الطاقة الشمسية: ما تحتاج إلى معرفته
الطاقة الشمسية هي طاقة قابلة للاستخدام متولدة من الشمس في شكل طاقة كهربائية أو حرارية. يتم التقاط الطاقة الشمسية بعدة طرق ، وأكثرها شيوعًا هو الألواح الشمسية الكهروضوئية التي تحول أشعة الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام. بصرف النظر عن استخدام الخلايا الكهروضوئية لتوليد الكهرباء ، تستخدم الطاقة الشمسية بشكل شائع في التطبيقات الحرارية لتدفئة المساحات الداخلية أو السوائل. يمكن لمالكي العقارات السكنية والتجارية تثبيت أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وتصميم مبانيهم مع مراعاة التسخين الشمسي السلبي للاستفادة الكاملة من طاقة الشمس&مع تكنولوجيا الطاقة الشمسية
هل أنت مهتم بالاستفادة من الطاقة الشمسية؟ يتم تركيب الألواح الشمسية على ثلاثة مستويات رئيسية: سكنية وتجارية ومرافق. يتم تركيب الطاقة الشمسية على نطاق سكني بشكل نموذجي على أسطح المنازل أو في الأراضي المفتوحة (مثبتة على الأرض) وتتراوح بشكل عام بين 5 و 20 كيلووات (kW) ، اعتمادًا على حجم العقار. يتم تثبيت مشاريع الطاقة الشمسية التجارية بشكل عام على نطاق أكبر من الطاقة الشمسية السكنية. على الرغم من أن التركيبات الفردية يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم ، إلا أن الطاقة الشمسية على نطاق تجاري تخدم غرضًا ثابتًا: توفير الطاقة الشمسية في الموقع للشركات والمؤسسات غير الربحية. أخيرًا ، عادةً ما تكون مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق كبيرة ، حيث يتم تركيب عدة ميغاواط (MW) التي توفر الطاقة الشمسية لعدد كبير من عملاء المرافق.
كيف تعمل الطاقة الشمسية؟
تتكون اللوحة الشمسية (المعروفة أيضًا باسم الوحدة الشمسية) من طبقة من خلايا السيليكون وإطار معدني ووحدة غلاف زجاجي وأسلاك لنقل التيار الكهربائي من السيليكون. السيليكون (الذري رقم 14 في الجدول الدوري) هو مادة غير معدنية لها خصائص موصلة تسمح لها بامتصاص وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام. عندما يصطدم الضوء بخلية سيليكون ، يتسبب الضوء في تحريك الإلكترونات الموجودة في السيليكون ، مما يؤدي إلى بدء تدفق التيار الكهربائي. يُعرف هذا باسم "التأثير الكهروضوئي" ، ويصف الوظيفة العامة لتقنية الألواح الشمسية.
يتلخص علم توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية في هذا التأثير الكهروضوئي. تم اكتشافه لأول مرة في عام 1839 من قبل إدموند بيكريل ويمكن اعتباره خاصية لمواد معينة (المعروفة باسم أشباه الموصلات) التي تسمح لها بتكوين تيار كهربائي عندما تتعرض لأشعة الشمس.
تعمل العملية الكهروضوئية من خلال الخطوات العريضة التالية:
1. تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية السليكونية الإشعاع الشمسي
2. عندما تتفاعل أشعة الشمس مع خلية السيليكون ، تبدأ الإلكترونات في التحرك ، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي
3. تلتقط الأسلاك وتغذي هذا التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متناوب (AC)
تاريخ موجز للطاقة الشمسية
في عام 1954 ، طورت Bell Labs أول خلية فلطائية ضوئية من السيليكون. على الرغم من أن الطاقة الشمسية قد تم التقاطها سابقًا وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام من خلال طرق مختلفة ، إلا أن الطاقة الشمسية فقط بعد عام 1954 بدأت تصبح مصدرًا حيويًا للكهرباء لتشغيل الأجهزة على مدى فترات طويلة من الزمن. حولت الخلايا الشمسية الأولى الإشعاع الشمسي إلى كهرباء بكفاءة تبلغ 4 في المائة - كمرجع ، يمكن للعديد من الألواح الشمسية المتاحة على نطاق واسع اليوم تحويل ضوء الشمس إلى طاقة شمسية بكفاءة تزيد عن 20 في المائة ، وهو رقم في ازدياد مستمر.
