محتويات
الاداه التي تنتج الكهرباء من الشمس تسمى
الألواح الشمسية Solar Panels أو الألواح الشمسية الكهروضوئية PV .
الأداة التي تنتج الكهرباء من الشمس هي الألواح الشمسية Solar Panels، تحديداً الألواح الشمسية الكهروضوئية PV، والتي يطلق عليها أيضاً اسم الوحدات أو النماذج الشمسية Solar Modules، تتكون من خلايا شمسية فردية، يتم تجميعها معاً لتكوين اللوح الشمسي، وهي المسئولة عن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية مرنة، يمكن تخزينها أو استخدامها في الوقت الفعلي، كل خلية شمسية تولد حوالي 5 واط من الكهرباء، وهي مقدار كاف لشحن هاتف على سبيل المثال وبعض الأشياء الأخرى، تتكون الخلايا الشمسية من مادة السيليكون، ويتم الحصول عليها في شكل بلورة أحادية من بلورة أسطوانية كبيرة من السيليكون، وهناك انواع أخرى من الألواح الشمسية نستعرضها خلال تفاصيل المقال التالي.
حجم الألواح الشمسية التي تنتج الكهرباء من الشمس
يتكون اللوح الشمسي الواحد من 60-70 خلية شمسية، بمعدل إنتاج طاقة كهربائية يصل إلى 320 واط، وفقاً للإحصائيات العالمية، فإن مقدار الطاقة الكافية للاستخدام في منزل واحد، تصل إلى 32 كيلو واط في الساعة، هذه الكمية كافية في المنزل الأمريكي، لكنها نسبة متغيرة في بلدان العالم المختلفة، على سبيل المثال في الهند يحتاج المنزل إلى 2.5 كيلو واط في الساعة، نستنتج من السابق، أن استخدامات المنزل على سبيل المثال في أمريكا، يحتاج لوضع 30 لوح من الألواح الشمسية، للحصول على الكمية الموضحة من الطاقة الكهربائية من الشمس.
كيف تعمل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى مختلف أنواع أخرى من الطاقات، من خلال تقنيات محدودة، من شأنها تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارية أو كهروضوئية، وهناك تقنية PV، وهي المسئولة عن تجميع الطاقة الشمسية، ثم تحويلها إلى طاقة كهربائية، والجدير ذكره انه كلما زادت كمية الألواح الكهروضوئية وتعريضها بشكل أكبر لضوء الشمس، كلما زادت كمية الطاقة الشمسية المجمعة، وبالتالي تزداد كمية الطاقة الكهربائية المحولة، يتم وضع ألواح PV في شكل مصفوفات فوق أسطح البنايات، من أجل تجميع كمية كبيرة من ضوء الشمس.
مكونات الالواح الشمسية وطريقة عملها
- طبقة واقية شفافة.
- طلاء ضد الانعكاس.
- السيليكون.
- موصلات معدنية.
الألواح الشمسية مصنوعة من السيليكون وهي مكونة من طبقات، كل طبقة مصنوعة من مادة معينة وتؤدي مهمة معينة في الألواح الشمسية بشكل عام وبشكل خاص في الألواح الشمسية الكهروضوئية PV، التي تعتبر الأداة التي تنتج الكهرباء من الشمس، وهي التي تم توضيحها بالترتيب.
طبقة واقية شفافة: الطبقة الأولى من مكونات الألواح الشمسية، هي طبقة واقية شفافة مصنوعة من الزجاج، أو مصنوعة من أي مادة أخرى تسمح لضوء الشمس من العبور خلالها، ثم من خلالها يتم اختراق طبقة السيليكون الموجودة بالأسفل، وهذه الطبقة الواقية تحمي طبقة السيلكون وطبقة الموصلات المعدنية نتيجة للتلف، جراء العوامل البيئية.
طلاء ضد الانعكاس: الطبقة الثانية المكونة للألواح الشمسية Solar Panel، هي مادة مضادة للانعكاس، لأن مادة السيليكون الموجودة في الخلايا الشمسية، المكونة للألواح الشمسية، هي تعكس الضوء بنسبة تصل إلى 30%، وبالتالي وجودة مادة طلاء ضد انعكاسات الضوء بسمك معين، تحجز كمية ضوء الشمس النافذة إلى طبقة السيليكون دون خروجها أو هروبها.
السيليكون: الطبقة الأساسية التي يترتب عليها عمل الألواح الشمسية، هي طبقة السيليكون من أنواع N وP، التي تقوم بتقسيم الضوء إلى الإلكترونات، ثم تحويله إلى تيار كهربائي، وذلك يتم بشكل فعال عند استخدام نوعين من السيليكون بشحنات مختلفة عن بعضهما، النوع ذو الشحنة الموجبة هو P، النوع الذي يحمل الشحنة السالبة هو N، وجراء ذلك ينتج جهد كهربائي يسمح للطاقة بالمرور عبر الدوائر الكهربائية، ويقوم الضوء عبر الفوتونات وهي وحدة الكم الضوئي، بنقل الطاقة المستمدة من الشمس إلى الإلكترونات في السيليكون.
