كيف يعمل نظام الطاقة الشمسية: الخلايا الضوئية والمرايا

جدول المحتويات
الخلايا الضوئية
مبدأ العمل
مزايا توليد الكهرباء
ميزات لتوليد الطاقة
تصنيف
خلايا المرآة
مبدأ العمل
مزايا توليد الكهرباء
ميزات لتوليد الطاقة
وفي الختام

اكتسبت الطاقة الشمسية شعبية متزايدة إما كمصدر رئيسي للطاقة الكهربائية أو كمكمل لأشكال أخرى من الطاقة. جانب الوجود صديقة للبيئة جعل هذا الشكل من القوة مفضلًا للكثيرين ، خاصة في هذا العصر حيث يمثل الاحتباس الحراري مصدر قلق كبير. بالإضافة إلى ذلك ، تعد الطاقة الشمسية المصدر الرئيسي للطاقة في المناطق البعيدة عن شبكة الكهرباء الرئيسية. 

على الصعيد العالمي ، كان استخدام الطاقة الشمسية في ارتفاع. كان سبب الارتفاع هو التكلفة المتزايدة لمصادر الطاقة البديلة وانخفاض تكاليف تركيب أنظمة الطاقة الشمسية. في الولايات المتحدة ، شهدت الطاقة الشمسية نموًا هائلاً. اليوم تنتج البلاد 97.2 GW من الطاقة مقارنة بـ 0.34 جيجاوات في عام 2008. تشير التقديرات إلى أن حوالي 3 ٪ من المنازل في الولايات المتحدة تعمل بالطاقة الشمسية ومن المرجح أن يزداد العدد مع استمرار الناس في تبني الطاقة الخضراء.

هناك طريقتان رئيسيتان يعمل من خلالها نظام الطاقة الشمسية: الخلايا الضوئية والمرايا. يعتمد اختيار أي من الطريقتين على المتطلبات المحددة للمستخدمين النهائيين.

الخلايا الضوئية

هذه هي الطريقة الأكثر استخدامًا لتوليد الطاقة الشمسية. تتضمن الطريقة استخدام الخلايا الكهروضوئية التي يتم تركيبها في الألواح الشمسية. تمتص الخلايا طاقة الشمس وتحولها إلى طاقة كهربائية. يمكن استخدام الكهرباء المولدة بهذه الطريقة مباشرة لتشغيل الأجهزة المنزلية. يمكن أيضًا تخزين الطاقة في البطاريات لاستخدامها لاحقًا ، خاصة في الليل عندما لا يكون هناك ضوء الشمس.

مبدأ العمل

تعمل الخلايا الكهروضوئية عن طريق تحويل طاقة الشمس إلى تيارات كهربائية. تتكون كل لوحة شمسية من عدة صناديق مربعة الحجم ينتج كل منها ما بين واحد واثنين من واط. ترتبط هذه الصناديق بوحدات شمسية تعزز إنتاج الطاقة الذي تنتجه الخلايا الفردية. تمتص الخلايا الكهروضوئية الموجودة داخل الوحدات الشمسية الطاقة الشمسية وفي هذه العملية ، يتم تمرير الطاقة الموجودة في فوتونات الضوء إلى مادة شبه موصلة. تتسبب عملية نقل الطاقة في تدفق الإلكترونات داخل أشباه الموصلات ككهرباء. يمكن استخدام الكهرباء المولدة إما مباشرة أو يمكن تغذيتها في الشبكة الوطنية للتوزيع. يحدث هذا فقط عندما يتم إنتاج الطاقة الشمسية على نطاق واسع باستخدام العديد من الألواح.

المزايا في توليد الكهرباء

- يمكن ترقية أنظمة الطاقة الشمسية بسهولة اعتمادًا على زيادة احتياجات الطاقة فضلا عن تحسن الوضع المالي. يتطلب تحديث النظام ببساطة إضافة المزيد من الألواح الشمسية وزيادة سعات تخزين البطاريات.
- لا تتطلب الخلايا الكهروضوئية مساحة إضافية لتركيبها ويمكن حتى وضعها فوق المباني.

ميزات لتوليد الطاقة

بلورات السيليكون

وحدات الطاقة

الخلايا الكهروضوئية

تصنيف

يمكن تصنيف الألواح الشمسية إلى ثلاث فئات بناءً على المواد التي تم استخدامها في إنتاجها. هذه الفئات هي الألواح الشمسية أحادية البلورية ، الكريستالات ، والأغشية الرقيقة. 

خلايا المرآة

في ظل هذا النظام ، تتركز الطاقة الشمسية من خلال استخدام المرايا وتوجيهها إلى أجهزة الاستقبال. تجمع أجهزة الاستقبال هذه الطاقة و تحويله إلى حرارة. يمكن استخدام الطاقة الحرارية التي تم إنشاؤها بهذه الطريقة لتوليد الكهرباء أو تخزينها لاستخدامها لاحقًا. استخدام المرايا ل تسخير الطاقة الشمسية يستخدم بشكل رئيسي في محطات الطاقة الكبيرة.

مبدأ العمل

الفكرة وراء هذا النوع من أنظمة توليد الطاقة هي تركيز أشعة الشمس في موقع مركزي ثم استخدامها لتوليد الحرارة. في نظام نموذجي ، تتخذ المرايا شكلاً مكافئًا من أجل تحسين قدرتها على جمع وعكس طاقة الشمس في نظام الاستقبال المركزي. تم تصميم النظام لمحاذاة المرايا دائمًا مع محور الشمس لضمان حصولها على أقصى قدر من أشعة الشمس. يتم جمع الطاقة المنعكسة بواسطة جهاز استقبال ينقل الحرارة إلى المحرك. في المحرك ، يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. من خلال استخدام المولد ، يتم تحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

مزايا توليد الكهرباء

- لديهم قدرة أعلى على توليد الكهرباء.

- إنها أكثر كفاءة في الإنتاج الصناعي على نطاق واسع.

ميزات لتوليد الطاقة

- مرايا عاكسة ذات شكل مكافئ لزيادة قدرتها على الانعكاس

- مستقبل لتحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة

- محرك لتوليد الكهرباء عن طريق تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية

- آلية دوران لمحاذاة المرايا مع محور الشمس

وفي الختام

يمكن أن يساعد استخدام الطاقة الشمسية في معالجة مشكلة تغير المناخ. يمكن تسخير الطاقة الشمسية باستخدام الخلايا الكهروضوئية أو المرايا. يعتمد الاختيار بين طريقتين لتوليد الطاقة بشكل أساسي على الحجم.

الألواح الشمسية هي الأنسب للاستخدام المنزلي ويمكن ترقيتها حسب الطلب المتزايد على الطاقة. يمكن استخدام المرايا في المؤسسات التجارية الكبيرة حيث يمكنها توليد المزيد من الطاقة. أيًا كان التطبيق ، فإن المحصلة النهائية هي أن هاتين الطريقتين هي مصادر طاقة نظيفة وصديقة للبيئة.