الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء وكيفية توليد بطرق مختلفة وبسيطة

من خلال موقع الطاقة الذكية، سنتعرف سوياً على أبرز الطرق لإستغلال الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء، حيث تعتبر أشعة الشمس مهمة لكل كائن حي على وجه الأرض، فهي تساعد على استدامة الحياة وإبقاء الجو دافئًا، وتزود الأرض بالضوء اللازم للإنارة، وسنسلط الضوء على الكثير من طرق استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء، وكذلك أهميتها بالنسبة للبشرية مع الخطوات التي يجب اتخاذها عند البدء في استخدام الطاقة الشمسية كمصدر للإنارة.

الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي للعديد من الطاقات الموجودة في الطبيعة، وسنتعرف على الكثير من استخدامات طاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

• تعتبر من الطاقات المتجددة التي لا تنفذ، بالإضافة إلى أصولها منذ آلاف السنين وكانت تستخدم لتسخين المياه وتجفيف بعض المحاصيل لحفظها من التلف، حتى العصر الحديث.
• استخدام الطاقة الشمسية في إنتاج الكهرباء في التدفئة وصهر المعادن وغيرها من الصناعات أيضًا نظرًا لأرتفاع أسعار الوقود وزيادة استهلاك الطاقة، نجد أن الطاقة الشمسية هي المصدر الأول المرشح الذي سيحل محل البترول.
• الطاقة الحرارية الشمسية هي تقنية جديدة تحول ضوء الشمس إلى كهرباء تستخدمها مزارع الرياح حاليًا في البحار الأوروبية.
• الخلايا الشمسية تتكون من  طبقتين، تعمل كلاهما تسقط أشعة الضوء على الخلية، ويتم امتصاص الضوء عن طريق ذرات السيليكون.
• تثير هذه الطاقة الإلكترونات غير المقيدة في المادة، وتجعلها تتحرك بحرية داخل المادة، وعندما تتعرض هذه الإلكترونات الحرة للمجال الكهربائي، تتحرك جميعها في اتجاه واحد، وهذا يعني تيارًا كهربائيًا.
• عندما يتم توصيل طرفي الخلية الكهروضوئية بنقطتي اتصال على السطح العلوي وكذلك السطح السفلي للخلية، يمكن الحصول على تيار كهربائي في حال أن الضوء مستمر في السقوط على الخلية الكهروضوئية.
• تساعد الألواح في تحويل الطاقة المنبعثة من الشمس لكهرباء من خلال عدد من الخلايا الشمسية، حيث يتم تركيب الألواح في عديد من المناطق للحصول  على أكبر قدر ممكن  من ضوء الشمس، وبالتالي الحصول على كمية كبيرة من الطاقة.
• تعد الألواح الشمسية أيضًا من أفضل الطرق لدعم نظافة البيئة وحمايتها لأنها لا تسبب ضررًا للأرض، ويتم تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية من خلال هياكل إلكترونية تسمى الخلايا الشمسية، وهي أحد التأثيرات التي يحمل التيار الكهربائي.

اقرأ وتعرف على: ألواح الطاقة الشمسية وأسعارها 

كيفية توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية

سوف تتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وهذا التحويل يعتمد على آلية التحويل الكهروضوئي وفي هذه الآلية يتم تحويل شعاع الضوء إلى طاقة كهربائية بواسطة طاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

الخلايا الكهروضوئية لتوليد الكهرباء

• تتكون الخلايا الكهروضوئية من طبقتين، مصنوعة من السيليكون، واحدة موجبة والثانية سلبية، وبينهما وصلة فاصلة وتغطي الخلية غطاء زجاجي ولا يحتاج إلى الكثير من الصيانة.

عمل الخلايا الشمسية

• تتكون الخلية من شريحة رقيقة من السيليكون، وهي عبارة عن سيليكون سالب، وتحتوي هذه الشريحة على إلكترونات حرة في المدار الخارجي.
• فيحدث حركة مما يؤدي إلى خلل بين الجزأين الموجب والسالب وهذا الخلل يؤدي إلى حدوث ما يعرف بفرق الجهد وهذا يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي.

استخدام الطاقة المتولدة

• تعبر الطاقة الناتجة عن تلك الخلايا الكهروضوئية هي طاقة مستمرة.
• كما يتم تحويلها لتيار متناوب والذي يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة أو تخزينها في البطاريات.

