إن كنت من المهتمين بمصادر الطّاقة المتجدّدة وبالتّحديد الطّاقة الشّمسيّة فأنت أيضا ستكون على قدر من الاهتمام لمعرفة كيف تعمل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء.
تعمل تقنيّات الطّاقة الشّمسيّة على تحويل ضوء الشّمس إلى طاقة كهربائية؛ إما من خلال الألواح الكهروضوئيّة (PV) أو من خلال المرايا الّتي تركّز الإشعاع الشّمسي؛ ليمكن استخدام هذه الطّاقة لتوليد الكهرباء أو تخزينها في بطّاريات.
لكن، هل كنت تعلم أنّ كميّة ضوء الشّمس الّتي تضرب سطح الأرض في ساعة ونصف تكفي للتّعامل مع استهلاك الطّاقة في العالم بأكمله لمدّة عام كامل؟!
إلّا أنّه لم نستطع بعد إنتاج ألواح قادرة على الاستفادة من الأشعّة الشّمسيّة بشكل كامل.
ما هو الإشعاع الشّمسي
الإشعاع الشّمسي هو ضوء يُعرّف أيضاً بالإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الشّمس، حيث تعتبر مفاعل نووي نشط بشكل دائم.
بينما يتلقى كلّ موقع على الأرض البعض من ضوء الشّمس على مدار العام؛ تختلف كمّيّة الإشعاع الشّمسي الّتي تصل إلى أيّ بقعة واحدة على سطح الأرض. تلتقط تقنيّات الطّاقة الشّمسيّة هذا الإشعاع وتحوّله إلى أشكال مفيدة من الطّاقة.
في الإمتياز، نوفّر الألواح الشّمسيّة الّتي تتيح لكم تأمين مصدر بديل ومتجدّد من الطّاقة الكهربائيّة المتعدّدة الاستخدام، ولكن إذا كنت تتساءل كيف تعمل هذه الألواح فتابع القراءة لتعرف أكثر.
آلية عمل ألواح الطّاقة الشّمسيّة
ببساطة، تعمل الألواح الشّمسيّة عن طريق السماح للفوتونات أو جزيئات الضّوء بتحرير الإلكترونات من الذرّات، مما يؤدّي لتوليد تدفّق كهربائيّ.
تتكون الألواح في الواقع من العديد من الوحدات المصغّرة (الخلايا الكهروضوئيّة) أي أنّها تحول ضوء الشّمس إلى كهرباء؛ الكثير من هذه الوحدات المترابطة معاً تشكّل لوحاً شمسياً.
ما هي مكوّنات الخليّة الكهروضوئيّة؟
كل خليّة كهروضوئيّة عبارة عن صفيحة مكوّنة من شريحتين من مادّة شبه موصلة. الخلايا الكهروضوئيّة تتكون عادةً من السّيليكون وهي نفس المادة المستخدمة في الإلكترونيّات الدّقيقة للعمل.
آليّة عمل الخلايا الكهروضوئيّة
تحتاج الخلايا الكهروضوئيّة إلى إنشاء مجال كهربائيّ يشبه إلى حدٍّ كبير المجال المغناطيسيّ، الّذي يحدث بسبب الأقطاب المتقابلة، حيث ينشأ المجال الكهربائيّ عندما يتمّ فصل الشّحنات المعاكسة.
لنحصل على هذا المجال، نقوم “بتنشيط” السّيليكون بمواد أخرى، مع إعطاء كلِّ شريحة شحنة كهربائيّة موجبة أو سالبة.
على وجه التحديد، نقوم بزرع الفوسفور في الطّبقة العليا من السّيليكون، الّتي تضيف إلكترونات إضافيّة بشحنة سالبة إلى تلك الطّبقة.
وفي الوقت نفسه، تحصل الطّبقة السفليّة على جرعة من البورون، ممّا ينتج عنه إلكترونات أقل، أو شحنة موجبة.
كلّ هذا يضاف إلى مجال كهربائيّ عند التقاطع بين طبقات السّيليكون.
بعد ذلك، عندما يطلق الفوتون إلكترونًا حراً، فإنّ المجال الكهربائيّ سيدفع هذا الإلكترون خارج تقاطع السّيليكون.
يقوم مكوّنان آخران للخليّة بتحويل هذه الإلكترونات إلى طاقة قابلة للاستخدام.
تجمع الصفائح المعدنيّة الموصلة على جانبي الخليّة الإلكترونات وتنقلها إلى الأسلاك. عند هذه النّقطة، يمكن للإلكترونات أن تتدفّق مثل أيّ مصدر آخر للكهرباء.
كيف تولّد ألواح الطاقة الشمسية الكهرباء؟
تولّد الألواح الشّمسيّة كهرباء تيّار مستمر (DC).
تتدفّق الإلكترونات في اتجاه واحد في الدّارة.
