ألواح الطاقة الشمسية: ما مقدار الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية؟

ألواح الطاقة الشمسية , في عام واحد ، تساوي كمية الطاقة التي نستخدمها كمية الطاقة التي توفرها الشمس لكوكبنا في غضون ساعة كمية الطاقة التي ترسلها لنا الشمس في السنة هي 225,000,000 كيلوواط ساعة. فقط للمقارنة ، اسمحوا لي أن أخبركم أن الطلب العالمي على الطاقة كان 109,609 تيراواط ساعة في عام 2014.

لذلك تلقينا طاقة أكثر ب 2000 مرة مما كان مطلوبا في عام 2014.

هذه الطاقة ليست متاحة بسهولة للاستخدام. يجب تحويله إلى طاقة كهربائية حتى نتمكن من استخدامه. تحدد كفاءة هذا التحويل مقدار الطاقة الكهربائية التي استخدمناها.

تتمتع الألواح الشمسية الأكثر كفاءة التي شوهدت في السوق بكفاءة تصل إلى 22٪ ، ولكن معظم الألواح الشمسية توفر في الواقع كفاءة بنسبة 15٪ فقط.

العوامل التي تؤثر على إنتاج الطاقة من الألواح الشمسية الخاصة بك

على الرغم من أن كل لوحة شمسية مختلفة ، إلا أن هناك بعض العوامل التي تؤثر على الناتج الكهربائي والتي تنطبق على جميع الألواح الشمسية.

وتشمل هذه العوامل ما يلي:

حجم النظام الشمسي: معظم الأنظمة الشمسية التي تم شراؤها للاستخدام المنزلي لديها إنتاج كهربائي من 1كيلوواط إلى 5كيلوواط. لأغراض الفهم ، مع لوحات الكفاءة القياسية ، يختلف عدد الألواح باختلاف الناتج الكهربائي على النحو التالي:

حجم النظام الشمسي / كمية الكهرباء متوسط عدد الألواح الشمسية

3.5 كيلوواط

15

5 كيلوواط

25

10 كيلوواط

40

مكان: يحدد موقعك الجغرافي مقدار ضوء الشمس الذي تحصل عليه على مدار العام مما يخبرنا مقدار الطاقة التي يصنعها نظامك. على سبيل المثال ، ستنتج الألواح الشمسية في كاليفورنيا المزيد من الطاقة بدلا من سياتل ، حيث أن كاليفورنيا لديها المزيد من الأيام المشمسة.

اتجاه: الاتجاه الصحيح للألواح الشمسية على السطح ضروري للغاية.

في نصف الكرة الشمالي ، يجب أن تواجه الألواح الشمسية الجنوب وفي النهاية الجنوب الغربي أو الجنوب الشرقي ، لتحقيق أفضل إنتاج كهربائي. في نصف الكرة الجنوبي ، هو العكس حيث يجب أن تواجه الألواح الشمسية الشمال وفي النهاية الشمال الغربي أو الشمال الشرقي.

زاوية السقف (درجة السقف): يعد تركيب الألواح الشمسية على السطح هو الطريقة الأكثر اقتصادا ، ولكي ينتج أقصى قدر من الإخراج ، فأنت تريد زاوية سقف مثالية وهذا يعتمد على الملعب. ومع ذلك ، يمكنك أيضا الحصول على لوحات مع خيار قابل للتعديل بحيث يتم ضبطها وفقا للموسم. لذلك لتحديد الزاوية المثلى ، فإن الطريقة الصحيحة هي إمالة الألواح الشمسية بمقدار 15 درجة رأسيا من وضع البداية في فصل الشتاء وبمقدار 15 درجة أفقيا في الصيف.

ظل: تأكد من عدم وجود ظل على الألواح الشمسية. يتم احتواء 60 خلية في لوحة شمسية واحدة ، إذا كانت 4 منها فقط في الظل ، فإن كفاءة الألواح الشمسية ستنخفض بنسبة 10٪. هذا يؤدي أيضا إلى عمل بقية الخلايا بجدية أكبر ، مما يعني أن لديهم فرصة أكبر للخلل.

صيانة: تنظيف الألواح الشمسية ضروري جدا. الغبار هو الجاني بقدر ما هو الظل. وذلك لأن الغبار يمنع أشعة الشمس من الوصول إلى الخلايا داخل اللوحة. لتحقيق الكفاءة المثلى ، عليك التأكد من تنظيف الألواح الشمسية الخاصة بك كل يوم. خلاف ذلك ، من المتوقع انخفاض الكفاءة بنسبة 25 ٪ على لوحة شمسية مغبرة.

درجة الحرارة: يعمل عمل الألواح الشمسية على تسخير الطاقة الضوئية (وليس الطاقة الحرارية) من الشمس. يتم اختبار الألواح من قبل الشركات المصنعة في درجات حرارة مثالية تبلغ 25 درجة مئوية أو 77 درجة فهرنهايت. ولكن حتى ارتفاع درجات الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية يؤدي إلى انخفاض الكفاءة بنسبة 0.4 في المائة.

