نظام الطاقة الشمسية: ما هي الأنواع المختلفة للطاقة الشمسية؟

نظام الطاقة الشمسية, كانت الطاقة الشمسية خيارا معروفا بين المستهلكين والشركات والمنظمات متعددة الجنسيات إما لتوفير فواتير الكهرباء الخاصة بهم أو لمبادرة طاقة أكثر اخضرارا. على الرغم من أن معظمنا يعرف ما هي الألواح الشمسية وكيف تعمل الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة باستخدام الطاقة الضوئية من الشمس.

نظام الطاقة الشمسية

على الرغم من أنه عند شراء الألواح الشمسية ، يجب أن يكون لديك المزيد من المعلومات المتعلقة بالتركيب وأنواع مختلفة من الطاقة الشمسية هناك. ستلقي هذه المقالة بعض الضوء على ذلك وأكثر من ذلك حتى تتمكن من اتخاذ خيارات مستنيرة عندما تختار تثبيت الألواح الشمسية في منزلك.

التكنولوجيا وراء الطاقة الشمسية هي تحويل ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام. في البداية كان للطاقة الشمسية استخدامات محدودة للغاية (كما هو موضح في مقال آخر حول تاريخ الطاقة الشمسية) ، ولكن الآن يمكن تسخيرها لمجموعة متنوعة من الأغراض مثل الحرارة والضوء والماء الساخن والكهرباء وحتى تبريد الشقق والمنازل والمباني والمجمعات الصناعية الضخمة.

ما هي أكثر أنواع الطاقة الشمسية شيوعا اليوم؟

1. الأنظمة الكهروضوئية (PV)

واحدة من أكثر الطرق شيوعا وواحدة نعرفها جميعا هي أنظمة الألواح الشمسية التي تستخدم لتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى كهرباء.

الأشكال الأساسية لهذه الأنظمة هي الآلات الحاسبة التي تعمل بالطاقة الشمسية أو بنوك الطاقة التي تشحن بمجرد وضعها في الشمس.

تمتص أشباه الموصلات الموجودة في الألواح الشمسية الكهروضوئية في الأنظمة الشمسية أشعة الشمس التي تطلق سلسلة من التفاعلات التي تولد الكهرباء في النهاية. ملاحظة مفصلة هي أن الطاقة من الشمس تدق الإلكترونات فضفاضة من ذراتها وتتدفق هذه الإلكترونات عبر مادة أشباه الموصلات وبالتالي تنتج طاقة كهربائية.

كان هناك تقدم كبير من حيث الطاقة الشمسية واعتبارا من اليوم ، يمكن لتكنولوجيا الألواح الشمسية استخدام معظم الضوء في طيف الضوء المرئي ونصف أطياف الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.

يتم ترتيب الخلايا الشمسية معا في ألواح شمسية مع حوالي 40 خلية في لوحة يمكن أن يصل قياسها إلى عدة أمتار على كل جانب. بسبب حجمها وزاويتها القابلة للتعديل ، يمكن ترتيب هذه الألواح الشمسية لمواجهة الجنوب بزاوية ثابتة أو يمكن توصيلها بمستشعر يتتبع الشمس يضبط زاوية الألواح وفقا لذلك حتى تتمكن من امتصاص أكبر قدر ممكن من أشعة الشمس.

ستحتاج إلى العديد من الألواح الشمسية مثل هذه لتكون قادرا على تشغيل منزلك بالكامل وتحقيق وفورات كبيرة في الفواتير. على الرغم من أنه من أجل تشغيل المجمعات الصناعية الكبيرة ، ستكون هناك حاجة إلى مئات من هذه المصفوفات الشمسية التي ستتحد لتشكيل نظام شمسي واحد كبير.

2. الألواح الشمسية رقيقة المشبك

مع تطور تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، سيتم تصنيع ألواح شمسية أفضل وأكثر كفاءة في المستقبل. أحد الأمثلة على هذه التطورات هو الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة التي هي في الأساس نفس الألواح الكهروضوئية التي نوقشت أعلاه مع مواد أشباه الموصلات مرتبة بحيث لا يزيد سمكها عن بضعة ميكرومترات.

وهذا يعني أن الألواح الشمسية يمكن أن تخدم أغراضا مزدوجة تتمثل في توفير طاقة أنظف بالإضافة إلى بلاط السقف أو القوباء المنطقية على السقف.

3. أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية

نوع آخر من الطاقة الشمسية هو أنظمة المياه الشمسية الساخنة ، والتي تعني ببساطة تسخين المياه باستخدام الطاقة الحرارية للشمس. فكرة سخانات المياه الشمسية تأتي من ظاهرة بسيطة. المياه في الطرف الضحل من الشاطئ أكثر دفئا بالمقارنة مع المياه الأعمق في المحيط ، وذلك لأن أشعة الشمس قادرة على الوصول إلى قاع المحيط في المياه الضحلة التي تسخن المياه بعد ذلك.