كمثال بطّارية تعمل على تشغيل مصباح كهربائيّ، تتحرّك الإلكترونات من القطب السّالب للبطّاريّة عبر المصباح، وتعود إلى الجانب الإيجابيّ للبطّاريّة.
مع التيّار المتردّد الكهرباء، يتمّ دفع الإلكترونات وسحبها، وعكس اتجاهها بشكل دوريّ، تماماً مثل أسطوانة محرّك السيّارة. تعطي المولدات كهرباء تيّار متردد عندما يتم لفّ ملفّ من الأسلاك حول مغناطيس.
يمكن للعديد من مصادر الطّاقة إنتاجه مثل الغاز أو وقود الديزل أو الطّاقة الكهرومائيّة أو الطّاقة النووية أو الفحم أو الرّياح أو الطّاقة الشّمسيّة.
تستخدم كهرباء التّيار المتردد لشبكات الطّاقة الكهربائيّة في الأردن الّتي تعمل في جميع أنحاء البلاد وتزوّد آلاف المنازل بالطّاقة.
لكن، الألواح الشّمسيّة تولّد كهرباء تيّار مستمر DC)).
إذاً كيف نحصل على تيار مستمر من الكهرباء إلى شبكة التّيار المتردّد؟ الجواب، نستخدم (المحوّل–Inverter).
ما هو (المحوّلInverter-)؟ وما دوره؟
يأخذ المحوّل كهرباء التّيار المستمّر من مجموعة الطّاقة الشّمسيّة ويستخدمها لتوليد كهرباء التّيار المتردّد. المحوّلات تعتبر عقل النّظام. إلى جانب تحويل التّيار المستمر إلى التّيار المتردّد.
فإنّها توفّر أيضاً حماية من الأعطال الأرضيّة وإحصائيّات النّظام، بما في ذلك الجهد والتّيار في دارات التّيار المتردد والمستمر، وإنتاج الطّاقة والحدّ الأقصى لتتبّع نقطة الطّاقة.
سيطرت المحوّلات المركزيّة على صناعة الطّاقة الشّمسيّة منذ البداية. يعدّ إدخال المحولات الدّقيقة أحد أكبر التحوّلات التكنولوجيّة في الصناعة الكهروضوئيّة.
تعمل المحوّلات الصغيرة على تحسين كلّ لوحة شمسيّة على حدا، وليس للنّظام الشّمسيّ الكامل كما تفعل المحوّلات المركزيّة. وهذا يمكِّن كلّ لوحة شمسيّة من الأداء بأقصى الإمكانات. عند استخدام محوّل مركزيّ.
فإنّ وجود مشكلة في أحد الألواح الشّمسيّة (ربّما يكون في الظلّ أو متّسخ) يمكن أن يؤدّي إلى انخفاض أداء المجموعة الشّمسيّة بأكملها.
هناك خيار يجب مراعاته وهو استخدام محوّلات دقيقة على كلّ لوحة في حين إذا كانت إحدى الألواح الشّمسيّة بها مشكلة، فإنّ بقية المجموعة الشّمسيّة ستبقى تعمل بكفاءة.
ألواح الطاقة الشمسية الجديدة
توجّه بعض الخبراء للبحث عن تقنيات جديدة تمكننا من إنتاج الألواح بكفاءة أعلى، أثمرت جهودهم مؤخراً في إنتاج خلايا شمسيّة فائقة النّحافة ومرنة بسمك 1.3 ميكرون فقط حوالي (1/100) من عرض شعرة الإنسان وأخفّ 20 مرّة من ورقة مكتب.
أفاد العلماء في دراسة نُشرت في عام 2016 في مجلة (أورجانيك إلكترونيكس – Organic Electronics)، أنَّ الخلايا في الواقع خفيفة للغاية بحيث يمكنها الجلوس فوق فقاعة صابون، وتستطيع أن تنتج طاقة بنفس قدر كفاءة الخلايا الشّمسيّة القائمة على الزّجاج.
يمكن دمج الخلايا الشّمسيّة الأخفّ والأكثر مرونة مثل هذه في الهندسة المعماريّة أو تكنولوجيا الفضاء أو حتى الإلكترونيّات القابلة للارتداء.
هناك أنواع أخرى من تقنيّات الطّاقة الشّمسيّة بما في ذلك الطّاقة الشّمسيّة الحراريّة والطّاقة الشّمسيّة المركّزة (CSP) الّتي تعمل بطريقة مختلفة عن الألواح الشّمسيّة الكهروضوئيّة، ولكنها جميعها تسخِّر طاقة ضوء الشّمس لتوليد الكهرباء أو لتسخين الماء أو الهواء.
للمزيد من الملعومات حول كيف تعمل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
إذا كان لديك أي سؤال متعلق بـ كيف تعمل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء أو ترغب بطلب استشارة فيمكنك الإتصال بنا على الرقم التالي: 0798495491
كما ويمكنك التواصل معنا من خلال الوتس آب عند الضغط على الزر في الأسفل:
