استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء.
- من السهل تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال التحويل الكهروضوئي.
- يعني تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوء مباشرة إلى طاقة كهربائية عن طريق الخلايا الشمسية.
- أو PV ، وهناك بعض المواد الموصلة مثل السيليكون والجرمانيوم وغيرها.
كهرباء
- هو أحد أنواع الطاقة الموجودة في الطبيعة ، والكهرباء هي أحد نواقل الطاقة التي يمكن استخدامها في العديد من الأغراض.
- يمكن الحصول على الكهرباء من الطبيعة من خلال البرق والاحتكاك ، وهذا أمر صعب وغير مجد اقتصاديًا.
- يمكن الحصول على الكهرباء كمصدر أساسي للطاقة من المصادر الطبيعية.
- مثل الطاقة التي يتم الحصول عليها من موارد المياه والرياح والطاقة الشمسية والمد والجزر والأمواج.
طاقة شمسية
- يتلخص في الطاقة المنبعثة من الشمس وأشعتها المتوفرة في كل مكان وتساعد في عملية التمثيل الضوئي.
- الذي يستخدمه النبات في تكوين الغذاء ، بالإضافة إلى فوائده للإنسان في التدفئة والتدفئة وتجفيف الطعام وتوليد الكهرباء.
- نحصل على الطاقة الشمسية من الألواح الشمسية التي تشبه المرايا وتأتي بأشكال وأحجام مختلفة.
- مثل الطاقة التي تأتي من ضوء الشمس الذي يسقط على هذه الألواح الشمسية.
- وهي مصنوعة من مواد تدعم عملية توليد الكهرباء عند امتصاص الضوء وتحويله إلى طاقة كهربائية.
كيف تعمل الألواح الشمسية
- تساهم الألواح الشمسية في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء عبر الخلايا الشمسية.
- تم تثبيت الألواح بعناية على أسطح المنازل والمباني وفوق أعمدة الإنارة العامة.
- من أجل الحصول على أكبر قدر من ضوء الشمس للحصول على كمية كبيرة من الطاقة.
- تعتبر الألواح الشمسية أيضًا من أفضل الطرق لدعم التنظيف وحماية البيئة لأنها لا تسبب ضررًا للتربة.
- يتم تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية من خلال هياكل إلكترونية تسمى الخلايا الشمسية ، وهو تأثير يحمل تيارًا كهربائيًا.
أنواع الخلايا الشمسية
توجد عدة أنواع من الخلايا الشمسية ، حسب المواد المستخدمة في تصنيعها والكفاءة المستخلصة منها ، وتتمثل في ثلاثة أنواع رئيسية ، على النحو التالي:
- تتراوح كفاءة خلايا السيليكون وكفاءتها التحويلية حتى 22٪ من الكفاءة النظرية.
- تزعم بعض المعامل أن خلايا الأغشية الرقيقة ، بكفاءة 18٪ ، رخيصة الثمن وسهلة الصنع.
- الخلايا الشمسية متعددة الوصلات ، والتي عادة ما تكون مرتبطة بالكالسيوم ، هناك خلايا ذات اتصالين أو ثلاثة ، وتتذبذب كفاءتها حوالي 35٪ ، وتتميز بصعوبة التصنيع وارتفاع تكلفتها.
كفاءة الخلايا الشمسية
- يتم تعريف كفاءة الخلايا الشمسية على أنها الطاقة التي تترك الخلية على الطاقة القادمة ممثلة بالطاقة من الشمس.
- تم الحصول على الجهد لكل خلية ، حيث تختلف قيمة التيار المستخرج وفقًا لسطح الخلية.
- يزداد التيار الكهربائي مع زيادة مساحة السطح ، لكن الزيادة الكبيرة في المساحة تؤدي إلى زيادة المقاومة المتتالية ، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الخلية.
- تم تصنيع خلايا ذات أحجام مختلفة للحصول على تيار يتراوح من 2.5 إلى 3.5 أمبير لكل خلية.
- أصبح من الممكن توصيل الخلايا الشمسية بالتوازي وعلى التوالي لتشكيل وحدات توليد الطاقة الكهربائية.
- عندما يتم توصيل الخلايا بشكل متوازٍ ومتسلسل في وحدات كبيرة ، يتم الحصول على الطاقة المطلوبة.
تطوير الخلايا الشمسية في نطاق أربعة مفاهيم أساسية.
- محاولة جعل التكنولوجيا تجعل الخلايا الشمسية أقل تكلفة وأكثر كفاءة.
- تطوير تقنية جديدة تعتمد على التصاميم المعمارية والهندسية الجديدة.
- تطوير وتصنيع مواد إلكترونية ذات قدرة أكبر على امتصاص الطاقة الشمسية وإطلاق الشحنات بأعداد أكبر.
