منظومة الطاقة الشمسية المصغرة
تعريف ألواح الطاقة الشمسية Solar Panels ؟
عبارة عن أجهزة تجمع الطاقة من الشمس وتحويلها إلى كهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية. من خلال التأثير الكهروضوئي ، تخلق أشباه الموصلات تفاعلات بين الفوتونات الوصلة من ضوء الشمس والإلكترونات المتدقثة من مواد تعرف يأشباه الموصلات لإنتاج الكهرباء.
كيف تعمل الواح الطاقة الشمسية ؟
تحتوي كل لوحة شمسية على خلايا كهروضوئية فردية (PV) مصنوعة من مواد يمكنها تمرير الكهرباء من خلالها .
هذه المادة هي في أغلب الأحيان تصنع من السيليكون البلوري ، بسبب توفرها وتكلفنها الزهيدة وعمرها الطويل. بنية السيليكون يجعلها فعالة للغاية في الاستخدام الكهربائي بحكم تصنيفها كاشباه موصلات .
الخطوات اللازمة لتحويل الطاقة الشمسية الى طاقة كهربائية
نظرًا أن ضوء الشمس يضرب كل خلية كهروضوئية يتم وضع التأثير الكهروضوئي في الحركة للفوتونات ، أو جزيئات الطاقة الشمسية ، التي تتشكل بشكل تدريجي و تبدأ في ضرب الإلكترونات في المادة شبه الموصلة. تبدأ هذه الإلكترونات في التدفق نحو الألواح المعدنية حول الخلية الكهروضوئية. كجريان المياه في السواقي ، تخلق الإلكترونات تيار الطاقة.
تيار الطاقة يكون في شكل كهرباء يعرف بالتيار المباشر (DC). معظم الكهرباء المستخدمة في شكل تيار بالتناوب (AC) ، لذلك يجب أن تسافر الكهرباء من التيار المستمر عبر سلك إلى العاكس الذي تتمثل مهمته في تغيير التيار المتردد إلى الكهرباء. بمجرد تغيير التيار الكهربائي إلى التيار المتردد ، يمكن استخدامه لتشغيل الإلكترونيات في منزل أو تخزينه في البطاريات. من أجل استخدام الكهرباء ، يجب أن تمر عبر النظام الكهربائي للمنزل.
التأثير الكهروضوئي ، تُعرف تأثير تشغيل أشعة الشمس إلى الكهرباء بتأثير الكهروضوئي (PV).
تغطي طبقة من خلايا PV التي تجمع الضوء على سطح لوحة شمسية. تتكون خلية كهروضوئية من مواد شبه موصل مثل السيليكون. على عكس المعادن التي هي موصلات كبيرة للكهرباء ، تسمح أشباه الموصلات السيليكونية فقط لتدفق الكهرباء من خلالها. تُصنع التيارات الكهربائية في الألواح الشمسية عن طريق توجيه إلالكترونات المتدفقة من ذرة من السيليكون ، والتي تأخذ الكثير من الطاقة لأن السيليكون يجذب باتجاهه الإلكترونات. لذلك ، لا يمكن للسيليكون توليد الكثير من التيار الكهربائي من تلقاء نفسه.
قام العلماء بحل هذه المشكلة عن طريق إضافة عنصر مشحون سلبًا مثل الفوسفور إلى السيليكون. كل ذرة من الفوسفور لديها إلكترون إضافي لا يوجد لديه مشكلة في التخلي عن ذلك ، لذلك يمكن بسهولة أن تدق المزيد من الإلكترونات بسبب أشعة الشمس.
يتم بعد ذلك تقطيع هذه السيليكون المشحونة سلبًا ، أو من النوع N ، مع طبقة من السيليكون المشحونة بشحنات موجبة ، أو من نوع P. يتم تصنيع طبقة P-type بإضافة ذرات البورون المشحونة بشحنة موجبة إلى السيليكون. كل ذرة البورون تفقد إلكترون ،مما يحفزها على الحصول على الالكترون من أي مكان يمكن.
وضع صفيحتين من هاتين المادتين معًا يحفز قفز الإلكترونات من مادة N-type إلى مادة P-type. هذا يخلق مجالًا كهربائيًا ، يعمل بعد ذلك كحاجز يمنع الإلكترونات من التحرك بسهولة. عندما تضغط الفوتونات على طبقة N-type ، ويؤدي الى تحرير المزيد من الالكترونات . لهذا سيتيح فرصة لانطلاق الإلكترونات الحرة الوصول إلى طبقة P-type ، لكن ليس لديها ما يكفي من الطاقة لجعلها تمر عبر المجال الكهربائي.
بدلاً من ذلك ، يسلك مسار المقاومة الأقل. يتدفق عبر الأسلاك المعدنية التي تجعل الاتصال من طبقة N-type ، حول الجزء الخارجي للخلية الكهروضوئية ، والعودة إلى طبقة P-type. هذه الحركة من الإلكترونات تخلق الكهرباء.
