أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية

أنظمة إنتاج الكهرباء، حيث تعد الطاقة الشمسية من أنواع الطاقات المتجددة والنظيفة التي يمكن تحويل من خلالها أشعة الشمس والتي تعد بمستقبل واعد لإنتاج الكهرباء في المستقبل، كما يمكن تحويل الإشعاع الكهروضوئي الناتج من أشعة الشمس إلى كهرباء، ولمعرفة أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية تابع مقالنا هذا أو تواصل معنا عن طريق موقع الطاقة الذكية.

فوائد الطاقة الشمسية من خلال أنظمة إنتاج الكهرباء

قبل الحديث عن أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية لا بد من معرفة فوائد الطاقة الشمسية والتي تتمثل في الآتي:-

• تعتبر الطاقة الشمسية مصدر متجدد لا ينفذ كباقي المصادر الأخرى بل يتوفر كل يوم في جميع أنحاء العالم.
• يمكن الاستفادة من الطاقة الشمسية لمدة تصل إلى5  مليارات عام على الأقل، إلى أن ينتهي عمر الشمس المتبقي المحدد من قبل العلماء.
• يمكن استبدال مصادر الطاقة التي يستخدمها الإنسان بمصادر الطاقة المتجددة التي يولدها النظام الشمسى.
• التقليل من فواتير الكهرباء المترتبة عن استهلاك الكهرباء حيث تعتمد قيمة الفواتير على كمية الكهرباء المستهلكة.
• كلما زاد حجم النظام الشمسي قل استخدام مصادر الطاقة الأخرى المنتجة للكهرباء وبالتالي تقل قيمة الفواتير المترتبة. 
• تستخدم الطاقة الشمسية في تطبيقات أخرى غير توليد الكهرباء كعمل تقطير للمياة في المناطق التي تفتقر إلى الماء النظيف.
• يمكن استخدام الطاقة الشمسية في تشغيل الأقمار الصناعية الموجودة في الفضاء.
• لا تحتاج الأنظمة المخصصة للطاقة الشمسية إلى الكثير من الصيانة، فيكفي تنظيفها بنفسك مرة واحدة كل عام  أو تنظيفها عن طريق الشركات المتخصصة في ذلك.
• تعمل الطاقة الشمسية على تقليل استخدام الوقود العضوي الضار بالبيئة.
• حفظ المياه والحد من تلوث الهواء.
• تعمل على إبطاء عملية تغيير المناخ، وتقليل إنبعاث الكربون المضر بالبيئة.

معيقات استخدام الطاقة الشمسية

توجد بعض المعيقات التي لا يمكن الاعتماد عليها بشكل رئيسي عند استخدام أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية , ومنها:-

• إنشاء أنظمة الطاقة الشمسية يتطلب عدد من الألواح وأدوات للتركيب ورسوم للعمالة وغيرها من المستلزمات الخاصة بالنظام الشمسي المنشأ والذي يكلف الكثير من المال، مما لا يمكن لبعض الأسر تحمل تكاليف المشروع دون اللجوء إلى القروض البنكية.
• تحتاج الأنظمة الشمسية إلى الإشعاع الكهروضوئي المنبعث من أشعة الشمس لكي تتمكن من العمل، فلا تستطيع الأنظمة الشمسية العمل على توليد الكهرباء خلال فترة الليل، فإما أن يعتمد المستخدم على مصادر أخرى للطاقة أو يستخدم ألواح تحتوي على بطاريات احتياطية تعمل على تخزين الطاقة الشمسية لاستخدامها أثاء فترة الليل، وهذه البطاريات اختيارية لا تأتي مع جميع الأنظمة.
• يحتاج تركيب الألواح الشمسية لتوفير مساحة كافية وكبيرة لذلك، فكلما زاد حجم الاستهلاك المستخدم زادت عدد الألواح وبالتالي لا بد من توافر مساحة أكبر لاحتواء جميع هذه الألواح.
• اختيار الموقع المناسب لتركيب النظام الشمسي حيث تختلف شدة الأشعة الشمسية من مكان لآخر.
• فيوجد بعض أجزاء من العالم لا تظهر فيها الشمس لعدة أيام في فصل الشتاء مما تتعرض لمشكلة عدم التزويد الكهرباء اللازمة، وكذلك حدوث ظاهرة كسوف الشمس يؤثر على عمل مولدات الطاقة الشمسية.

تعرف على: منظومة الطاقة الشمسية 

مجالات استخدامات الطاقة الشمسية

والتي تتمثل في الآتي:

أنظمة الطاقة الشمسية بالتسخين

• تستخدم تقنيات هذه الأنظمة للطاقة الحرارية المنبعثة من الشمس والتي يمكن استخدامها في تسخين المياه وتدفئة المنشآت العامة والسكنية والتجارية والصناعية.
• تعتبر هذه الأنظمة أفضل الحلول البديلة عن استخدام الغاز الطبيعي أو الكهرباء.
• تتكون هذه الأنظمة من ثلاثة عناصر رئيسية وهي الأنابيب المعزولة والمجمع الرئيسي وخزان المياه الساخنة.
• تتضمن هذه الأنظمة بعض الأدوات الاختيارية كوحدات التحكم الإلكترونية ونظام الحماية من تجمد المياه وخاصًة في الأماكن التي يكون بها المناخ باردًا.
• تقوم هذه الأنظمة بتوفير حرارة داخلية مناسبة بطريقة التدفئة الشمسية النشطة والتي تتم عن طريق تدوير الغاز أو الماء الساخن باستخدام مضخة أو مروحة.
• يمكن لهذه الأنظمة أيضًا توفير حرارة داخلية عن طريق انتقال الحرارة بشكل مباشر داخل المبني بطريقة طبيعية دون استخدام طاقة خارجية وذلك عن طريق ما يعرف بطريقة التسخين الشمسي السلبي.

