تعمل الطاقة الشمسية عن طريق الاستيلاء على طاقة الشمس وتحويلها إلى كهرباء لمنزلك أو عملك.
شمسنا مفاعل نووي طبيعي. وهي تطلق حزم صغيرة من الطاقة تسمى الفوتونات ، التي تسير مسافة 93 مليون ميل من الشمس إلى الأرض في حوالي 8.5 دقيقة. كل ساعة ، تؤثر فوتونات كافية على كوكبنا لتوليد ما يكفي من الطاقة الشمسية لتلبية احتياجات الطاقة العالمية من الناحية النظرية لمدة عام كامل.
تستهلك الطاقة الكهروضوئية حاليًا خمسة أعشار فقط من واحد بالمائة من الطاقة المستهلكة في الولايات المتحدة. ولكن تكنولوجيا الطاقة الشمسية آخذة في التحسن وتكلفة الذهاب للطاقة الشمسية تنخفض بسرعة ، لذلك قدرتنا على تسخير وفرة الطاقة من الشمس في الارتفاع.
أظهر تقرير صادر عن الوكالة الدولية للطاقة عام 2017 أن الطاقة الشمسية أصبحت مصدر الطاقة الأسرع نموًا في العالم - وهي المرة الأولى التي يفوق فيها نمو الطاقة الشمسية نمو جميع أنواع الوقود الأخرى. في السنوات القادمة ، سنستمتع جميعًا بفوائد الكهرباء المولدة بالطاقة الشمسية بطريقة أو بأخرى.
كيف تعمل الألواح الشمسية؟
عندما تضرب الفوتونات خلية شمسية ، فإنها تدق الإلكترونات الفضفاضة من ذراتها. إذا تم توصيل الموصلات بالجوانب الإيجابية والسلبية للخلية ، فإنها تشكل دائرة كهربائية. عندما تتدفق الإلكترونات عبر هذه الدائرة ، فإنها تولد الكهرباء. تشكل الخلايا المتعددة لوحة شمسية ، ويمكن توصيل العديد من الألواح (الوحدات) معًا لتشكيل مصفوفة شمسية. كلما زاد عدد اللوحات التي يمكنك نشرها ، زادت الطاقة التي يمكنك توليدها.
ما هي الألواح الشمسية مصنوعة من؟
تتكون الألواح الشمسية الكهروضوئية من العديد من الخلايا الشمسية. الخلايا الشمسية مصنوعة من السيليكون ، مثل أشباه الموصلات. وهي مبنية بطبقة موجبة وطبقة سلبية ، والتي تعمل معًا على إنشاء مجال كهربائي ، تمامًا كما في البطارية.
كيف تولد الألواح الشمسية الكهرباء؟
الألواح الشمسية الكهروضوئية تولد التيار المباشر (العاصمة) الكهرباء. باستخدام التيار المستمر ، تتدفق الإلكترونات في اتجاه واحد حول الدائرة. يوضح هذا المثال بطارية تشغل مصباح كهربائي. تتحرك الإلكترونات من الجانب السلبي للبطارية ، عبر المصباح ، وتعود إلى الجانب الإيجابي للبطارية.
باستخدام التيار المتردد (التيار المتردد) ، يتم دفع وسحب الإلكترونات ، عكس الاتجاه بشكل دوري ، تمامًا مثل أسطوانة محرك السيارة. تولد المولدات كهرباء التيار المتردد عندما يتم لف لف الأسلاك بجانب المغناطيس. يمكن للعديد من مصادر الطاقة المختلفة "قلب مقبض" هذا المولد ، مثل الغاز أو وقود الديزل ، أو الطاقة الكهرومائية ، أو النووية ، أو الفحم ، أو الرياح ، أو الطاقة الشمسية.
تم اختيار كهرباء التيار المتردد لشبكة الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن نقلها لمسافات طويلة أقل تكلفة. ومع ذلك ، الألواح الشمسية توليد الكهرباء العاصمة. كيف يمكننا توصيل التيار المستمر إلى شبكة التيار المتردد؟ نحن نستخدم العاكس.
ماذا العاكس للطاقة الشمسية هل؟
يأخذ العاكس الشمسي كهرباء العاصمة من المصفوفة الشمسية ويستخدم ذلك لتوليد الكهرباء بالتيار المتردد. العاكسون مثل أدمغة النظام. جنبا إلى جنب مع تحويل DC إلى طاقة التيار المتردد ، فإنها توفر أيضا حماية خطأ الأرض واحصائيات النظام ، بما في ذلك الجهد والتيار على دارات التيار المتردد والتيار المستمر ، وإنتاج الطاقة والحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة.
سيطر العاكسون المركزيون على صناعة الطاقة الشمسية منذ البداية. يعتبر إدخال المحولات الصغيرة أحد أكبر التحولات التكنولوجية في صناعة الكهروضوئية. تعمل العاكسات الدقيقة على تحسين كل لوحة شمسية فردية ، وليس لنظام شمسي بأكمله ، كما تفعل العاكسات المركزية. وهذا يمكّن كل لوحة شمسية من الأداء بأقصى قدر ممكن. عند استخدام العاكس المركزي ، فإن وجود مشكلة على لوحة شمسية واحدة (ربما تكون في الظل أو قد تكون قذرة) يمكن أن يؤدي إلى انخفاض أداء المجموعة الشمسية بأكملها. إذا واجهت إحدى الألواح الشمسية مشكلة ، فإن بقية المجموعة الشمسية لا تزال تعمل بكفاءة.
كيف يعمل نظام الألواح الشمسية؟
فيما يلي مثال على كيفية عمل تثبيت الطاقة الشمسية المنزلية. أولاً ، يضرب ضوء الشمس لوحة شمسية على السطح. تقوم اللوحات بتحويل الطاقة إلى تيار مستمر ، والذي يتدفق إلى العاكس. يحول العاكس الكهرباء من التيار المستمر إلى التيار المتردد ، والتي يمكنك استخدامها لتزويد منزلك بالطاقة. إنه بسيط ونظيف بشكل جميل ، وهو يزداد فاعلية وبأسعار معقولة طوال الوقت.
ومع ذلك ، ماذا يحدث إذا لم تكن في المنزل لاستخدام الكهرباء التي تولدها الألواح الشمسية كل يوم مشمس؟ وماذا يحدث في الليل عندما لا يقوم النظام الشمسي الخاص بك بتوليد الطاقة في الوقت الفعلي؟ لا تقلق ، ما زلت تستفيد من خلال نظام يسمى "صافي القياس".
ينتج عن النظام الكهروضوئي النموذجي المرتبط بالشبكة ، خلال ساعات الذروة في النهار ، طاقة أكثر من احتياجات العميل ، بحيث يتم تغذية الطاقة الزائدة بالشبكة لاستخدامها في أي مكان آخر. يحصل العميل على ائتمان مقابل الطاقة الزائدة المنتجة ، ويمكنه استخدام هذا الاعتماد في السحب من الشبكة التقليدية في الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم. يسجل العداد الصافي الطاقة المرسلة مقارنة بالطاقة المستلمة من الشبكة.
