تعمل الألواح الشمسية الكهروضوئية على تحويل الأشعة الشمسية إلى طاقة كهربائية

هل تريد معرفة المزيد عن الألواح الشمسية؟ فهم أنواعها ووظائفها ومزاياها

تركيب الألواح الشمسية الكهروضوئية

هل فكرت في طريقة أكثر استدامة للحصول على الطاقة؟ الطاقة الشمسية هي أحد المصادر البديلة والمتجددة التي تنمو وتكتسب المزيد والمزيد من المساحة بين البرازيليين. تعد البرازيل سوقًا ممتازًا لقطاع الطاقة ، حيث يصل متوسط ​​الإشعاع الشمسي الذي يسقط على سطح البلاد إلى 2300 كيلوواط / ساعة لكل متر مربع (كيلو واط ساعة / متر مربع) ، وفقًا لأطلس سيبل الشمسي.

على الرغم من بعض الحوافز لاستخدام هذا النوع من الطاقة المتجددة (وهو أمر مهم لأنه يسمح بتقليل المخاوف المتعلقة بخزانات محطات الطاقة الكهرومائية ، والتي عانت في السنوات الأخيرة من قلة الأمطار وأشعة الشمس المفرطة) ، لا يزال من الممكن ملاحظتها بعض الشكوك لدى المستهلكين والمهتمين بتطبيق هذا النظام في منازلهم أو في أعمالهم. كيف يعمل؟ ما هي تكلفة تركيبه؟ هل العائد المالي مفيد؟ من أين أشتري؟ الأسئلة كثيرة. حسنًا ، دعنا نصل إلى الإجابات!

نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (أو "نظام الطاقة الشمسية" أو حتى "النظام الكهروضوئي") هو نموذج تعمل فيه مكونات مجموعتك من أجل التقاط الطاقة الشمسية وتحويلها إلى كهرباء. تعرف على المزيد في مقال: "ما هي الطاقة الشمسية وكيف تعمل عملية توليد الكهرباء عبر الإشعاع الشمسي؟".

يمكن بعد ذلك استخدام الطاقة المنتجة لتزويد شبكة الكهرباء على نطاق واسع ، كما هو الحال في محطات الطاقة الشمسية (قطاع الطاقة التجارية) ، ولكن يمكن أيضًا توليدها على نطاقات سكنية أصغر (الطاقة الشمسية للاستخدام المنزلي). بالإضافة إلى النظام الشمسي لتوليد الكهرباء ، يوجد أيضًا نظام للطاقة الحرارية ، والذي يهدف إلى استخدام الإشعاع الشمسي لتسخين المياه.

تحتوي أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على بعض المكونات الأساسية ، مجمعة في ثلاث كتل مختلفة: كتلة المولد ، كتلة تكييف الطاقة وكتلة التخزين. تتكون كل مجموعة من مكونات لها وظائف محددة.

  • كتلة المولد: الألواح الشمسية ؛ الكابلات. هيكل الدعم.
  • كتلة تكييف الطاقة: محولات. أجهزة التحكم بالشحن.
  • كتلة التخزين: البطاريات.

لكن في كل هذا ، ما هي الألواح الشمسية الكهروضوئية؟ يعتبر قلب الأنظمة وجزء من اللبنة الأولى ، كتلة توليد الطاقة. وتتمثل وظيفتها المحددة في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. يختلف عدد الألواح الشمسية المطلوبة حسب طلب الأسرة على الطاقة.

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

تولد الألواح الشمسية الكهرباء من الشمس بطريقة بسيطة للغاية. بالإضافة إلى الطاقة الكهروضوئية التي تعتبر نظيفة لأنها لا تولد نفايات خارج الألواح ولا تسبب ضررًا للبيئة ، فإن الألواح التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية تتطلب الحد الأدنى من الصيانة. تتكون الألواح الشمسية الكهروضوئية من مجموعة من الخلايا الكهروضوئية التي تحتوي على إلكترونات (جسيمات سالبة الشحنة تدور حول نوى الذرات) وهذه بدورها ، عندما تصطدم بالإشعاع الشمسي ، تتحرك لتوليد تيار كهربائي. لهذا السبب ، من الضروري إجراء عمليات فحص دورية للتحقق من تراكم الغبار أو الأوراق أو أي تداخل آخر (مثل حطام الطيور) على اللوحة. عادة ما يكون المطر كافيًا للحفاظ على اللوحة خالية من الحطام ، ولكن عندما لا تكون كذلك ، قم بتنظيفها بقطعة قماش مبللة ومنظف محايد ، باستخدام قفازات مطاطية دائمًا والتحقق من الأسلاك المفكوكة أو المؤكسدة (والتي تحدث بشكل أساسي في المناطق الرطبة أو المالحة) لتجنب الحوادث.

