توليد الكهرباء من طاقة الشمس و مكونات توليد الطاقة الشمسية
المحتويات
يتساءل الكثير من المواطنين عن طرق توليد الكهرباء من طاقة الشمس وهذا ماسنوضحه لكم خلال موضوعنا هذا عبر موقع الطاقة الذكية عن كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، والتي تعتبر أقل تكلفة من الطاقة التقليدية، مثل: الوقود وغيرها من الموارد الآخرى، تعتبر الشمس مورد صديق للبيئة لما لها من عدة استخدامات ومميزات لتلبية كافة الاحتياجات من الكهرباء بدون عناء أو تكاليف عالية وسنتعرف على الطريقة فتابعونا.
توليد الكهرباء من طاقة الشمس
ذادت استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء وهو ليس أمرًا جديًا على البشر بل إن توليد الكهرباء من طاقة الشمس منذ العصور القديمة، كل ما نحتاجه هو تطوير التكنولوجيا لاستخدامها.
وسنتعرف على طرق استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء من خلال طريقتين:
قوة ضوئية
- تعبتر الطريقة المتبعة منذ القدم وتم اعتمادها وتطويرها منذ سنوات طويلة.
- كما تعتمد هذه الطريقة بشكل أساسي على وجود الخلايا الكهروضوئية.
- تتكون هذه الخلايا من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى.
- عبارة عن أشكال مربعة، وعندما يصل إليها ضوء الشمس، تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلية عن طريق إطلاق إلكترون، فإنه يولد تيارًا كهربائيًا من خلال هذا التيار.
- يمكنك إمداد المباني بالطاقة الكهربائية م من خلال أشعة الشمس.
طاقة حرارية
هناك تقنيتان تعتمدان على الطاقة الحرارية منتشرة في السوق
- الأولي هو استغلال حرارة ضوء الشمس لتسخين غاز الهليوم أو غاز الهيدروجين أو الصوديوم السائل لتكوين الغاز المضغوط أو بخار لتوليد الكهرباء.
- الثانية يتم توجيه المرايا التي تعكس ضوء الشمس إلى برج كبير بداخله سوائل، والتي تتحول إلى لبخار وبالتالي يولد الكهرباء المطلوبة.
توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية الحرارية
- أصبحت استخدامات الطاقة الشمسية كثيرة ومتنوعة ما بين توليد الكهرباء والتدفئة وتسخين المياه.
- وقد تحدثنا عن توليد الكهرباء من خلال الخلايا الشمسية الكهروضوئية.
- ولكن سنتحدث عن توليد الكهرباء من طاقة الشمس حيث توجد عدة تقنيات لتوليد الكهرباء من حرارة الشمس.
تكنولوجيا المكثفات الشمسية ذات القطع المكافئ الدائري:
- يتكون من مرايا عاكسة موضوعة لتشكيل طبق على شكل قطع مكافئ.
- كما تقوم هذه المرايا بتركيز أشعة الشمس في موقد هذا الطبق، حيث يوجد محرك يحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.
أطباق مكافئة للطاقة الشمسية المركزة
- عادةً ما يُطلق على المحرك الحراري المستخدم هنا محرك ستيرلينغ “محرك الاحتراق الخارجي”.
- حيث يتم تأمين الحرارة من مصدر حرارة خارج المحرك ليتم تحويلها داخل المحرك إلى عمل ميكانيكي عن طريق توسيع وتقلص سائل عامل.
- وعادة ما يكون أحد الأنواع من الزيوت الحرارية ومنه إلى الطاقة الكهربائية، وهذه الأنظمة مجهزة بنظام تتبع الشمس للحصول على كفاءة عالية.
تكنولوجيا المكثفات الشمسية الاسطوانية القطع المكافئ:
- تتكون من مرايا أسطوانية مكافئة موضوعة في صفوف متوازية، حيث تركز الأشعة الشمسية في محارقها.
- ويوجد في موقد هذه المرايا أنابيب مفرغة تحتوي على سائل نقل حراري يعمل في درجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية.