استخدام خلايا الطاقة الشمسية

تعتمد طاقة الشمسية لتوليد الكهرباء على هذه  الخلايا بشكل أساسي على ضوء الشمس ولا يمكنها العمل بدونها، لذلك عند تثبيت هذه الخلايا، يجب اتخاذ بعض الاحتياطات ومنها:

• ابتعد عن وضع  الألواح في منطقة يمكن أن تتعرض للظلام، لذا يمكن وضعها في التلال أو الجبال.
• هذه هي فكرة الخلية الشمسية، ولكن لا يتم توصيل خلية شمسية واحدة، بل يتم تكوين مصفوفة شمسية تتكون من مجموعة من الألواح.
• تتكون اللوحة من مجموعة من الخلايا داخل إطار واحد، وهذا تعمل المصفوفة على إنتاج طاقة كهربائية بشكل كبير.
• كلما زاد حجم المصفوفة أو زاد حجمها، زادت كمية الطاقة الكهربائية المنتجة باستمرار، وعند توصيلها بمحول.
• فإنها تحول التيار المستمر إلى تيار متناوب أو تيار متناوب مناسب للاستخدام في الأغراض الكهربائية.

المكونات الأساسية للنظام الشمسي في المنزل

 الأجزاء الأساسية لنظام طاقة الشمسية لتوليد الكهرباء في المنزل هي:

• الألواح الشمسية عبارة عن ألواح يتم من خلالها تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
• وهذه الألواح موجودة بأشكال وأنواع مختلفة، مع الأخذ في الاعتبار أنها يمكن أن تكون 6 فولت، 12 أو 24، أما بالنسبة
• إطار تثبيت يستخدم لتركيب الألواح الشمسية هذا الإطار مهم للغاية.
• مع الأخذ في الاعتبار أنه من خلاله يتم تحديد الألواح الشمسية، وكذلك تحديد زاوية ميل واتجاه اللوحة.
• منظم الشحن يحافظ على قدرة اللوح الشمسي فإذا كانت قيمته 12 فولت.
• فهو يحافظ على تلك القيمة رغم ارتفاع او انخفاض درجة حرارة الشمس.
• أي من خلال منظم الطاقة الشمسية، سنقوم بتنظيم الشحنة.
• إذا كانت عالية أو منخفضة، فسيقوم بتعديلها ويعطيني 12 فولت فقط.
• البطاريات وهذه البطاريات تختلف عن البطاريات في السيارات.
• هذه البطاريات هي بطاريات خاصة للطاقة الشمسية.
• لكن يمكننا استخدام بطاريات السيارات، لكنها ستتدهور بمرور الوقت.
• ومن المعروف عن البطاريات الشمسية أنها تتحمل الشمس لفترات طويلة وتفريغها لفترات طويلة.
• بالنسبة لفائدة هذه البطاريات، استخدم البطاريات في الأوقات التي لا تكون فيها الشمس موجودة.
• على سبيل المثال في الليل، في الليل لا تكون الشمس موجودة، حيث أن الألواح الشمسية يمكن أن تعطي 12 أو 24 فولت.
• فهذه الفولتات عبارة عن تيار ثابت لا يمكن تشغيل الأجهزة الكهربائية في المنزل التي تعمل على تيار متنوع.

كيفية توصيل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

• تعتمد طريقة طاقة الشمسية لتوليد الكهرباء على توصيل مجموعة الألواح الشمسية.
• وهي مجموعة من الألواح التي تحقق الجهد التصميمي المطلوب والتيار من خلال توصيلها إما على التوالي أو بالتوازي.
• لكن من الضروري أثناء العمل أن يتم اختيار جميع اللوحات من نفس النوع ولها نفس السعة والحالة من أجل تحسين أداء وسلامة عمل مصفوفة اللوحة.
• يمكننا الآن تحديد المكونات التي تنتج الخلايا الشمسية وقوتها. هذه المكونات طبيعية لكنها نادرة.

تتمثل هذه المواد في الآتي:

• مادة السيليكون التي يتم توفيرها من الطبيعة.
• كذلك مادة بلورية سميكة مثل السيليكون البلوري.
• مادة رقيقة غير بلورية مثل السيليكون غير المتبلور.
• مجموعة من الرواسب الموجودة في طبقات متتالية أعلى الشرائح.
• كما تشكل شبكة موصلة مثل زرنيخيد الغاليوم.
• بالإضافة إلى إطار مصنوع من مادة الألمنيوم وأسلاك متصلة وبطارية سائلة وكذلك الفولتميتر.

اقرأ حول كيفية: تركيب الطاقة الشمسية 

استخدامات الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

سنتعرف على الكثير من  استخدامات الطاقة الشمسية ومن أهم هذه الاستخدامات ما يلي:

• تساعد على سهولة عملية إنتاج وتوليد الكهرباء بالاعتماد على الألواح الشمسية.
• مع إمكانية تنفيذ عملية التوليد على نطاق محلي أو صناعي.
• تساعد نظام الطاقة الشمسية على إمداد المنزل بالطاقة من خلال عملية توليد الكهرباء وتوفيرها للجماهير.
• سهولة تشغيل محطات الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء.
• تساعد الأماكن البعيدة التي لا تحتوي على كهرباء لتوصيلها وتوليدها.

قدمنا لكم شرح مفضل حول طاقة الشمسية لتوليد الكهرباء كما ذكرنا  كيف ساهمت الطاقة الشمسية في سهولة الحصول على الكهرباء من خلال ضوء الشمس.