أنظمة الطاقة الشمسية المركزة

• تعتمد هذه الأنظمة على استخدام المرايا والعدسات التي تستخدم في عمل تركيز كمية كبيرة من أشعة الشمس في بقعة صغيرة محددة، ومن ثم يتم تحويل الطاقة الشمسية المجمعة إلى حرارة.
• تتكون أنظمة الطاقة الشمسية المركزة من ثلاث وحدات رئيسية وهي:-
• المجال الشمسي: الذي يعمل على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية.
• خزان الحرارة: الذي يقوم بتخزين الطاقة الحرارية عن طريق استخدام الملح المصهور كوسيط لتخزين الحرارة.
• وحدة إنتاج الطاقة: ويستخدم فيها توربينات بخارية تعمل على البخار الناتج من الإشعاع الشمسي المستخدم في توليد الطاقة الكهربائية.

أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية

• تعرف أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية بأنظمة الطاقة الكهروضوئية.
• أيضاً التي تعتبر من أكثر الاستخدامات الشائعة للطاقة الشمسية.
• عند تعرض هذه الألواح لأشعة الشمس تقوم هذه الخلايا بامتصاص الطاقة الكهروضوئية من الشمس.
• تعمل الطاقة الممتصة على توليد شحنات كهربية تتحرك بسرعة نتيجة استجابها للمجال الكهربي الداخلي للخلايا مما يعمل على تدفق الكهرباء.
• تتكون هذه الأنظمة من ألواح شمسية تصنع من مواد شبه موصلة مثل السيليكون.
• عند تعرض المواد شبه الموصلة للإشعاع الشمسي تقوم الطاقة الشمسية بتحفيز الإلكترونات على التدفق.
• كذلك الابتعاد عن أنوية ذرتها، مما يجعلها تتحرك في المادة شبه الموصلة ومن ثم توليد الكهرباء.
• يمكن استخدام الكهرباء المولدة بشكل مباشر أو تخزينها في بطاريات لحين الحاجة لاستخدامها.
• تعرف عملية تحويل أشعة الشمس المكونة من فوتونات إلى كهرباء فولتية باسم عملية التأثير الكهروضوئي.

تركيز أشعة الشمس بالمحزاز

• تعد محزازات فرينسيل المستوية من ضمن أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية، والتي تستخدمها بعض محطات توليد الكهرباء عن طريق تركيز أشعة الشمس باستخدام المحزاز.
• المحزازات عبارة عن مرايا محززة مستطيلة تعمل على تركيز أشعة الشمس على الأنابيب التي تحتوي على سائل التشغيل.
• تتميز المرايا المستوية (المحززة) بأن تكليفتها قليلة عن تكلفة مرايا القطع المكافئ المستطيلة.
• كما تتمكن المرايا المستوية المحززة من شغل المكان بعدد أكثر من المرايا اللازمة لإنتاج الكهرباء.
• حيث تستخدم المحزازات المستوية في محطات القوى الكبيرة. 

اقرأ وتعرف على: أكبر محطة طاقة شمسية 

البرج الشمسي

• تعمل المحطات التي تعمل بنظام البرج الشمسي بواسطة مصفوفات من المرايا العاكسة.
• حيث يتم تركيز أشعة الشمس على المستقبل المركزي الموجود على قمة البرج الشمسي.
• البرج الشمسي من أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية التي تنتج بأقل تكلفة من الطرق الأخرى.
• كما تتميز الأنظمة التي تعمل بنظام البرج الشمسي بكفاءتها العالية وإمكانية التخزين لبعض الطاقة الحرارية.
• كذلك توجد تقنية البرج الشمسي في محطتين هما “محطة بارستو بولاية كاليفورنيا لإنتاج الكهرباء  محطة PS10 الشمسية لانتاج الكهرباء الموجودة في سانلوكار لا مايور الموجودة في إسبانيا.

أنظمة إنتاج الكهرباء SEGS

• حيث تعتبر الـSEGS من أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية التي تحتوي على 9 محطات شمسية حرارية، التي توجد بولاية كاليفورنيا وهي عبارة عن شركة تابعة لشركات “اف بي ال جروب”.
• كذلك تعتمد فكرة المشروع على استخدام المرايا المقعرة التي توجد في شكل قطع مكافئ.
• كما تعمل هذه الأنظمة بالأشعة الشمسية نهارًا وبالغاز الطبيعي ليلًا.
• تنتج 60% من الكهرباء من خلال الأشعة الشمسية، وتعمل التوربين بالغاز الطبيعي فقط لتغطية حاجة الكهرباء بالليل.

وختامًا عزيزي القارئ توجد العديد من أنظمة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية، ولمعرفتها يمكنك قراءة مقالنا هذا أو التواصل معنا عن طريق موقعنا.