انظمة طاقة شمسية للمنازل تعرف على الفكرة
قد تتفاجأ عندما تعلم أن معظم المنازل الشمسية لا تزال بحاجة إلى الحصول على الكهرباء من شركات الكهرباء. أغلبية المنازل التي لديها الألواح الشمسية في الولايات المتحدة تحصل على حوالي 40 ٪ من الكهرباء من لوحاتها.
عندما تكون الشمس مشرقة ، تقوم الألواح الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى الطاقة. إذا قاموا بإنتاج المزيد من الكهرباء أكثر من اللازم ، فغالبًا ما يتم إرسال الكهرباء إلى شبكة الطاقة وهناك ائتمان على فاتورة الكهرباء. هذا هو المعروف باسم "Net Metering". في نظام هجين ، يمكن للأشخاص تثبيت البطاريات بألواحهم الشمسية ومعظم الكهرباء الزائدة التي يتم إنشاؤها بواسطة الألواح يمكن تخزينها هناك. كل ما تبقى سيتم إرساله إلى الشبكة.
إجمالا يتم إرسال الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية السكنية على الفور إلى شبكة الطاقة.
وعند الحاجة يتم سحب الطاقة من الشبكة. ومع ذلك ، لا تنتج الألواح الشمسية الكهرباء دائمًا. إذا لم تكن الشمس مشرقة ، فقد يحتاج أصحاب المنازل إلى الاستفادة من شبكة الطاقة على أي حال لرسم الكهرباء. ثم سيتم فرض رسوم عليهم من قبل شركة المرافق للطاقة المستهلكة.
ما هي افضل انواع ألواح الطاقة الشمسية؟
الأنواع الرئيسية الثلاثة من الألواح الشمسية هي
أحادية البلورة ("أنقى" ، مصنوعة من بلورة واحدة من السيليكون) ، سعر مرتفع وبحسب نقاوة و نسبة السيلكون.
متعدد الكريستالات (مصنوعة من شظايا متعددة من السيليكون) ، اقل سعرا لانه أقل كفاءة من النوع الأول.
والفيلم الرقيق (ورقة مرنة مكونة من طبقات رقيقة من المواد الضوئية). و اسعاره مرتفعة كونه يستخدم في الاجهزة الالكترونية الدقيقة كالالات الحاسبة و بعض الاجهزة الالكترونية البسيطة المتنقلة.
أسعار ألواح الطاقة الشمسية حسب النوع
أحادية البلورة سعر مرتفع وبحسب نقاوة و نسبة السيلكون.
متعدد الكريستالات اقل سعرا لانه أقل كفاءة من النوع الأول.
والفيلم الرقيق و اسعاره مرتفعة كونه يستخدم في الاجهزة الالكترونية الدقيقة كالالات الحاسبة و بعض الاجهزة الالكترونية البسيطة المتنقلة.
هل تحتاج الألواح الشمسية إلى ضوء الشمس المباشر؟
لا تحتاج الألواح الشمسية إلى أشعة الشمس المباشرة ، على الرغم من أنها أكثر كفاءة في أشعة الشمس المشعة. يمكنهم أيضًا إنتاج الطاقة في الأيام الغائمة أو في أوقات أخرى مع الشمس ليست قوية.
هل تعمل الألواح الشمسية على مدار السنة؟
تعمل الألواح الشمسية خلال كل موسم ، على الرغم من أنها أكثر كفاءة في فصل الصيف ، عندما تكون الشمس أكثر إشراقًا والأيام أطول. تستمر الألواح الشمسية في العمل في فصل الشتاء طالما أن الخلايا الكهروضوئية لا تعرقلها الثلوج مثلا.
كم من الوقت تستمر الألواح الشمسية؟
تستمر الألواح الشمسية من 25 إلى 30 عامًا ، لكن النماذج الأحدث تدعي أنها تدوم لفترة أطول - إلى 50 عامًا.
صناعة الألواح الشمسية في المنزل
نعم و سأرفق لك كتاب PDF لصناعة الألواح الشمسية قي المنزل
صناعة الألواح الشمسية في المنزل من معدات بسيطة
عرض مصادر المقالة
Ramilingam ، Kakkan ، و Indulkar ، Chandrasen.
الفصل الثالث- الطاقة الشمسية والتكنولوجيا الكهروضوئية.
أنظمة الجيل الموزعة ، 2017 ، الصفحات 69-147. ، doi: 10.1016/b978-0-12-804208-3.00003-0
الطاقة الشمسية لمنزلك." لجنة التجارة الفيدرالية. Thakur ، Jagruti ، و Chakraborty ، basab.
دراسة لبدائل التعريفة الذكية الممكنة للألواح الشمسية المتكاملة للشبكة الذكية في الهند.
الطاقة ، المجلد. 93 ، 2015 ، الصفحات 963-975.