معلومات عامة حول الطاقة الشمسية énergie solaire
تعد الطاقة الشمسية من مصادر الطاقة المتجددة، وتعتبر من الحلول الواعدة مستقبلا للمشاكل التي تتعلق بالأزمة الطاقية.
يمكن تحويل ضوء الشمس الى طاقة كهربائية من خلال آلية التحويل الكهروضوئي للطاقة الشمسية. ويقصد بالتحويل الكهروضوئي، تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة الى طاقة كهربائية بواسطة الخلايا الكهروضوئية. وكما هو معلوم هناك بعض المواد التي تقوم بعملية التحويل الكهروضوئي تدعى أشباه الموصلات كالسيليسيوم (السيلكون) والجرمانيوم ...
ماهي الطاقة الشمسية ؟
تعمل الطاقة الشمسية من خلال امتصاص الألواح الشمسية ضوء الشمس (معظم الطيف الضوئي، بالإضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء) وتحويلها إلى طاقة كهربائية للاستفادة منها.
استخدامات الطاقة الشمسية ؟
استخدمت الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء في تطبيقات عديدة منها محطات توليد الكهرباء، وتشغيل إشارات المرور وإنارة الشوارع، وتشغيل بعض الأجهزة الكهربائية مثل الساعات. والآلات الحاسبة، وتشغيل الأقمار الاصطناعية والمركبات والمحطات الفضائية، السيارات الكهربائية والتي تسير بالطاقة الشمسية.
الشركات العالمیة المصنعة للخلایا الشمسیة :
الشركات العالمیة العاملة في ھذا المجال كثیرة من بینھا شركة سولار الألمانیة، ألفواتوات الفرنسیة، أتیار سولار في إیطالیا، كرونار في یوغسلافیا، استروبور في كندا، وھیلیودینایكا في البرازیل، ترينا للطاقة الشمسية، ينغلي غرين إنرجي، الكندية للطاقة الشمسية، جينكو للطاقة الشمسية- Jinko Solar. جي إيه سولار- JA Solar. شارب سولار- Sharp Solar. رينيسولا – Renesola. فيرست سولار- First Sola.
وشركات عدیدة في الولایات المتحدة والیابان وھناك شركات متعددة الجنسیات أیضا
المواد الأولیة و بنیة الألواح الشمسية:
ندخل الآن في بعض المفاھیم التي تقرب للأذھان كیفیة عمل الألواح الشمسية لذلك سنشرح الخلیة الكهروضوئية والتي ھي الركیزة الأساسیة للعمل.
وتعرف المادة شبھ الموصلة كالأتي:
المادة شبھ الموصلة ھي عناصر رباعیة التكافؤ أي یحتوي غلاف الذرة الخارجي على أربعة الكترونات ترتبط ذراتھا ببعضھا البعض بروابط تساھمیة وتكون عازلة تماما في درجة الصفر (0K) وتزداد درجة توصیلھا بارتفاع درجة حرارتھا أو عند تسلیط فرق جھد كھربائي علیھا أو عند تعرضھا لإشعاع بطاقة كافیة. ومن بين المواد شبه الموصلة السيلكون ،الجرمانيوم ...
مكونات الخلية الكهروضوئية ؟
أغلب الخلایا الكھروضوئیة المستخدمة تكون مصنعة من مادة بلّوریة تدعى سيلكون، وھي إحدى مواد الأرض شیوعا.ويضاف إليها بعض الشوائب (البور والفسفور)لتعطيها بعض الخواص الفيزيائية.
