كيف تعمل الطاقة الشمسية

نظرًا لاهمية الطاقة الشمسية وانخفاض تكلفتها في السنوات الأخيرة جنبًا 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 أنه تم دخول الطاقة الشمسية إلى السوق وكان لها الكثير 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 الأمر من خلال امتصاص الخلايا الكهروضوئية إلى الطاقة الشمسية ومن ثم تقوم بتحويلها إلى كهرباء .
• ومن ثم يأتي دور العاكس الشمسي والذي يعمل على تحويل الكهرباء التي تعمل في التيار المستمر من وحدات الطاقة الشمسية إلى كهرباء والتي يتم الاعتماد عليها في معظم الأجهزة التي توجد في المنزل .
• ومن ثم فإن الكهرباء تسير في جميع أنحاء المنزل وتكون وسيلة يمكن من خلالها تشغيل الأجهزة الإلكترونية المختلفة .
• وكذلك فإنها تعمل على تغذية الكهرباء الزائدة التي يتم الحصول عليها من الألواح الشمسية .

كيف تعمل الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء

بشكل عام فإن اللوحة الشمسية القياسية والتي يطلق عليها إسم الوحدة الشمسية فإنها تتكون من طبقة من خلايا السيليكون وتحتوي أيضًا على غطاء من الزجاج وعلى إطار من المعدن ، هذا بجانب أنه يوجد به الكثير من الأسلاك المختلفة والتي تعتبر وسيلة 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 السيليكونية الإشعاع الشمسي .
• عندما يبدأ التفاعل ما بين خلايا الشمس والسيلكون فإنها تعتبر سبب في التحرك مما يكون سبب في تدفق التيار الكهربائي .
• بعد ذلك تلتقط الأسلاك وتغذي هذا التيار الكهربائي المباشر إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متناوب . [1]

مميزات الطاقة الشمسية

إن اهمية الطاقة الشمسية كبيرة ؛ لهذا السبب فإن لها الكثير من الاستخدامات ، ومن ضمن مميزات الطاقة الشمسية ما يلي :

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

تتقدم التكنولوجيا في صناعة الطاقة الشمسية باستمرار ، يمكن للابتكارات في فيزياء الكم وتكنولوجيا النانو أن تزيد من فعالية الألواح الشمسية ومضاعفة أو حتى ثلاثية المدخلات الكهربائية لأنظمة الطاقة الشمسية .

محطات الطاقة الشمسية

يمكن أن يتم تركيب محطات الطاقة الشمسية في أي مكان وهذا يسهل أن يتم الحصول على الطاقة الكهربائية في أي وقت .

سلبيات الطاقة الشمسية

كما أن هذه الطاقة يوجد لها الكثير من المزايا التي لا يمكن حصرها فإن لها عيوب أيضًا ، والتي تتمثل فيما يلي :

• بالنسبة إلى التكلفة لهذا النظام فإنها مرتفعة للغاية والتي تتمثل في الألواح الشمسية والعاكس والبطاريات والأسلاك والتركيب .
• تعتمد على الطقس أي أنه في الأيام التي لا يوجد بها أشعة الشمس فإنها لا تعمل أو أنها تعمل بشكل ضعيف .
• بالنسبة إلى تخزين الطاقة الشمسية فإنه يتطلب الكثير من الأموال .
• تطلب مساحة كبيرة حتى يتم وضع الألواح بها . [2]