- ويتم الاستفادة من الحرارة العالية لسائل العمل من خلال مبادل حراري لإعطاء حرارته للماء.
- والذي يتحول إلى بخار ويمرر هذا البخار على التوربين للدوران وتوليد الكهرباء من الحركة الميكانيكية للتوربين.
تكنولوجيا البرج المركزي:
- تتكون هذه التقنية من مجموعة مرايا موجهة تسمى “هيليوستات” توجه أشعة الشمس إلى برج مركزي.
- كما فوقها جهاز استقبال حراري يكون فيه محلول ملحي بدرجة حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية.
- ثم يتم تمرير هذا المحلول على مبادل حراري لإعطاء حرارته للماء وتحويله إلى بخار وتمرير هذا البخار فوق التوربين لتحويل الطاقة الميكانيكية للتوربين إلى كهرباء.
تقنية البركة الشمسية:
- وهي عبارة عن بركة مياه مالحة تلتقط وتخزن حرارة الشمس، حيث تشكل المياه المالحة بشكل طبيعي تدرجًا وفقًا لدرجة تركيز الملح.
- حيث يكون أقل تركيز للملح في الأعلى وبناءً عليه يتم تكوين ثلاث طبقات في البركة من الطبقة العلوية الطبقة ذات تركيز الملح المنخفض.
- والطبقة الوسطى، لها تركيز ملح تدريجي نحو الأسفل وهذه الطبقة تمنع التبادل الحراري للطبقة السفلية مع الطبقة العلوية والسفلية التي تحتوي على نسبة عالية من الملح.
تعرف على: الواح الطاقة الشمسية المنزلية
مشروع توليد الكهرباء الشمس
بعد ارتفاع استهلاك الكهرباء، يسعى عدد كبير من المواطنين لإنشاء محطة توليد الكهرباء من طاقة الشمس سواء على سطح المنزل للاستخدام الشخصي أو كنوع من الاستثمار.
وهناك مجموعة الخطوات لبناء محطة طاقة شمسية:
- يختار صاحب المشروع إحدى شركة امؤهلة ذات سمعة طيبة بمجال أنظمة الخلايا الشمسية لتصميم المشروع وتجهيز كل متطلبات الخاصة بملف الطلب الخاص بشركة التوزيع.
- تعمل الشركة على إجراء الدراسات اللازمة وتجهيز الملف الفني للمشروع وتوقم بعرضه على إدارة الطاقة المتجددة التابعة لشركة التوزيع التابعة.
- كما تدرس الشركة الموزعة إمكانية ربط أنظمة الخلايا الشمسية بالشبكة في موقع المشروع وإجراء الاختبارات اللازمة وكافة القياسات اللازمة.
- واعتمادها حسب متطلبات الكود الفني خلال أسبوعين على أن يتم ذلك الانتهاء من المشروع خلال مدة لا تتجاوز ستة أشهر من تاريخ الحصول على الموافقة.
- تتعاقد شركة التوزيع مع صاحب المشروع لبدء المشروع وشراء الطاقة المنتجة.
- كما تقوم شركة التوزيع بحضور مندوب عن الشركة المنفذة بمطابقة المشروع مع ما هو مذكور بالملف الفني.
- ثم ربطه بشبكة التوزيع وتركيب العداد والتأكد من سلامة التشغيل وفتح الحساب اسبوع عمل من تاريخ ابلاغ شركة التوزيع بالانتهاء من المشروع.
- كما يتم حساب قيمة الكهرباء المنتجة بواسطة العداد المخصص لذلك، ويصدر شيك مصرفي لصالح المقاول.
- حيث متطلبات تأهيل الشركات للعمل في مجال الخلايا الشمسية بسعات أقل من 500 كيلو وات.
- كما ان السجل التجاري يتضمن نشاط تركيب محطات الطاقة الشمسية.
- كما يتم اعتماد المركز المالي من قبل المحاسب القانوني للشركة.
- وفي حالة عدم مرور أكثر من عام على تأسيس الشركة (شركة حديثة)، يتم عرض مركز مالي افتتاحي.