مبدأ عمل الخلیة الكھروضوئية ؟
تضم الألواح الشمسية في الواقع العديد من الخلايا الكهروضوئية، وتعمل هذه الخلايا على تحويل ضوء الشمس الى كهرباء وهذا هو المبدأ الأساسي لعمل الألواح الشمسية. تتكون الخلية الكهروضوئية الواحدة من طبقتين، الطبقة العليا للخلية والمقابلة للشمس والتي تتكون من سيلكون ويضاف إليه عنصر الفسفور لتعطيه خاصية ضخ الالكترونات عند ارتطام الفوتونات بها وتسمى هذه الطبقة ب N، بينما يضاف عنصر البور للطبقة السفلى ويعطيه خاصية امتصاص الالكترونات وتسمى هذه الطبقة ب P. عند وجود موصل كهربائي بين الطبقتين تنتقل الالكترونات بين الطبقتين وهكذا يتكون تيار كهربائي مستمر، يمكن الاستفادة منه بشكل مباشر أو يمكن تحويله الى تيار متغير باستعمال محول DC/AC.
تأثیر درجة الحرارة على أداء الخلیة الكھروضوئیة ؟
إن كفاءة أداء الخلايا الكهروضوئية تتراوح من 14 % إلى 21 % حسب نوع مواد الخلية المصنعة منها وبإضافة المؤثرات الخارجية نأخذ على سبيل المثال ارتفاع في درجة الحرارة سوف تنخفض هذه الكفاءة أكثر.
تتفاوت كفاءة أداء الخلیة الكھروضوئیة عادة عكسیا مع درجة حرارة، بمعني آخر ینخفض أداء الخلیة بارتفاع درجة حرارة الجو المحیط للخلیة ، ھذا یعني أن الطاقة الكھربائیة الناتجة من الخلیة تنخفض بارتفاع درجة الحرارة. الشكل أسفله یوضح تأثیر درجة الحرارة على أداء الخلیة الكھروضوئیة. فكما تلاحظون تنخفض كمیة الطاقة الكھربائیة المتولدة كلما ارتفعت درجة الحرارة.
ايجابيات الطاقة الشمسية ؟
▪ التوفير الكبير في قيمة فاتورة استهلاك الكهرباء.
▪ تعتبر الطاقة الشمسية مصدرا متجددا للطاقة.
▪ تعتبر مصدرا مجاني للطاقة الكهربائية.
سلبيات الطاقة الشمسية ؟
▪ يتطلب التثبيت مساحة كبيرة. من الضروري استخدام مساحة كبيرة جدًا من الألواح الكهروضوئية لضمان إنتاج جيد للطاقة.
▪ مشكلة كفاءة الطاقة الشمسية.
بالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى، فإن كفاءة الطاقة منخفضة نوعًا ما (تتراوح مابين 14% و 21%). بالإضافة إلى ذلك، يختلف الأداء بمرور الوقت.
تعتمد الطاقة الشمسية على علم المناخ ، مما يلغي تلقائيًا إمكانية استخدامها في المناطق التي يكون فيها الغطاء السحابي ثابتًا و / أو يكون الوقت الشمسي أقصر. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، في المناطق الشمالية حيث تكون ساعات الطاقة الشمسية قليلة جدًا خلال فصل الشتاء.
بالإضافة إلى ذلك، يختلف ميل الشمس بالنسبة للسطح في أيام مختلفة من العام وهذا له تأثير على أداء الألواح الشمسية.
▪ مشكلة تخزين الطاقة الشمسیة والاستفادة منھا أثناء اللیل أو الأیام الغائمة أو الأیام المغبرة أو الأيام الممطرة. ویعتمد تخزين الطاقة الشمسیة على كمیة الطاقة الكهربائية المخزنة، و نوع الاستخدام وفترة الاستخدام بالإضافة إلي التكلفة الإجمالیة لطریقة التخزین.
▪ مشكلة وجود الغبار وقد برھنت البحوث الجاریة حول ھذا الموضوع أن أكثر من 50% من فعالیة الطاقة الشمسیة تفقد في حالة عدم تنظیف الجھاز المستقبل لأشعة الشمس لمدة شھر.
إن أفضل طریقة للتخلص من الغبار ھي التنظیف المستمر.
يمكنكم من هذا الرابط مجموعة من كتب الطاقة الشمسية بصيغة بي دي اف
هذا كل ما يخص هذه المقالة نلقاكم في مقال اخر باذن الله...
تعليقات
إرسال تعليق