أهمية الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، وكذلك استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء. كما سنشرح مميزات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، وسنتحدث أيضًا عن كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل؟ وكل هذا من خلال مقالتنا. تابع معنا.
أهمية الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء
يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية مباشرة باستخدام التقنيات الكهروضوئية. عندما يسقط ضوء الشمس على الوحدات الكهروضوئية، المصنوعة من مواد شبه موصلة، عادة ما تكون بأشكال مختلفة من السيليكون، تتحرر الإلكترونات من روابطها الذرية، مما يجعلها تتدفق، منتجة… تيار كهربائي، وأعلى إنتاج للطاقة الكهروضوئية هو في منتصف النهار عندما تكون الشمس في أعلى نقطة في السماء. يمكن تخزين الطاقة الشمسية المركزة لاستخدامها عند الحاجة إليها، كما هو الحال في محطات الطاقة الشمسية المركزة، ومن بين تطبيقات إنتاج الطاقة الكهربائية. تشمل الطاقة الشمسية ما يلي:
يمكن لسكان المنازل تركيب عدد من الألواح الكهروضوئية لتقليل أو إلغاء تكلفة فواتير الكهرباء الشهرية، ويمكن لمحطات الطاقة الشمسية إنتاج طاقة كبيرة لتزويد عدد كبير من المنازل.
– تستخدم أشباه الموصلات في معظم المنتجات الإلكترونية مثل مكبرات الصوت، وشرائح الكمبيوتر، وآلات حاسبة الجيب.
يمكن إنتاج الطاقة الكهربائية لتزويد الأقمار الصناعية في الفضاء بما فيها أجهزة الراديو والكمبيوتر، حيث أن تكلفة إطلاق هذه الأقمار الصناعية وصعوبة صيانتها سبب في الحاجة إلى الطاقة الشمسية التي تعتبر مصدرا موثوقا به.
استخدامات الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
1- الطاقة الضوئية :
وقد بدأ استخدامه منذ 30 عاماً، ويعتمد على وجود خلايا كهروضوئية مكونة من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى، وهي عبارة عن أشباه موصلات على شكل مربع. وعندما يصلها ضوء الشمس، تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلية بإطلاق إلكترون يولد تيارًا كهربائيًا يمكنه إمداد مبنى بأكمله بالطاقة.
2- الطاقة الحرارية :
هي التقنية التقليدية التي تستخدم فيها العاكسات التي تركز ضوء الشمس لتوليد البخار لتشغيل المولدات الكهربائية. ومن الجدير بالذكر أن تقنيتين تعتمدان على الطاقة الحرارية منتشرتان على نطاق واسع في الأسواق.
تسخير حرارة ضوء الشمس لتسخين غاز الهيليوم أو غاز الهيدروجين أو الصوديوم السائل لتكوين غاز مضغوط أو بخار لتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء.
توجيه المرايا التي تعكس أشعة الشمس إلى برج كبير يحتوي على سوائل، والتي تتحول إلى بخار يحرك التوربينات وبالتالي توليد الكهرباء.
مميزات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية
1- آمن وآمن وموثوق ولا يحتاج إلى صيانة.
2- فعالة ومجدية اقتصادياً لإضاءة المناطق النائية.
3- مرنة. ويمكن زيادة حجم نظام الخلايا الشمسية حسب الحاجة في المستقبل.
4- مناطق الإضاءة المعزولة عن الشبكة.
5- توفير محطات اتصالات عن بعد.
6- ضخ المياه لري المحاصيل الزراعية.
7- إنارة المنازل السكنية.
8- إنارة الشوارع والطرق.
9- الطاقة الشمسية مستدامة. كما أنها متجددة، أي أنها طاقة لا تنضب. إنه مصدر طاقة طبيعي ويمكن استخدامه لتوليد أشكال أخرى من الطاقة. يمكننا استخدامه كوقود للسيارات، أو تسخين المياه به، أو إضاءة منازلنا به.
10- باستخدام الألواح الشمسية، يمكننا توليد الكهرباء من مصدرنا الخاص، وبالتالي سيسمح لنا بالتخلي عن شبكة الكهرباء العامة. بمعنى آخر، لن نحتاج إلى شركات الكهرباء لتوفير الطاقة الكهربائية، ولن نضطر إلى دفع فواتير الكهرباء.
11- الحصول على الطاقة الشمسية لن يتطلب الكثير من أعمال الصيانة فيما بعد، حيث سيتم تركيب الألواح أو الأحواض الشمسية مرة واحدة، ومن ثم ستعمل بأكبر كفاءة ممكنة، ولم يبق لنا سوى القليل لنقوم به للحفاظ على انتظامها عملية.
12- الطاقة الشمسية منتج طاقة صامت. لا تسبب ألواح الخلايا الشمسية أي ضجيج عندما تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.
13- محطات الطاقة الشمسية والألواح الشمسية في المنازل لا تسبب أي انبعاثات ولا تسبب أي تأثير ضار على البيئة.
كيف تعمل الطاقة الشمسية للمنازل؟
– من خلال الألواح الشمسية تمتص الخلايا الكهروضوئية ضوء الشمس، وتولد طاقة التيار المباشر (DC)، ومن ثم تحويلها إلى طاقة تيار متناوب (AC) قابلة للاستخدام بمساعدة تقنية العاكس.
– تتدفق طاقة التيار المتردد عبر اللوحة الكهربائية بالمنزل ويتم توزيعها وفقًا لذلك.
– الخلايا الكهروضوئية تمتص طاقة الشمس وتحولها إلى كهرباء DC.
– يقوم العاكس الشمسي بتحويل طاقة التيار المستمر من الوحدات الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد، والتي تستخدمها معظم الأجهزة المنزلية.
– تتدفق الكهرباء عبر منزلك، مما يؤدي إلى تشغيل الأجهزة الإلكترونية. يتم تغذية الكهرباء الزائدة التي تنتجها الألواح الشمسية إلى الشبكة الكهربائية.
– تتكون اللوحة الشمسية القياسية (المعروفة أيضًا باسم الوحدة الشمسية) من طبقة من خلايا السيليكون، وإطار معدني، وغطاء زجاجي، وأسلاك مختلفة للسماح بتدفق التيار من خلايا السيليكون.
السيليكون الذري هو مادة غير معدنية لها خصائص موصلة تسمح لها بامتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء.
– عندما يتفاعل الضوء مع خلية السيليكون، فإنه يتسبب في حركة الإلكترونات، مما يتسبب في بدء تدفق التيار الكهربائي.
– يُعرف هذا باسم “التأثير الكهروضوئي”، ويصف الوظيفة العامة لتقنية الألواح الشمسية.
– التأثير الكهروضوئي، ويتلخص علم توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية في التأثير الكهروضوئي.
– تم اكتشافه لأول مرة في عام 1839 على يد إدموند بيكريل ويمكن اعتباره بشكل عام خاصية لبعض المواد (المعروفة باسم أشباه الموصلات) تسمح لها بتوليد تيار كهربائي عند تعرضها لأشعة الشمس.
تتم العملية الكهروضوئية من خلال خطوات مبسطة في كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل. تمتص خلايا السيليكون الضوئية الإشعاع الشمسي. عندما يتفاعل ضوء الشمس مع خلية السيليكون، تبدأ الإلكترونات في التحرك، مما يتسبب في تدفق التيار الكهربائي، وتلتقط الأسلاك هذا التيار الكهربائي المباشر وتغذيه. (DC) إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متردد (AC).