موصلات معدنية: تقوم الموصلات المعدنية باستخلاص الإلكترونات التي تم إدخالها إلى السيليكون، وهذه الموصلات هي عبارة عن شبكة في الجهة الأمامية ولوحة معدنية في الجهة السفلية، تقوم بتغطية كل خلية داخل اللوح الشمسي، وهذه الموصلات من شأنها تعزيز كمية الضوء الذي يتعرض له السيليكون، مع تقليل الموجات الطولية للضوء، التي تنتقل الإلكترونات من خلالها، قبل أن تصل إلى طبقة الموصلات المعدنية.
شروط تركيب ألواح الطاقة الشمسية
- موقع المنزل أو الشركة ومستوى ميل السقف.
- متطلبات الطاقة اللازمة.
- شركة تركيب مناسبة.
- المدة اللازمة للتركيب.
هناك عدة شروط يجب وضعها في الاعتبار عند تركيب ألواح الطاقة الشمسية وأبرزها:
موقع المنزل أو الشركة ومستوى ميل السقف: من الضروري لتركيب ألواح الطاقة الشمسية، أن يكون موقع المكان ذات كفاءة جيدة في تجميع ضوء الشمس، أي يكون المكان يتعرض لكميات كبيرة من الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى خلو المكان من أي عواقب، وأن يتميز السطح بميل معتدل لتجميع اشعة الشمس، وخلق تفاعل جيد بين الضوء وبين الخلايا الشمسية، المكونة للألواح الموضوعة في شكل مصفوفات على الأسطح.
متطلبات الطاقة اللازمة: يجب في البداية التأكد من كمية الطاقة الشمسية، التي تجمعها الألواح الشمسية، هل كافية لإنتاج الطاقة الكهربائية، وهل تكفي كمية هذه الطاقة الاحتياجات الخاصة بالشركة أو المنزل، وهل تكون كافية بالشكل الذي لا يجعل مالك المكان يحتاج إلى دعم من مصادر الطاقة الخاصة بالشبكة الرئيسية.
شركة تركيب مناسبة: عند اختيار شركة التركيب الخاصة بوضع الألواح الشمسية فوق المنازل أو مقرات العمل، يجب أن تكون هذه الشركة شهيرة ومعتمدة، لأن الشركات المعتمدة التي تحظى بثقة العملاء، تمد الأماكن بألواح جيدة وعالية الكفاءة، بالإضافة إلى خدمات الصيانة وفترات الضمان، التي قد يصل البعض منها إلى 10 سنوات، هذه الشركات تختار احجام الألواح طبقاً لاحتياجات كل مكان، مع فرق محترفة في التركيب، بالإضافة لوجود إدارة إشرافية ورقابية على تنفيذ العملية بأكملها، ليس هذا فقط، بل يقومون بتقديم رخص التركيب والأوراق القانونية المتعلقة بالأمر.
المدة اللازمة للتركيب: تعتمد المدة اللازمة للتركيب على مقدار الطاقة المراد توفيرها أو الحصول عليها من خلال الألواح أو الخلايا الشمسية، التي تعتبر الأداة المستخدمة لتوليد الكهرباء من الشمس، إذا كانت الكمية منخفضة، يتطلب ذلك مجموعة ألواح كبيرة، والعكس مقدار الطاقة الكبيرة، يتطلب وجود ألواح أقل، على حسب الحجم تتراوح مدة التركيب ما بين عدة أسابيع إلى شهور.
أسعار ألواح الطاقة الشمسية
تعتبر الألواح الشمسية تكنولوجية حديثة صديقة للبيئة، ومصدر جيد لتوليد الطاقة الكهربائية بشكل آمن، تتراوح تكلفة الألواح الشمسية ما بين 3500 – 35 ألف دولار، لكن تختلف أسعار الألواح الشمسية حسب نوعها، على سبيل المثال:
- الألواح الشمسية أحادية البلورية وهي الأشهر في هذا المجال، تتراوح تكلفتها ما بين 6000-9000 دولار أمريكي.
- ألواح شمسية متعددة الكريستالات، تتراوح تكلفتها ما بين 5400- 6000 دولاراً أمريكياً.
- الواح شمسية بأغشية رقيقة، تتراوح تكلفتها ما بين 6000- 9000 دولار.
أما تكلفة التركيب في أي مكان لها معدل شبه ثابت حيت تتراوح ما بين 15- 25 ألف دولار، لكن هناك عامل أساسي محدد للسعر وهو موقع التركيب، فتركيب الألواح الشمسية في المناطق التي تبتعد عن خط الاستواء، على سبيل المثال ألاسكا، تكلفتها مرتفعة للغاية، أما في المناطق القريبة من خط الاستواء تقل تكلفة التركيب وأيضاً عدد الألواح الشمسية المستخدمة للتثبيت. [1] [2] [3]
