الشمس إلى برج كبير بداخله سوائل، تتحول إلى بخار يدفع التوربينات وبالتالي توليد الكهرباء.
مميزات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية
1- آمنة ومضمونة وموثوقة ولا تحتاج إلى صيانة.
2- فعالة ومجدية اقتصاديا لإنارة المناطق النائية.
3- مرنة؛ يمكن زيادة حجم نظام الخلايا الشمسية حسب الحاجة في المستقبل.
4- إنارة المناطق المعزولة عن الشبكة.
5- تزويد محطات الاتصالات النائية.
6- ضخ المياه لرى المحاصيل الزراعية.
7- إنارة المنازل السكنية.
8- إنارة الشوارع والطرق.
9- الطاقة الشمسية مستدامة، وهي أيضا متجددة أي أنها طاقة لا تنفذ، فهي مصدر طاقة طبيعي ويمكن استخدامه في توليد اشكال أخرى من الطاقة، فيمكننا استخدامها كوقود للسيارات كما يمكن ان نسخن بها الماء او أن نضيء بها بيوتنا.
10- من خلال استخدام الألواح الشمسية يمكننا توليد الكهرباء من مصدرنا الخاص، وبالتالي سيتيح لنا التخلي عن شبكة الكهرباء العامة، وبعبارة أخرى، لن نكون محتاجين لشركات الكهرباء في توفير الطاقة الكهربائية، كما لن نكون مضطرين لدفع فواتير الكهرباء.
11- الحصول على الطاقة الشمسية لن يتطلب لاحقا الكثير من أعمال الصيانة، حيث سيتم تركيب الألواح أو الاحواض الشمسية مرة واحدة، وبعدها ستعمل بأقصى كفاءة ممكنة، ويبقى لدينا القليل فقط لنفعله للمحافظة على انتظام عملها.
12- الطاقة الشمسية منتج صامت للطاقة، لا تتسبب ألواح الخلايا الشمسية بأية ضوضاء عندما تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.
13- محطات توليد الطاقة الشمسية والألواح الشمسية في المنازل لا تسبب أي انبعاثات ولا تسبب أى أثر ضار على البيئة.
كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل؟
– من خلال الألواح الشمسية عن طريق امتصاص ضوء الشمس الخلايا الكهروضوئية، وتوليد طاقة تيار مباشر (DC)، ثم تحويلها إلى طاقة تيار متناوب قابلة للاستخدام (AC) بمساعدة تقنية العاكس.
– ثم تتدفق طاقة التيار المتردد عبر اللوحة الكهربائية بالمنزل ويتم توزيعها وفقًا لذلك.
– تمتص الخلايا الكهروضوئية طاقة الشمس وتحولها إلى كهرباء DC.
– يقوم العاكس الشمسي بتحويل التيار المستمر من وحدات الطاقة الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد، والتي تستخدمها معظم الأجهزة المنزلية.
– تتدفق الكهرباء عبر منزلك، وتعمل على تشغيل الأجهزة الإلكترونية يتم تغذية الكهرباء الزائدة التي تنتجها الألواح الشمسية للشبكة الكهربائية.
– تتكون اللوح الشمسي القياسي (المعروف أيضًا باسم الوحدة الشمسية) من طبقة من خلايا السيليكون وإطار معدني وغطاء زجاجي وأسلاك مختلفة للسماح للتيار بالتدفق من خلايا السيليكون.
– السيليكون الذري هو مادة غير معدنية لها خصائص موصلة تسمح لها بامتصاص وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.
– عندما يتفاعل الضوء مع خلية سيليكون، فإنه يتسبب في تحريك الإلكترونات، مما يؤدي إلى بدء تدفق التيار الكهربائي.
– يُعرف هذا باسم “التأثير الكهروضوئي”، ويصف الوظيفة العامة لتقنية الألواح الشمسية.
– التأثير الكهروضوئي، يتلخص علم توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية في التأثير الكهروضوئي.
– تم اكتشافه لأول مرة في عام 1839 من قبل إدموند بيكريل ويمكن اعتباره بشكل عام خاصية لبعض المواد (المعروفة باسم أشباه الموصلات) التي تسمح لها بتوليد تيار كهربائي عند تعرضها لأشعة الشمس.
– تعمل العملية الكهروضوئية من خلال خطوات مبسطة في كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل، تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية السليكونية الإشعاع الشمسي، عندما تتفاعل أشعة الشمس مع خلية السيليكون، تبدأ الإلكترونات في التحرك ، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي، وتلتقط الأسلاك وتغذي هذا التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متناوب (AC).
