توليد الكهرباء باستخدام طاقة الشمس

توليد الكهرباء باستخدام طاقة الشمس

تشهد البشرية في السنوات الاخيرة كما سبق وعرضنا في مقال “الوقود الاحفوري” ، تغيرًا مناخيًّا. قد يرى البعض أن هذه الظاهرة ليست مهمة مقابل التقدم الذي يشهده العالم، إلا أنها أضحت اليوم الشغل الشاغل للعلماء الذين بدؤوا بالتخطيط لمواجهتها و الحد منها. ولا بد من لفت انتباه الناس إلى الحلول التي يمكنها أن تساعد في الحد من الظاهرة. واحد من أهم هذه الحلول هو استخدام طاقة الشمس، لأنها طاقة متجددة لا تنضب. يمكن الاستفادة منها في مجالات عدّة، في توليد الطاقة الكهربائية، تسخين المياه، التدفئة، وحتى في التبريد. إلا أن الدول المتقدمة بمعظمها تعمل على استخدام طاقة الشمس في توليد الكهرباء.
الطاقة الشمسية هي تحويل الطاقة من أشعة الشمس إلى كهرباء، إما مباشرة باستخدام الخلايا الكهروضوئية (PV) ، أو بشكل غير مباشر باستخدام الطاقة الشمسية المركزة (concentrated solar power). تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية المركزة العدسات أو المرايا وأنظمة التتبع لتركيز مساحة كبيرة من ضوء الشمس على شعاع صغير، خيث تقوم الخلايا الضوئية بتحويل الضوء إلى تيار كهربائي باستخدام التأثير الكهروضوئي. وتحول الخلية الكهروضوئية الضوء المرئي إلى تيار مباشر (DC). يمكن لبعض الخلايا الكهروضوئية أيضًا تحويل الأشعة تحت الحمراء (IR) أو الأشعة فوق البنفسجية (UV) إلى كهرباء DC. تعتبر الخلايا الكهروضوئية جزءًا لا يتجزأ من أنظمة الطاقة الشمسية والكهربائية، والتي أصبحت ذات أهمية متزايدة كمصادر بديلة للطاقة. يمكن توصيل مجموعات كبيرة من الخلايا الكهروضوئية معًا لتشكيل وحدات شمسية أو ألواح شمسية. يُعرف استخدام الخلايا الكهروضوئية  لتوليد الطاقة الكهربائية القابلة للاستخدام باسم الفوتوفولتايك Photovoltaic.
يتطلب الاستخدام العملي عادةً تحويل تيار (DC) إلى التيار المتردد (AC)، من خلال استخدام المحولات. ترتبط الخلايا الشمسية المتعددة داخل لوحة، يتم توصيل الألواح مع بعضها البعض على شكل صفوف، ثم ربطها بالمحول (inverter)، وهذا التيار إما يذهب الى بطاريات لتخزين الطاقة إلى حين حاجتها أو استعمالها مباشرة.
وهناك ثلاثة أنواع من الأنظمة للطاقة الشمسية يمكن تركيبها وفق الاستخدام، منزليّ كان أو للمصانع:
• نظام الطاقة الشمسية المربوط بشبكة الدولة (grid inter-tied): يستعمل عادة في المصانع و الشركات الضخمة، يتم الإستفادة من الطاقة الشمسية في النهار عندما تكون الشمس ساطعة و هذا لا يعني استخدام الطاقة الشمسية بكاملها، بل يمكن الاستفادة منها بنسبة معينة بحسب سطوع الشمس. و بهذا يمكن التقليل من مصروف الطاقة من الدولة وبالنتيجة تقليل الفاتورة. وفي الليل يتم استخدام شبكة الدولة.
• نظام الطاقة الشمسية المربوط بشبكة الدولة مع وجود البطاريات (grid inter-tied with battery backup): يستخدم في المنازل، فيتم الإستفادة من الألواح عندما تكون الشمس ساطعة، وإن كان حمل المنزل كبير تستعمل الطاقة الشمسية كلها، أما عندما يكون الحمل قليل فجزء من الطاقة يذهب للاستعمال المنزلي والجزء الآخر يخزن في البطاريات، التي ستستخدم ليلاُ، وعند نفاذها يتم اللجوء إلى شبكة الدولة.
• نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة (off grid): يستخدم في المنازل أيضا و لكنه الأعلى كلفة، فهو يحتاج إلى كمية كبيرة من البطاريات من أجل الحفاظ على الطاقة الشمسية لاستخدامها في المنزل لانه مفصول عن شبكة الدولة، وعند دراسة معدل حمل المنزل يجب الأخذ بعين الاعتبار عدم وجود الشمس لمدة يومين أو ثلاثة لكي لا يحصل انقطاع للكهرباء. وعلى الرّغم من كلفته، إلا أنّه سيوفر طاقة منزلية مجانية في المستقبل.
إنَّ استخدام الطاقة الشمسية يساعد على تخطي مشاكل بيئية كثيرة، عبر الحد من انبعاثات الكربون الناتجة من مصانع توليد الطاقة، و هذا ما نطمح إليه: صفر انبعاثات مع 100% طاقة متجددة.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.