استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء وأنواع الألواح الشمسية

استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء Using solar energy to generate electricity؛ التي تعتبر واحدة من الطاقات المتجددة وتعرف بأنها صديقة البيئة، وذلك لأنها تعمل من خلال أشعة الشمس، ويتم استخدام الطاقة في العديد من الاستخدامات المختلفة بكل سهولة دون الحاجة إلى بذل الكثير من الجهد في ذلك، فإلى جانب أنها متجددة وغير قابلة للنفاذ إلا أنها أيضًا موفرة وسهلة الاستخدام.

الطاقة الشمسية

يقصد بالطاقة الشمسية الطاقة المتجددة التي يتم الحصول عليها من أشعة الشمس، ويتم تحويل هذه الأشعة إلى طاقة كهربائية أو طاقة حرارية، وتعتبر الطاقة الشمسية أنظف أنواع الطاقات المتجددة وأوفرها أيضًا، ويتم استخدامها في العديد من الاستخدامات المتنوعة مثل توليد الكهرباء، والإنارة، وأيضًا تأمين  البيئة الداخلية المريحة، وتسخين المياه، والجدير بالذكر أن الولايات المتحدة هي أغنى دول العالم من ناحية الطاقة الشمسية، ومن خلال السطور التالية سيتم التعرف على استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء.

استخدامات الطاقة الشمسية

تتعدد استخدامات الطاقة الشمسية، لذلك من خلال السطور التالية سيتم التعرف على استخدامات الطاقة بشكل مختصر، ومن ثم سيتم التعرف على استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء بشكل موضح:

• توليد الحرارة لتسخين المياه: وفي هذه الحالة يجب أن تكون الخزانات معزولة بشكل تام حتى يتم المحافظة على درجة حرارة المياه الساخنة عند غروب أشعة الشمس، وغالباً ما يتطلب هذا الاستخدام خزان تدفئة احتياطي.
• توليد الكهرباء للمنازل: يعتبر هذا الاستخدام هو أكثر استخدام للطاقة الشمسية، ويمكن توفير الطاقة من خلال اختيار النظام الكهربائي المناسب، ويتم توليد الكهرباء من خلال الاستعانة بأشعة الشمس بدلاً من شركات الكهرباء المحلية.
• إنتاج درجات حرارة عالية: وذلك من خلال تركيز أشعة الشمس على مكان واسع، مما ينتج عن ذلك زيادة كبيرة في كمية الضوء، وبالتالي إنتاج درجات حرارة عالية.
• عملية البناء الضوئي: حيث تعتمد النباتات ذاتية التغذية على الطاقة الشمسية بشكل مباشر، فهذه الكائنات هي أساس الشبكة الغذائية، على خلاف الحيوانات التي تعتمد على الطاقة الشمسية بشكل غير مباشر.
• الوقود الأحفوري: ويكون ذلك من خلال التمثيل الضوئي، حيث تتحول الكائنات التي تموت في أعماق الأرض بعد تحللها إلى الوقود الأحفوري، مما ينتج عن ذلك البترول والغاز الطبيعي والفحم، ولكن هذا الوقود غير متجدد.

شاهد أيضًا: مشروع الاستزراع السمكي وأهدافه والعائد الاقتصادي منه

طرق استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء يكون من خلال طريقتين مختلفتين، وهاتين الطريقتين على النحو التالي:

الطاقة الضوئية

تعتبر هذه الطريقة هي الطريقة التي يتم استخدامها منذ أكثر من 30 عام، وتعتمد هذه الطريقة على وجود الخلايا الكهروضوئية، حيث تتكون هذه الخلايا من مجموعة من الطبقات الرقيقة المصنوعة من السيليكون وبعض من المواد الأخرى، وتتميز الطبقات بأنها على شكل موصلات مربعة الشكل، وبمجرد أن تصل إليها أشعة الشمس تحدث التفاعلات الكيميائية داخل الخلية وذلك من خلال إطلاقها للإلكترون الذي يقوم بتوليد التيار الكهربائي، ومن خلال هذا التيار يتم إمداد الأبنية بمجموعة من الطاقة الكهربائية التي تم الحصول عليها من أشعة الشمس.