- تطوير التصميمات الإلكترونية للمواد المتوفرة حاليًا وتحسين ظروف تصنيعها.
- من هنا ، تتمتع الطاقة الشمسية بمزايا مهمة ، بما في ذلك توفر الطاقة المتجددة والمشتقة والنظيفة.
- تقنياتها مألوفة وغير معقدة وسهلة التطوير ، بالإضافة إلى أن استخدامها يوفر فرص عمل كثيرة.
- تقطع الطاقة الشمسية شوطًا طويلاً في توفير المواد والإمدادات البيئية في العالم العربي ، وقد تتطلب رأس مال مقدمًا.
- لكنها لا تحتاج إلى أن تكون المواد الخام متوفرة في الطبيعة ، بالإضافة إلى أنها لا تحتاج إلى صيانة مستمرة.
مراحل تطور تكنولوجيا الطاقة الكهربائية من الشمس.
- على مر القرون ، استفاد الإنسان من طاقة الإشعاع الشمسي في العديد من التطبيقات المختلفة في حياته.
- حاول الإنسان منذ القدم الاستفادة من الطاقة الشمسية واستغلالها.
- ولكن إلى حد محدود ، ومع تطور التقنيات التكنولوجية الحديثة التي وصل إليها الإنسان اليوم ، فتحت آفاق علمية حديثة لاستغلال الطاقة الشمسية.
- كان يستخدم قديما لحرق السفن الحربية ، وكذلك لتدفئة المنازل والمحاصيل الزراعية.
- بالإضافة إلى المواد الذائبة وطهي الطعام وتوليد البخار وتقطير الماء.
- تم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية وكهربائية من خلال التحويل الكهروضوئي.
- التحويل الحراري للطاقة الشمسية أو الطاقة الكهروضوئية إلى طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الشمسية.
- اكتشف علماء الفيزياء هذه الظاهرة في القرن التاسع عشر الميلادي ، عندما اكتشفوا أن الضوء يمكن أن يحرر الإلكترونات من بعض المعادن.
- كما توصلوا إلى العديد من الدراسات التي تسمح لهم بتخزين الطاقة الناتجة والاستفادة منها.
خلال فترة حجب أشعة الشمس ، والتي يمكن تخزينها عن طريق التخزين الحراري أو الكهربائي والكيميائي والمغناطيسي.
حيث يعتبر هذا البحث من أهم الوسائل لتطوير استخدامات الطاقة الشمسية ، بالإضافة إلى ظهور العديد من أنواع محطات الطاقة المختلفة ، مثل:
- محطات البخار والنووية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح وغيرها.
آلية عمل الخلايا الشمسية.
- الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي للعديد من الطاقات في الطبيعة ، لأنها واحدة من الطاقات المتجددة التي لا تنضب.
- يتم أيضًا النظر في جميع مصادر الطاقة المتجددة ، بالإضافة إلى بدايتها منذ آلاف السنين.
- تم استخدامه لتسخين المياه وتجفيف بعض المحاصيل لمنع تلفها.
- حتى العصر الحديث نجد العديد من الأبحاث والتجارب القائمة على استغلال الطاقة الشمسية.
- في إنتاج الكهرباء في التدفئة وصب المعادن وغيرها من الصناعات أيضًا.
- بسبب الزيادة في الوقود وزيادة استهلاك الطاقة ، نجد أن الطاقة من الشمس هي أول مصدر مرشح لتحل محل النفط.
- وحاولت الدول الأكثر تعرضًا للشمس إنتاج الكهرباء من خلال الألواح الكهروضوئية التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء.
- الطاقة الحرارية الشمسية هي تقنية جديدة تحول ضوء الشمس إلى كهرباء وتستخدمها حاليًا مزارع الرياح البحرية في أوروبا.
- أما الخلايا الشمسية فتتكون من طبقتين من أشباه الموصلات تعمل عند اصطدام أشعة الضوء بالخلية.
- تمتص ذرات السيليكون جزءًا من الضوء ، أي أن المادة الخلوية تمتص الطاقة الضوئية.
- تثير هذه الطاقة الإلكترونات غير المتصلة في المادة وتجعلها تتحرك بحرية داخل المادة ، وعندما تتعرض هذه الإلكترونات الحرة للمجال الكهربائي ، تتحرك جميعها في اتجاه واحد ، وهذا يعني تيارًا كهربائيًا.
- من خلال ربط طرفي الخلية الكهروضوئية بنقطتي اتصال على السطح العلوي والسطح السفلي للخلية ، يمكن الحصول على تيار كهربائي طالما استمر الضوء في السقوط على الخلية الكهروضوئية.