ابحث عن أي موضوع يهمك
إن الأداة التي تقوم بإنتاج الكهرباء من الشمس تعرف بالألواح الشمسية Solar Panels، وبالتحديد هي الألواح الشمسية الكهروضوئية PV، والمعروفة كذلك باسم النماذج أو الوحدات الشمسية Solar Modules، والمكونة من خلايا فردية شمسية، تجتمع معاً لكي يتم تكوين اللوح الشمسي، وهي التي تعمل على تحويل الطاقة الشمسية لطاقة كهربائية مرنة، من الممكن أن يتم استخدامها وتخزينها بالوقت الفعلي، حيث تولد كل خلية شمسية حوالي خمسة واط من الكهرباء، وهو ما يعد مقدار يكفي على سبيل المثلل لشحن هاتف وبعض الأشياء الأخرى، ويذكر أن الخلايا الشمسية تتكون من مادة السيليكون، والتي يتم الحصول عليها بشكل بلورة أحادية من بلورة كبيرة الحجم أسطوانية من السيليكون.
إن اللوح الشمسي الواحد يتكون من 60 إلى 70 خلية شمسية، بمعدل إنتاج من للطاقة الكهربائية يصل إلى 320 واط، وحسب الإحصائيات العالمية، فإن مقدار ما يكفي من الطاقة للاستخدام بمنزل واحد، يصل حتى 32 كيلو واط بالساعة، تلك الكمية تكفي بالمنزل الأمريكي، لكنها تعتبر نسبة متغيرة بمختلف بلدان العالم، فمثلًا يحتاج المنزل بالهند إلى 2.5 كيلو واط بالساعة، وهو ما يدل على أن استخدامات المنزل في أمريكا مثلًا يحتاج إلى وضع 30 لوح من الألواح الشمسية، في سبيل الحصول على ما هو موضح من كمية من الطاقة الكهربائية من الشمس.
من الممكن أن يتم تحويل الطاقة الشمسية لمختلف أنواع الطاقات أخرى ، عن طريث تقنيات محدودة قادرة على تحويل الطاقة الشمسية لحرارية أو كهروضوئية، ويوجد تقنية PV، وهي التي يتم من خلالها تجميع الطاقة الشمسية، ومن ثم تحويلها لطاقة كهربائية، ويذكر أنه كلما ارتفعت كمية الألواح الكهروضوئية وتعرضت لضوء الشمس بشكل أكبر، كلما زادت الكمية المجمعة من الطاقة الشمسية، ومن ثم تزداد الكمية المحولة من الطاقة الكهربائية، وتوضع ألواح PV بشكل مصفوفات أعلى أسطح البنايات، لتجميع كمية كبيرة من ضوء الشمس.
يتم تصنيع الألواح الشمسية من السيليكون والمكونة من طبقات، كل منها مصنوعة من مادة ما وتؤدي مهمة ما بالألواح الشمسية بشكل عام، وبالألواح الشمسية الكهروضوئية PV بشكل خاص، التي تعد هي الأداة التي تعمل على إنتاج الكهرباء من الشمس.
هي أول طبقة من مكونات الألواح الشمسية، والتي تعد طبقة شفافة واقية مصنوعة من الزجاج، أو من أي مادة أخرى يمكن لضوء الشمس أن يعبر خلالها، ثم عبرها يتم اختراق طبقة السيليكون المتواجدة في الأسفل، وتلك الطبقة الواقية تحمي كل من طبقة الموصلات المعدنية، وطبقة السيلكون نتيجة للتلف، بسبب العوامل البيئية.
وهي ثاني طبقة تتكون منها الألواح الشمسية Solar Panel، هي من المواد المضادة للانعكاس، حيث إن مادة السيليكون المتولجدة بالخلايا الشمسية، التي تتكون منها الألواح الشمسية، تعكس الضوء بنسبة 30 بالمئة، ومن ثم توجد مادة طلاء ضد انعكاسات الضوء بسمك محدد، والتي تحجز كمية ضوء الشمس النافذة لطبقة السيليكون دون هروبها أو خروجها.
الطبقة الأساسية التي يترتب عليها عمل الألواح الشمسية، هي طبقة السيليكون من أنواع N وP، التي تقسم الضوء للإلكترونات، ثم تحويله لتيار كهربائي، وهو ما يتم بطريقةٍ فعالة حين استخدام نوعين من السيليكون وهو ما يكون بشحنات تختلف عن بعضهما، ويكون النوع موجب الشحنة هو P، أما النوع سالب الشحنة فهو N، ونتيجة ذلك يتم إنتاج جهد كهربائي يساعد على خروج الطاقة من خلال المرور عبر الدوائر الكهربائية، وينقل الضوء خلال الفوتونات والتي تعد هي وحدة الكم الضوئي الطاقة المستمدة من الشمس للإلكترونات بالسيليكون.