يفضل درجات الحرارة الباردة لأن الكهرباء تجري بشكل جيد في المناخات الباردة ، ولكن العيب هو أن هذه المناخات لا تحصل على الكثير من الأيام المشمسة.

عندما تفكر في هذه العوامل ، فمن المنطقي!

كيف تولد الألواح الشمسية الكهرباء؟

وهو يتألف من وحدات أصغر تسمى الخلايا الشمسية. الخلايا الشمسية الأكثر شيوعا مصنوعة من السيليكون. السيليكون هو أشباه الموصلات التي هي ثاني أكثر العناصر وفرة على كوكب الأرض.

في الخلية الشمسية ، يقع السيليكون البلوري بين الطبقات الموصلة. ترتبط كل ذرة سيليكون بجيرانها من خلال أربع روابط قوية. هذا يحافظ على الإلكترونات في مكانها حتى لا يتدفق أي تيار. تستخدم خلية السيليكون طبقتين مختلفتين من السيليكون.

يحتوي السيليكون من النوع N على إلكترونات إضافية ، ويحتوي النوع P على مساحات إضافية للإلكترونات ، تسمى الثقوب.

عندما يلتقي هذان النوعان من السيليكون ، يمكن للإلكترونات التحرك عبر تقاطع P / N. هذا يترك شحنة موجبة على جانب واحد وسالبة على الجانب الآخر.

الآن فكر في الضوء على أنه تدفق جسيمات صغيرة تسمى الفوتونات ، تطلق النار من الشمس.

عندما يضرب أحد هذه الفوتونات خلية السيليكون بطاقة كافية ؛ يمكن أن يطرق إلكترونا من رابطته. هذا يترك ثقبا أو مساحة لإلكترون آخر ليأتي. الإلكترون سالب الشحنة وموقع الثقب الموجب الشحنة هما الآن حران في التحرك. ولكن بسبب المجال الكهربائي عند تقاطع P / N ، فسوف يذهبون في اتجاه واحد فقط.

يتم سحب الإلكترون نحو الجانب N ، في حين أن الثقب نحو الجانب P.

يتم جمع الإلكترونات المتنقلة بواسطة أصابع معدنية رقيقة في الجزء العلوي من الخلية.

من هناك ، تتدفق عبر دائرة خارجية ، وتقوم بأعمال كهربائية ، مثل تشغيل مروحة أو لمبة ، قبل العودة من خلال ورقة الألومنيوم الموصلة على الظهر.

كل خلية سيليكون تضع نصف فولت فقط. ومع ذلك ، يمكنك ربطها معا في وحدات للحصول على مزيد من الطاقة. الإلكترون هو الجزء المتحرك الوحيد في الخلية الشمسية ، وجميعهم يعودون إلى المكان الذي أتوا منه.

نظرا لعدم وجود أجزاء ميكانيكية تتحرك ؛ لا يوجد شيء للإرهاق أو النفاد ، لذلك يمكن أن تستمر الخلايا الشمسية لعقود.

ما مقدار الكهرباء التي تنتجها 1 لوحة شمسية؟

هذا يعتمد كليا على حجم وكفاءة اللوحة.

على أي حال ، تنتج الألواح الشمسية الحديثة حوالي 250 إلى 270 واط من الناتج الكهربائي في ظروف مثالية لضوء النهار ودرجة الحرارة. تحتوي الألواح الشمسية على 60 خلية ، حيث تولد كل خلية 5 واط من الطاقة بكفاءة 15-18٪.

ومع ذلك ، هناك لوحات عالية الكفاءة تنتج إنتاجا رائعا يبلغ 325 واط! لكنها مكلفة للغاية.

كيفية حساب العدد المطلوب من الألواح الشمسية؟

كلما حصلت على لوحة شمسية ، يتم كتابة تصنيف الطاقة القصوى خلف اللوحة. أيضا ، كما تعلمون أن التيار المستخدم في منازلنا هو تيار متناوب والألواح الشمسية تنتج تيارا مباشرا يحتاج إلى تحويله للاستخدام المنزلي.

يتم ذلك بواسطة العاكس والعاكسات الشمسية لديها حوالي 80٪ من الكفاءة التي نحتاج إلى حسابها عند حساب مقدار الطاقة التي سنحصل عليها.

لنفترض أنك بحاجة إلى إخراج 5 كيلوواط  من التيار المتناوب لمنزلك. لذلك تحتاج إلى حساب كفاءة العاكس. تعني الكفاءة بنسبة 80٪ أو الخسارة بنسبة 20٪ أنك ستحتاج إلى حساب 1.25 كيلو واط من فقدان الطاقة عند العاكس.

هذا يعني أنك ستحتاج إلى 6.25 كيلو واط من التيار المباشر من لوحاتك مما يعني 25 لوحة من 250 واط لكل لوحة أو 20 لوحة بتصنيف طاقة 325 واط.

يعتمد نوع اللوحات التي تختارها على مقدار المساحة المتوفرة لديك وما إذا كنت على استعداد لإنفاق بضعة دولارات إضافية.