الحجم والعمر

أحجام وأوزان الألواح الشمسية متغيرة تمامًا. هناك العديد من الأنواع والاختلافات ، لكن اللوحة ، في المتوسط ​​، حوالي متر مربع واحد ، ويزن ما يزيد قليلاً عن 10 كيلوغرامات. تحتوي لوحة بهذه النسب على حوالي 36 خلية كهروضوئية ، قادرة على إنتاج حوالي 17 فولت ، وقوة تصل إلى 140 واط.

تتراوح النماذج الحالية عمومًا من خمسة إلى 300 واط من الطاقة القصوى ، اعتمادًا على الغرض من استخدامها والتكنولوجيا المعتمدة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تركيب العديد من الألواح الكهروضوئية ، والتي يمكن ترتيبها بطرق مختلفة ، مما يتيح لك العمل مع العديد من أنواع أنظمة الطاقة الشمسية. يبلغ عمر اللوحة الشمسية حوالي 25 عامًا ، وهي عملية للغاية لأنها لا تحتاج إلى صيانة ثقيلة (تذكر أن مكونات النظام الأخرى يمكن أن يكون لها عمر أطول أو أقصر مقارنةً بهذا الجهاز). وقت الاسترداد في النظام الكهروضوئي متغير ، ويعتمد على كمية الطاقة التي تتطلبها الخاصية. على الرغم من ذلك ، فإن ميزة نظام المنزل هي الاقتصاد: بمجرد الوصول إلى وقت الاسترداد هذا ، لم تعد هناك حاجة إلى دفع فاتورة الطاقة. طاقة شمسية تتحول إلى كهرباء "مجانية"! يمكن أن ينتهي الأمر بالكثير من الأموال في المدخرات بدلاً من إنفاقها دون فائدة كبيرة.

هناك ثلاثة أنواع أساسية من الألواح الشمسية الكهروضوئية

لوحة شمسية أحادية البلورية

الألواح الشمسية أحادية البلورية

لديهم إنتاجية عالية ، وهي مصنوعة من خلايا السيليكون أحادية البلورية ، أي أن كل خلية تتكون من بلورة واحدة من هذا العنصر. تعتبر عملية تصنيع هذه الألواح معقدة ، حيث تتطلب إنتاج بلورات مفردة من السيليكون عالي النقاء لكل خلية كهروضوئية.

الألواح الشمسية الكريستالات

الألواح الشمسية الكريستالات

أقل كفاءة من اللوحة السابقة ؛ في الكريستالات ، تتكون الخلايا من عدة بلورات ، وليس واحدة فقط. والنتيجة النهائية هي خلية ضوئية تشبه الزجاج المكسور.

لوحة رقيقة

ألواح الأغشية الرقيقة

يتم ترسيب المادة الكهروضوئية مباشرة على سطح (يمكن أن يكون معدنًا أو زجاجيًا) لتشكيل اللوحة. على الرغم من كونها أرخص ، إلا أنها تتمتع بكفاءة طاقة أقل بكثير ، مما يجعل من الضروري توفير مساحة أكبر بكثير للتعويض.

كيفة تختار؟

يعتمد اختيار نوع وعدد الألواح المراد تركيبها على عدة جوانب ، مثل:

  • الطلب على الطاقة
  • الغرض من استخدام الطاقة ؛
  • موقع تثبيت النظام ؛
  • مساحة متاحة.