تستخلص الموصلات المعدنية الإلكترونات المدخلة للسيليكون، وتلك الموصلات عبارة عن شبكة بالجهة الأمامية ولوحة معدنية بالجهة السفلية، تغطس كل خلية باللوح الشمسي من الداخل، وتلك الموصلات تعزز من كمية الضوء الذي يتعرض السيليكون له، مع الحد من الموجات الطولية للضوء، مما تنتقل الإلكترونات عبرهل، قبل الوصول لطبقة الموصلات المعدنية.
يوجد العديد الشروط التي يجب أن يتم وضعها بالاعتبار حين تركيب ألواح الطاقة الشمسية وأهمها:
من الهام لكي يتم تركيب ألواح الطاقة الشمسية، أن يكون موقع المكان عالي الكفاءة بتجميع ضوء الشمس، أي يتعرض المكان إلى كميات كبيرة من الطاقة الشمسية، فضلًا عن خلو المكان من جميع العواقب، وأن يمتاز السطح بميل معتدل لكي يتم تجميع أشعة الشمس، وتكوين تفاعل جيد ما بين الخلايا الشمسية وبين الضوء، المكونة للألواح المتواجدة على شكل مصفوفات بالأسطح.
ينبغي أن يتم التأكد في البداية من مقدار الطاقة الشمسية، التي تقوم الألواح الشمسية بجمعها، هل هي كافية لكي يتم إنتاج الطاقة الكهربائية، وهل كانت تكفي كمية تلك الطاقة لجميع الاحتياجات الخاصة بالمنزل والشركة، وهل تكفي بالشكل الذي يجعل مالك المكان لا يحتاج لدعم من مصادر الطاقة التابعة للشبكة الرئيسية.
حين يتم اختيار شركة تركيب ووضع الألواح الشمسية أعلى مقرات العمل المنازل، ينبغي أن تكون تلك الشركة معتمدة وشهيرة، حيث إن الشركات المعتمدة التي تحظى بثقة العملاء، دومًا ما تمد الأماكن بألواح عالية الكفاءة جيدة، علاوةً على فترات الضمان خدمات الصيانة، التي أحيانًا ما يصل بعضها إلى عشر سنوات، تلك الشركات تنتقي أحجام الألواح وفقًا لمتطلبات كل مكان على حدة، مع فرق محترفة بالتركيب، إلى جانب وجود إدارة رقابية وإشرافية على تنفيذ العملية كلها، ليس ذلك فقط، ولكنهم يقدمون الأوراق القانونية رخص التركيب المتعلقة بالأمر.
إن المدة اللازمة لمي يتم التركيب تعتمد على مقدار الطاقة المرغوب الحصول عليها أو توفيرها عن طريق الخلايا الشمسية أو الألواح، التي تعد هي الأداة التي يتم استخدامها لتوليد الكهرباء من الشمس، حيث كانت الكمية منخفضة، وهو ما يتطلب مجموعة ألواح كبيرة الحجم، والعكس في مقدار الطاقة الكبيرة، الذي يستدعي وجود عدد ألواح أقل، بالاعتماد على الحجم تتراوح مدة التركيب بين بضع أسابيع حتى شهور.
تعد الألواح الشمسية بمثابة تكنولوجية حديثة وهي صديقة للبيئة، ومن أفضل مصادر توليد الطاقة الكهربائية بطريقةٍ آمنة، أما عن تكلفة الألواح الشمسية فإنها ت ما بين 3500 حتى 35 ألف دولار، في حين أن أسعار الألواح الشمسية تختلف وفق نوعها، على سبيل المثال نذكر ما يلي:
في حين أن تكلفة التركيب بأي مكان يكون لها معدل ثابت تقريبًا، إذ تتراوح ما بين 15 حتى 25 ألف دولار، لكن يوجد عامل أساسي هو الذي يحدد السعر وهو موقع التركيب، حيث إن تركيب الألواح الشمسية بالمناطق البعيدة عن خط الاستواء، مثل ألاسكا، فأن تكلفتها تكون مرتفعة جدًا، بينما بالمناطق التي تقترب من خط الاستواء فإن تكلفة التركيب تقل، وكذلك عدد الألواح الشمسية التي يتم استخدامها بالتثبيت.
إن أنظمة الطاقة الشمسية المركزة تستخدم مرايا أو عدسات لكي يتم تركيز بقعة من ضوء الشمس كبيرة أو الطاقة الشمسية الحرارية بمساحة صغيرة، وحينها يتحول الضوء المركز لحرارة تقوم بتشغيل محركاً حرارياً موصولاً مع مولد للطاقة لتوليد الكهرباء، وتعد تلك الأنظمة تقنيات هامة يتم توظيفها في توليد الكهرباء بكميات كبيرة.
