كيف تعمل ألواح الطاقة الشمسية؟
تعتبر الشمس مصدر هائل للطاقة ولكي ندرك ذلك فإن 18 يوم من أشعة الشمس الساقطة علي الأرض تعادل كمية الطاقة التي تحتويها كل مصادر الطاقة الطبيعية في الأرض بما فيها الغاز الطبيعي و الفحم و البترول ....إلخ.
وهناك طريقتان يمكننا من خلالها الإستفادة من قوة الشمس أي الطاقة الشمسية وهما:
أولا : التكنولوجيا الضوئية.
من المحتمل أن تكون رأيت هياكل مسطحة تشبه الزجاج مثبته أعلي أسطح المباني و محطات الطاقة الشمسية بشكل زاوية.تلك الهياكل تسمي"اللوحات الشمسية" و هي مسئولة عن أخذ الضوء من أشعة الشمس و تقوم بتشغيل أجهزتنا الكهربية بتلك الطاقة, السؤال هو كيف يتم ذلك؟
الخلايا الضوئية"photovoltaic cell":
تتكون الألواح الشمسية مما يسمي الخلايا الضوئية, وتقوم بتحويل ضوء الشمس"Photo" إلي كهرباء "Volt" وتقوم مجموعة من الخلايا الكهروضوئية بتشكيل لوحة شمسية وتتكون هذه الخلايا من ذرات السيلكون التي تفقد إلكترون عندما تضرب أشعة الشمس سطحها و هي تعمل علي النحو التالي.
يتكون ضوء الشمس من جسيمات صغيرة جدا تسمي الفوتونات "Photons" و التي تكون قادرة علي طرد - إصطدام - الإلكترونات في ذرات السيلكون الموجودة في الخلايا الضوئية, فتقوم تلك الإلكترونات بتشكيل تيار مباشر "Direct Current" ولكن بما أن معظم أجهزتنا المنزلية تعمل التيار المتردد "Alternating Current" لذا يصبح من المهم جدا أن تقوم بتحويل التيار المباشر للتيار المتردد, ويتم ذلك بواسطة مكون مهم أخر يسمي العاكس "Inverter" وهو عنصر أخر مهم في ذلك النظام.
العاكس"Inverter":
العاكس يأخذ التيار المباشر و الذي تم تشكيله بالإلكترونات المثارة و يحوله إلي تيار متردد و التي بعد ذلك يتم توجيهه إلي إمدادات الطاقة الرئيسية لمنزلك.ومن هناك يتم توصيل التيار المتردد إلي الأجهزة المختلفة بإستخدام أسلاك - لاحظ أن وجود العاكس في نظام الطاقة الشمسية يعتمد كليا علي نوع التيار المطلوب من قبل النظام - و تكون النتيجة لذلك أنه في اللحظة التي تضغط فيها علي مفتاح الكهرباء تكتمل الدائرة الكهربية ويضاء المصباح.
البطارية "Battary":
بما أنه لا يمكننا الحصول علي الطاقة الشمسية إلا في وجود ضوء الشمس بحيث لا تكون السماء غائمة أو ممطرة فإن البطاريات تلعب دورا هاما جدا, حيث يتم تخزين الطاقة المولدة طوال اليوم في البطاريات لإستخداما وقت الحاجة.إن نطاق كفاءة النظام الكهروضوئي "PV" عادة يعادل حوالي 20-22% مما يعنى أن 20-22% من أشعة الشمس الساقطة عليه تتحول إلي تيار كهربائي ومع ذلك فإن الأنظمة الأكثر شيوعا و الموجودة أعلي الأسطح تكون كفاءتها أقل من ذلك.
ثانيا: التكنولوجيا الحرارية " Thermal Technology".
يتنوع الطبق المسطح, فكما يشير إسمه فهو يتكون من طبق ماص داكن مسطح يحتوي علي سائل لنقل الحرارة, أما أنابيب الإجلاء تحتوي علي عدة أنابيب إجلاء زجاجية مكونة من طبق ماص بالإضافة إلي سائل ناقل للحرارة مثل الماء.
كيف تعمل التكنولوجيا الحرارية؟
إن كلا الشكلين الحراريين لديهما مكونات مختلفة لكن الوظيفة الأساسية تبقي واحدة بشكل كبير في الشكلينفي وجود ضوء الشمس فإن مجمعات الطاقة الشمسية تسخن و تنقل الحرارة إلي سائل نقل الحرارة وعادة ما يكون السائل هو الماء أو خليط من الجلايكول و الماء في المناطق الباردة لمنع الخليط من التجمد.
يتم نقل السائل بعد ذلك إلي سائل مبدل للحرارة يقع في خزان الماء, وبعد نقل حرارته إلي الخزان فإن سائل نقل الحرارة يندفع إلي المجمعات مرة أخري ليتم تسخينه مرة ثانية.
وتتكرر تلك العملية حتي يتم الحصول علي درجة الحرارة المطلوبة لاحظ أنه لا يتم إنتاج كهرباء في حالة الطاقة الحرارية تلك, وبدلا من ذلك فإنه يتم نقل حرارة أشعة الشمس الساقطة علي النظام إلي وسط أخر مثل الماء , الطعام .....إلخ.
ولذلك فإن سخانات المياه و مواقد الطعام هي من أكثر الأمثلة المعروفة للأنظمة التي تستخدم الطاقة الشمسية لغلي الماء و طهي الطعام.
عادة ما تتراوح كفائة مجمعات الطاقة الشمسية بين 60-80% و هي أعلي بكثير من كفاءة نظام الطاقة الكهروضوئية.
لا شك أن الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة هائل يمكنه أنه يمد المنازل و المكاتب بالطاقة لفترات ممتدة و هناك بعض الدول التي تستخدم الطاقة الشمسية و موارد طاقة متجددة أخري لتحقيق الضغط علي الموارد الطبيعية المحدودة علي كوكب الأرض, وتعقيد ممارسات الحفظ الجديدة.
وعن طريق التحسين المستمر للتكنولوجيا التي نحصل بها علي الطاقة الشمسية فإننا نقترب من عالم يعمل بطاقة الشمس المطلقة حتي أثناء الليل.
0 التعليقات:
إرسال تعليق