على الرغم من أن اعتماد الطاقة الشمسية كان بطيئًا في البداية ، إلا أن عددًا من الحوافز والسياسات الحكومية والفيدرالية ساهمت في خفض تكلفة الألواح الشمسية بدرجة كافية ليتم اعتمادها على نطاق أوسع. في هذه المرحلة ، تمثل الطاقة الشمسية قدرة كافية لتزويد 11 مليون من أصل 126 مليون أسرة في البلاد بالطاقة.
تكلفة الطاقة الشمسية
بالتزامن مع زيادة كفاءة الألواح الشمسية ، انخفضت تكلفة الطاقة الشمسية بشكل كبير. في العقد الماضي وحده ، انخفضت تكلفة تركيب الألواح الشمسية بأكثر من 60 في المائة ، ويتوقع العديد من خبراء الصناعة أن الأسعار ستستمر في الانخفاض في السنوات القادمة:
بالإضافة إلى ذلك ، اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه ، قد يساهم العديد من الدول العربية أو حوافز الطاقة الشمسية في خفض تكلفة الطاقة الشمسية بشكل أكبر.
الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة المتجددة
الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة نظيفة وغير مكلفة ومتجددة يمكن تسخيرها في كل مكان تقريبًا في العالم - أي نقطة يصطدم فيها ضوء الشمس بسطح الأرض هي موقع محتمل لتوليد الطاقة الشمسية. وبما أن الطاقة الشمسية تأتي من الشمس ، فإنها تمثل مصدرًا غير محدود للطاقة. تولد تقنيات الطاقة المتجددة الكهرباء من موارد لا حصر لها. قارن ، على سبيل المثال ، إنتاج الكهرباء بالموارد المتجددة مع القيام بذلك باستخدام الوقود الأحفوري. استغرق تكوين النفط والغاز والفحم مئات الآلاف من السنين ، لذلك في كل مرة يتم فيها حرق أحد هذه الموارد لتوليد الكهرباء ، يتم نقل هذا المورد المحدود بشكل هامشي أقرب إلى النضوب. استخدام مورد متجدد - مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية - لتوليد الكهرباء ، لا يستنفد هذا المورد. سيكون هناك دائمًا ضوء الشمس الساطع على سطح الأرض&، وبعد تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ، لا تزال هناك كمية لا حصر لها من ضوء الشمس لتتحول إلى كهرباء في المستقبل. هذا هو ما يجعل الطاقة الشمسية ، بطبيعتها ، طاقة متجددة.
تخزين بطاريات الطاقة الشمسية + والمركبات الكهربائية والمزيد
أدى الانتشار السريع للطاقة الشمسية على الصعيد الوطني والعالمي أيضًا إلى نمو مواز في العديد من المناطق المجاورة. والجدير بالذكر أن أنظمة تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية هما قطاعان يستعدان للانفجار جنبًا إلى جنب مع الطاقة الشمسية من خلال زيادة فوائد الطاقة الشمسية.
بالنظر إلى أن الألواح الشمسية لا يمكنها إنتاج الطاقة إلا عندما تكون الشمس مشرقة ، فقد أصبح تخزين الطاقة المنتجة ولكن غير المستخدمة على مدار اليوم لاستخدامها في وقت لاحق أمرًا مهمًا بشكل متزايد. على سبيل المثال ، تخزن البطاريات الشمسية الكهرباء ويمكن الاعتماد عليها خلال فترات انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية. علاوة على ذلك ، تعمل حلول الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين مع جميع مقاييس تركيبات الألواح الشمسية وتوفر العديد من المزايا الإضافية ، من موثوقية الطاقة إلى مرونة الشبكة والطاقة منخفضة التكلفة.
السيارات الكهربائية هي المنتج الثاني الذي يستعد لركوب موجة اعتماد الطاقة الشمسية. مع انخفاض تكاليف الصيانة ، وانخفاض تكاليف الوقود ، وانخفاض البصمة البيئية مقارنة بمركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية ، من المقرر أن تكون السيارات الكهربائية جزءًا مهمًا من صناعة السيارات لسنوات قادمة. مع تزايد اعتماد السيارات الكهربائية ، تأتي أيضًا الحاجة المتزايدة للكهرباء لتشغيل المركبات ، وهو ما يناسب تمامًا الطاقة الشمسية. توفر منشآت الطاقة الشمسية الموزعة طاقة رخيصة وموثوقة للسيارات الكهربائية مباشرة من الشمس. في عالم تزداد فيه الكهرباء في جميع أنحاء المنزل ، تعد الطاقة الشمسية واحدة من أكثر الطرق تكلفة ، وموثوقية ، وأنظف لتزويد مستقبلنا الكهربائي بالوقود.