أين التثبيت؟

عادة ما يتم تثبيت الألواح الشمسية السكنية على الأسطح (على السطح) ، ومع ذلك ، يجب أن تكون على دراية ببعض التوصيات:

  • يمكن أن يتضرر توليد الكهرباء بواسطة الألواح الشمسية بسبب الرياح والظلال والأسطح العاكسة التي تتداخل ، مما يقلل من كفاءة العملية ؛
  • من المهم أن يكون هناك دوران جيد للهواء في المكان حتى لا ترتفع درجة حرارة الخلايا ؛
  • يجب أن يكون السقف مقاومًا لوزن الألواح.

يمكن أن يتداخل إمالة الألواح واتجاهها أيضًا مع كفاءتها. في حالة البرازيل ، الواقعة في نصف الكرة الجنوبي للأرض ، يجب أن تواجه اللوحة الشمسية المركبة الشمال الحقيقي (وهو ليس نفس الشمال كما هو محدد بالبوصلة). بالنسبة لبلدان نصف الكرة الشمالي ، يجب أن تواجه الألواح الشمسية الجنوب الحقيقي. يتم محاذاة الشمال المغناطيسي ، حيث تشير البوصلة القياسية ، مع قطبي الأرض ويتحرك باستمرار ، وإن كان خفيفًا. الشمال الحقيقي هو ما تراه على خريطة ورقية وهو ثابت.

تعرف على المزيد حول تركيب الطاقة الشمسية في منزلك. شاهد أيضًا مقطع الفيديو الخاص بكيفية عمل الألواح الشمسية (باللغة الإنجليزية).

تذكر أن تتأكد من أن المكونات المستخدمة معتمدة من المعهد الوطني للقياس والجودة والتكنولوجيا (Inmetro) ، الذي نفذ الأمر رقم 357 في عام 2014 ، بهدف وضع قواعد لمعدات التوليد.

الطاقة الشمسية هي واحدة من أكثر الموارد المتجددة الواعدة في البرازيل والعالم ، لأنها تسبب الحد الأدنى من التأثيرات البيئية وتقلل من انبعاثات الكربون لدى المستهلكين - سوف يقللون من انبعاثاتهم عن طريق اختيار طريقة للحصول على الطاقة ذات الإمكانات الضارة المنخفضة.

لسوء الحظ ، لا يزال هناك القليل من الحوافز وخطوط التمويل لهذا النوع من الطاقة في البرازيل ، والتي لا يزال من الصعب الوصول إليها وقابلة للتطبيق قليلة. من المتوقع أنه مع زيادة استهلاك أنظمة الطاقة الكهروضوئية ، ستظهر حوافز جديدة أكثر قابلية للتطبيق ويمكن الوصول إليها من قبل المساكن المشتركة.

سلبيات

على الرغم من أن استخدام الطاقة الشمسية يعتبر نظيفًا ، إلا أن استخدام الألواح الشمسية يمكن أن يكون مشكلة. هذا لأنه ، بالإضافة إلى كونها باهظة الثمن ، فإن المتخصصين قلقون بالفعل بشأن ما سيتم عمله مع الآلاف من الألواح الشمسية في نهاية عمرها الإنتاجي.

حذرت وزارة البيئة اليابانية من أنه بحلول عام 2040 ، ستنتج البلاد 800 ألف طن من نفايات الطاقة الشمسية.

قدرت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة أنه بحلول عام 2050 سيكون عدد الألواح الشمسية 75 مليوناً ، تزن 250 ألف طن. والتي يمكن أن تكون مشكلة كبيرة من حيث النفايات الصلبة ، وفقا للعلماء.

كيف يتم إعادة تدوير الألواح الشمسية؟

إعادة تدوير الألواح الشمسية ليست مجدية اقتصاديًا بعد. على الرغم من أنها تحتوي على مواد قيمة مثل النحاس والفضة ، إلا أنها لا تساوي قيمتها مثل الهواتف المحمولة والأجهزة الأخرى.

لهذا السبب ، يدعي معهد أبحاث الطاقة الكهربائية أن أفضل حل لمصير الألواح الشمسية ، في الوقت الحالي ، هو مدافن النفايات.

ومع ذلك ، في ولاية واشنطن ، في الولايات المتحدة ، تم تمرير تشريع يتطلب من مصنعي الألواح الشمسية أن يكون لديهم خطة لإعادة تدوير منتجاتهم.

في أوروبا ، تم افتتاح أول مصنع لإعادة تدوير الألواح الشمسية في يونيو 2018.



$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found