كيفية توليد الكهرباء من الشمس
تعتمد فكرة توليد الكهرباء من طاقة الشمس على الآلية التي يتم فيها استغلال طاقة الفوتونات المكونة للضوء لإثارة الإلكترونات لأشباه الموصلات، على النحو التالي:
تتكون الخلية الكهروضوئية من المكونات المكدسة والمتعاقبة التالية:
- سطح زجاجي لا يسمح بانعكاس الضوء عليه وهو مصنوع خصيصا لهذا الغرض.
- ايضا تليها رقائق من موصل فائق، مثل النحاس النقي، يعمل كقطب السالب.
- بعد ذلك طبقة من السيليكون مادة شبه موصلة على شكل بلورات سالبة الشحنة مدعمة بالفوسفور.
- بالتالى يتبع ذلك طبقة مثقبة أخرى من السيليكون على شكل بلورات مدعومة من البورون، للحصول على أكبر فرق جهد بينها وبين طبقة السيليكون المدعمة بالفوسفور.
- بعد ذلك، تعمل الأشرطة النحاسية الأخرى كأنود، ويصبح الكاثود والأنود طرفي توصيل للخلية الكهروضوئية.
الخطوة الثانية: عند سقوط ضوء الشمس أو الضوء على سطح الزجاج، يُسمح للفوتونات بالمرور وعدم الانعكاس، وتتم العملية التالية:
- حيث تثير الفوتونات الإلكترونات في المدار الأخير لذرات السيليكون المدعومة بالفوسفور.
- كما يستقبل سطح السيليكون المدعوم ببورون موجب الشحنة الإلكترونات المهاجرة من السيليكون الفسفوري، ويتحول إلى قطب سالب بعد أن يكون موجبًا.
- ايضا هذه العملية التبادلية لامتصاص الفوتونات، وتحويل القطب الموجب إلى قطب سالب، والقطب السالب إلى قطب موجب، وهكذا، يتدفق التيار الكهربائي من الخلية إلى سطحي النحاس المتصلين بالكاثود والأنود، اللذان يعملان كمحطتين للخلية.
الخطوة الثالثة:
- التيار الناتج عن الخلايا هو تيار ثابت في اتجاه موحد وهذا التيار غير مناسب لبناء المنازل، أو الاستهلاك الصناعي.
- وبالتالي يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار متردد باستخدام العاكس الكهربائي.
- وللحصول على التيار المتردد أكبر كمية من التيار الكهربائي، يتم توصيل عدة خلايا ضوئية معًا.
تعرف على: سعر لوح الطاقة الشمسية
مكونات توليد الطاقة الشمسية
تعتمد فكرة توليد الكهرباء من طاقة الشمس على عدة عوامل نلخصها في الآتي:
مساحة الخلية:
- كلما كبرت مساحة الخلية، زادت المساحة المعرضة للضوء.
- وبالتالي زادت كمية الفوتونات الممتصة، والتي تتحول إلى طاقة كهربائية.
شدة الإضاءة:
- تتبع شدة الإضاءة قوة تيار الفوتونات المترافقة، أو التي تتكون من الضوء، والتي تعتمد عليها الخلايا في توليد الطاقة.
- مما يؤدي بشكل مباشر إلى زيادة تدفق التيار الكهربائي.
مدة الإضاءة:
- يعني استمرار الضوء لأطول فترة ممكنة وزيادة كمية الفوتونات التي تسقط على الخلايا الكهروضوئية.
- والتي يتبعها بالضرورة زيادة في الطاقة الكهربائية التي تولدها الخلية الكهروضوئية.
نوع الخلية:
- هناك العديد من أنواع الخلايا الكهروضوئية التي تستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية.
- وتختلف هذه الخلايا فيما بينها في قدرتها على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
- تعرفنا على تقنيات وطرق توليد الكهرباء من طاقة الشمس وبعض من الاجراءات التي يجب اتباعها من أجل انشاء مشروع مميز مثل محطة لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية وهذا قد وضحنا لكم كل ماعليك قراءة تلك التعليمات.
