يواجه العالم أزمة طاقة عالمية. مئات الملايين من الناس ما زالوا يفتقرون إلى الحصول على الطاقة الكافية بالكامل. لحسن الحظ ، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي واحدة من أكثر الحلول الواعدة لهذه الأزمة التي نواجهها - ولكن كيف تعمل؟ وما هي الأنواع المختلفة من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتاحة؟
جدول المحتويات
ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
ثلاثة أنواع من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
ورقة الغش لاختيار أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
كانت الأنظمة الكهروضوئية موجودة منذ التسعينيات وتزايدت شعبيتها كبديل طاقة متجددة مصدر. تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية طاقة الشمس لتحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء. تتكون من واحد أو أكثر الألواح الشمسية والمكونات الأخرى مثل العاكس أو جهاز التحكم أو نظام التركيب أو البطاريات. يمكن استخدام الأنظمة الكهروضوئية كتطبيقات قائمة بذاتها أو أنظمة متصلة بالشبكة ، ويختلف حجمها من أنظمة الأسطح إلى محطات التوليد واسعة النطاق ، اعتمادًا على كمية الكهرباء المطلوبة ومقدار المساحة المتاحة للتركيب.
أنظمة الطاقة الشمسية والأنظمة الكهروضوئية
الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة نظيف ومتجدد يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء. إنه مورد وفير ولا ينضب لأنه يأتي من الشمس. فقط ساعة واحدة، فإن ضوء الشمس الذي يضرب سطح الأرض يكفي لتشغيل جميع احتياجات الطاقة البشرية لمدة عام كامل. يسمى ضوء الشمس أيضًا بالإشعاع الشمسي ويتكون من الفوتونات. الخلايا الضوئية تلتقط هذا الإشعاع وتحوله إلى إلكترونات تتحرك استجابة لشبكة كهربائية داخلية ، وتنتج الكهرباء في هذه العملية.
المكونات الرئيسية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
المكونات الأربعة الرئيسية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي الألواح الشمسية ، والمحولات ، والكابلات ، وبطاريات التخزين.
الألواح الشمسية
تشير الألواح الشمسية هو الجزء الأكثر أهمية في النظام الكهروضوئي ، ويتكون من العديد من الخلايا المصنوعة من مواد شبه موصلة مثل السيليكون البلوري. عندما يضرب ضوء الشمس اللوحة ، فإنه يحرر الإلكترونات من الذرات في مادة أشباه الموصلات. ينتج عن ذلك الكهرباء ، والتي يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة الكهربائية أو إعادة شحن البطاريات.
لحام انفرتر
العاكسون هي عنصر أساسي في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. يقومون بتحويل التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى تيار متناوب (AC) ، وهو نوع الكهرباء المستخدمة من قبل معظم الأجهزة المنزلية والمصانع المتعطشة للطاقة.
الكابلات
الكابلات جزء لا يتجزأ من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. يربط بين مكونات الدائرة ويعمل كقناة حيث تنتقل الكهرباء. الأسلاك والكابلات الكهروضوئية مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم ، وكلاهما موصلين ممتازين للكهرباء.
بطاريات
تلعب البطاريات دورًا حيويًا في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. يقومون بتخزين الطاقة الكهربائية الناتجة عن المصفوفات الشمسية لتوفير الطاقة للحمل في أي وقت. تتكون البطاريات التي تدعم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل أساسي من حمض الرصاص أو النيكل الكادميوم أو الليثيوم.
ثلاثة أنواع من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
مع وجود العديد من الخيارات لتسخير طاقة الشمس ، قد يكون من الصعب الحصول على مصدر نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المناسب. لكن لا تقلق! سيحلل هذا القسم الأنواع الثلاثة الرئيسية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، بحيث يمكن للشركات مقارنتها بسهولة ومعرفة أيهما أفضل لاحتياجاتهم.
أنظمة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة
تعد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصلة بالشبكة خيارًا ممتازًا للمستخدمين في المناطق التي تدعم شراء كهرباء الشبكة ، خاصة في المناطق التي تتمتع ببنية تحتية أفضل للشبكة ، حيث تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى تيار متردد وتستخدم شبكة المرافق لموازنة أي تقلبات في الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح الأنظمة الكهروضوئية على الشبكة للمستهلكين بتعويض فواتير الكهرباء عن طريق إعادة توجيه أي فائض من الطاقة إلى الشبكة عندما ينتج النظام الكهروضوئي طاقة أكثر من احتياجاتهم المنزلية.