باستخدام هذه الفكرة ، تم تطوير نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية الذي يحتوي على مكونين ، مجمع الطاقة الشمسية وخزان تخزين المياه.

المجمع الأكثر شيوعا المستخدم هو جامع الألواح المسطحة الذي يتم وضعه على السطح المواجه للشمس. تحتوي مجمعات الحرارة هذه على أنابيب بها سائل يمر من خلالها يمكن أن يكون إما ماء أو محلول مضاد للتجمد يتم تسخينه. عندما يتم تسخين الأنابيب في المجمع الشمسي ، فإنه يسخن السائل الموجود في الأنابيب. يتم تسخين الماء خارج الأنابيب ثم يتم تخزينه في خزان التخزين.

لقد بدأنا في استخدام هذه التكنولوجيا لتسخين حمامات السباحة أيضا.

4. محطات الطاقة الشمسية

والثالث يعتبر للعمليات واسعة النطاق مثل المصانع والصناعات ذات الطلب المرتفع جدا على الكهرباء. لهذه الأسباب ، تعرف باسم الكهرباء الشمسية.

كما نعلم جميعا أن الصناعات تعتمد في الغالب على الوقود الأحفوري غير المتجدد لغلي الماء. يستخدم البخار المنتج من هذا الماء المغلي لتدوير توربين كبير والذي بدوره يشغل المولد لإنتاج الكهرباء. هذا النوع من إنتاج الطاقة مستمر منذ سنوات ، وقد أظهرت الأبحاث المكثفة طوال هذه السنوات أن هذه العملية سيئة لصحتنا وكذلك للبيئة. وذلك لأن حرق الوقود الأحفوري يطلق انبعاثات غازات البيت الأخضر وكذلك ملوثات الهواء المختلفة الخطرة على صحة الإنسان.

لحسن الحظ ، زودنا نفس البحث أيضا بطرق يمكننا من خلالها استخدام طاقة الشمس لتوليد الكهرباء من نفس محطات الطاقة وبنفس الحجم.

نظام الطبق/المحرك: يتم وضع طبق عاكس في الشمس يشبه طبق الأقمار الصناعية. يتلقى هذا الطبق طاقة الشمس ويجمعها ويعكسها على جهاز الاستقبال. يتم تسخين جهاز الاستقبال وينقل هذه الطاقة الحرارية إلى السائل داخل المحرك. يتمدد هذا السائل ويتسبب في تحرك المكابس أو التوربينات الخاصة بالمحرك ، وبالتالي إنتاج الطاقة الميكانيكية. ثم يتم استخدام هذه الطاقة لتشغيل مولد أو مولد كهربائي من شأنه أن ينتج الكهرباء.

نظام الحوض المكافئ: يتضمن هذا النظام مرايا مكافئة كبيرة منحنية تميل نحو الشمس. إنها تعكس وتركز ضوء الشمس هذا على أنبوب النفط. ثم يمر أنبوب الزيت الساخن هذا عبر مولد بخار تقليدي لغلي الماء وإنتاج الكهرباء.

نظام برج الطاقة: يستخدم نظام برج الطاقة نفس الأيديولوجية ، فقط أن الضوء يركز على الجزء العلوي من البرج الذي يحتوي على الملح المنصهر يجلس. يمكن الاحتفاظ بالطاقة الحرارية المركزة في الملح المنصهر فيه لعدة أيام ، وبالتالي ، يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء حتى في الأيام الملبدة بالغيوم. تستخدم الأملاح المنصهرة لغلي الماء لمولدات البخار التقليدية.

5. التدفئة الشمسية السلبية

طريقة أخرى لاستخدام الطاقة الشمسية هي التسخين الشمسي السلبي الذي يعرف أيضا باسم الإضاءة النهارية. الفكرة وراء هذا من السهل جدا أن نفهم. اخرج إلى الشمس ويمكنك أن تشعر بدفء الشمس ، وبالمثل ، فإن المباني قادرة أيضا على تسخير الطاقة إذا تم بناؤها بشكل صحيح.

يمكن للمهندس المعماري تضمين المزيد من النوافذ على الجدار المواجه للجنوب للمبنى مما يعني أن المبنى سيتلقى المزيد من أشعة الشمس. أيضا ، يمكن أن يشمل التصميم أرضيات مضاءة بأشعة الشمس تمتص وتخزن طاقة الشمس. تمتص هذه الأرضيات المضاءة بأشعة الشمس الحرارة ثم تنبعث منها ببطء خلال المساء البارد ، مما يعني أن منزلك يظل دافئا طوال النهار والليل.

تحتوي بعض المنازل أيضا على مساحات شمسية تشبه السقيفة وتشبه الدفيئة. تركز هذه المساحات الشمسية طاقة حرارية كبيرة من الشمس والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتسخين مبنى بأكمله. لحسن الحظ ، هناك أيضا آليات تضمن أن هذه الأفكار لا ترتفع درجة حرارة المكان.

مثل هذه الأشكال من الأفكار تزيد حقا من استخدام الطاقة التي نتلقاها من الشمس ، والتي يتم إهدار الكثير منها.