الطاقة الحرارية

تعتبر هذه الطريقة واحدة من التقنيات التقليدية التي يتم من خلالها استخدام العاكسات التي تعمل على تركيز أشعة الشمس في مكان ما حتى يتم تكوين البخار من أجل تشغيل المولدات الكهربائية، ويوجد في السوق  تقنيتان أساسيتان تعتمدان على الطاقة الحرارية، الأولى تقوم باستخدام حرارة أشعة الشمس من أجل تسخين غاز الهليوم أو غاز الهيدروجين أو غاز الصوديوم حتى يتم تكوين الغاز المضغوط أو البخار الذي يتم من خلاله تحريك التوربينات لتوليد الكهرباء، أما الطريقة الثانية فيتم من خلالها توجيه المرايا التي تعكس أشعة الشمس على برج كبير يحتوي على سوائل بداخله، فتتحول هذه السوائل إلى بخار يقوم بدفع التوربينات التي يتم من خلالها توليد الكهرباء.

مميزات استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

توجد العديد من المميزات الرائعة التي تدور حول استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، ومن بين أبرز تلك المميزات ما يلي:

• مصدر أساسي للطاقة المتجددة الغير قابلة للنفاذ، وتعتبر هذه الميزة هي الأساس وراء اتجاه الناس إلى استخدام  الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء.
• يساعد على التخلص من التكلفة الشهرية مقارنة بموارد الطاقة الأخرى، فهي تساعد على التخلص من فاتورة الكهرباء لأنه سيتم الحصول على جميع الاحتياجات من الطاقة الكهربائية التي تم الحصول عليها من أشعة الشمس.
• تعطي العديد من الشركات ضمانات تصل لمدة تتراوح من 20-25 عام، وهذا يرجع إلى عدم وجود أجزاء متحركة أو أجزاء متآكلة أو ممزقة، وعلى الأغلب يحتاج العاكس إلى تغير بعد مرور 5- 10 سنوات من استخدامه.
• يمكن من خلال الطاقة الشمسية أيضًا توليد الكهرباء أو توليد الحرارة، إلى جانب استخدامها في تقطير المياه في الأماكن التي تحتوي على إمدادات مياه نظيفة ومحددة، وأيضًا تشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء.
• صيانتها منخفضة وغير مكلفة للغاية، ويكون ذلك من خلال المحافظة على نظافتها بشكل دوري.

شاهد أيضًا: أفكار مشروع مربح من البيت ببلاش

كيف تعمل الطاقة الشمسية وتتحول إلى كهرباء

تعمل الطاقة الشمسية من خلال مجموعة من الخطوات المعينة حتى يتم استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، ويكون ذلك من خلال ما يلي:

• تقوم الألواح الكهروضوئية بالتقاط الضوء من أشعة الشمس، مما يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات التي توجد في الخلايا السيليكونية الموجود في لوح الطاقة مما ينتج عنها تيار كهربائي بطريقة مباشرة.
• يحول العاكس الموجود في الألواح التيار المستمر إلى تيار كهربائي متناوب، مما يجعله صالح للاستخدام من قبل الشركات والمنازل.
• يمكن أيضًا الحصول على كمية أكبر من الكهرباء الإضافية من الشبكة عند الرغبة في الحصول على طاقة ذات كفاءة كبيرة أكبر من كفاءة توليد الألواح الشمسية.
• يمكن في هذه الخطوة تخزين الكهرباء الفائضة في البطارية، ويمكن إعادتها إلى لوح الطاقة عند الحاجة له.

أنواع الألواح الشمسية

بعد أن تم التعرف على استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء يجب التنويه إلى أنه يوجد نوعان أساسيان من الألواح الشمسية الكهروضوئية التي يتم استخدامها في النظام الشمسي، وهي كما يلي:

• أحادية البلورية: يتميز هذا النوع من الألواح أنه يعمل بكفاءة عالية في توليد الكهرباء من خلال الضوء، وتتميز هذه الألواح بأنها أكثر كفاءة من حيث استخدام المساحة، وأنها متينة وعمرها طويل، لذلك فإنها مناسبة للمنشآت التجارية والسكنية ذات المساحات الصغيرة.
• متعددة البلورات: يتميز هذا النوع من الألواح بأن إنتاجه سهل وبسيط، كما أنه أقل تكلفة ومتعدد الاستخدامات، ويوجد منه مجموعة من الأحجام والألوان المختلفة، لذلك فإنه مناسب لجميع المنشآت السكنية والتجارية ذات المساحات الكبيرة، وأيضًا التطبيقات التي توجد داخل وخارج الشبكة.

شاهد أيضًا: مشروع الرمال السوداء وأهم المعلومات عنه

يختلف استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء بناء على الطريقة التي يتم الاعتماد عليها، ويكون ذلك من خلال طريقتين أساسيتين وهما الطاقة الضوئية والطاقة الحرارية، وذلك من أجل الحصول على المميزات الرائعة لاستخدام الطاقة الشمسية.