في حين أن هذا النوع من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية أقل تكلفة من الأنواع الأخرى ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يوفر أي حماية من الانقطاع ؛ لذلك فهي مناسبة بشكل أفضل للمنازل التي لديها بالفعل مصادر طاقة احتياطية جيدة. على سبيل المثال ، 5 كيلو واط النظام الشمسي على الشبكة هو خيار رائع للاستخدام المنزلي والتجاري. تتميز المصفوفات الكهروضوئية بكفاءة عالية تبلغ 17٪ ومقاومة ممتازة للحمل الميكانيكي. علاوة على ذلك ، تم تجهيز العاكس الشمسي بحماية من الشحن الزائد ووظيفة فصل الجهد المنخفض ، مما يضمن تخزين الطاقة بكفاءة وجودة النقل.
أنظمة الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة ، والمعروفة أيضًا باسم الأنظمة الكهروضوئية المستقلة ، مستقلة عن شبكة المرافق ومناسبة للمناطق الريفية والمناطق التي تعاني من نقص شديد في الطاقة يصعب توصيلها بأنظمة الشبكة. وهي تأتي في شكلين: أنظمة طاقة التيار المستمر وأنظمة طاقة التيار المتردد.
يستخدم نظام DC ملف محول DC-DC لتحويل جهد الألواح الشمسية من قيمته الأصلية إلى المستوى المناسب للاستخدام في أحمال التيار المستمر. من ناحية أخرى ، يستخدم نظام تكييف الهواء العاكس لتحويل الجهد الكهروضوئي إلى تيار كهربائي منزلي قياسي. يمكن أيضًا استخدام محولات DC-DC في أنظمة التيار المتردد لتقليل عدد الألواح الشمسية المطلوبة.
على سبيل المثال ، ملف 5 كيلو واط نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية يشمل العاكس الشمسي خارج الشبكة DC-AC ، وحدة تحكم الشحن ، بطارية ليثيوم 5 كيلو واط في الساعة، و 12 وحدة من الألواح الشمسية 450 واط. هذا النظام رائع للمنازل في المواقع البعيدة دون الوصول إلى طاقة الشبكة. ومع ذلك ، يجب أن يدرك المستهلكون أن هذا النوع من الأنظمة الكهروضوئية سيتطلب صيانة دورية ، بما في ذلك فحص المحطات بحثًا عن التآكل وفحص مستوى الإلكتروليت في خلايا البطارية.
أنظمة الطاقة الكهروضوئية الهجينة
أنظمة الطاقة الكهروضوئية الهجينة ، مثل 10 كيلوواط - 30 كيلو واط بنوك النظام الشمسي، هي الأنسب للمواقع الصناعية والتجارية مثل المدارس والمستشفيات وما إلى ذلك في المناطق النائية والمتطورة ذات الوصول المحدود إلى الشبكة ، لأنها تضم مصادر طاقة أخرى مثل توربينات الرياح ومولدات الديزل. يتم إقران هذه الأنظمة الهجينة مع بطاريات الليثيوم لتخزين الطاقة الزائدة ، وضمان عدم إهدارها.
تشمل مزايا استخدام الأنظمة الهجينة القدرة على توليد ما يكفي من الكهرباء حتى في حالة فشل أحد المصادر أو عدم توفره. يمكن أن توفر هذه الأنظمة الطاقة حتى عندما لا تكون الشمس مشرقة أو لا تهب الرياح. هذا اعتبار أساسي للمناطق التي تعاني من فصول الشتاء القاسية وفترات طويلة بدون ضوء الشمس. في حين أن فوائد الأنظمة الكهروضوئية الهجينة كثيرة ، إلا أن تركيبها قد يكون مكلفًا ، نظرًا لأنها تتطلب تصميمًا معقدًا ومصادر متعددة للطاقة.
ورقة الغش لاختيار أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
توفر أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية طريقة نظيفة واقتصادية ومستدامة لتوليد الكهرباء للمنازل والمزارع وحتى المستخدمين الصناعيين والتجاريين الكبار مثل المصانع والمدارس والمستشفيات ومراكز التسوق. يتم تصنيف الأنظمة الكهروضوئية إلى 3 أنواع رئيسية: الأنظمة الكهروضوئية على الشبكة ، والأنظمة الكهروضوئية خارج الشبكة ، والأنظمة الكهروضوئية الهجينة. يعتمد اختيار النظام على عدة عوامل مثل موقع المستخدم وميزانيته واحتياجاته من الطاقة.
لذلك هناك لديك! دورة مكثفة في أساسيات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. هل أنت مستعد للتحول من مصادر الطاقة التقليدية إلى الطاقة الشمسية؟ إذا كان الأمر كذلك ، فتحقق من أنها فعالة من حيث التكلفة الأنظمة الكهروضوئية لبداية سريعة!
