الرئيسية / الاقسام التخصصية / الهندسة الميكانيكية / مكونات الطاقة الشمسية و آليّة عملها

مكونات الطاقة الشمسية و آليّة عملها

في ظل التطور الهائل في المجال الصناعي و تكنلوجيا المعلومات  والإستهلاك الهائل للطاقة الكهربائية في العالم، أصبح البحث عن حلول الطاقة البديلة واجب إنساني على كل شخص معني بمشاريع الطاقة البديلة.
إن التلوث الناتج عن الطاقة الكهربائية المولدة عبر المواد النفطية وعبرالمفاعلات النووية المنتجة للطاقة ، وضع مسؤولية إنسانية على جميع العاملين في مجال الطاقة البديلة اتجاه الأجيال القادمة والحالية.

تحديات الطاقة الشمسية :

إن الطاقة الشمسية واجهتها تحديات كبيرة والسبب أنها هددت مصالح الدول النفطية العظمى  وهذا المنحى السياسي و الإقتصادي حد من تطورهذه المنظومات لتصبح أقل تكلفة وأكثر فاعلية وأقل كلفة مكانية .

توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية :

إن منظومات الطاقة الشمسية  تقسم إلى نوعين أساسيين ، (منظومات الطاقة الشمسية الغير متصلة مع شبكة الكهرباء العامة ، ومنظومات الطاقة الشمسية المتصلة مع شبكة الكهرباء العامة ) .

إن منظومات الطاقة الشمسية الغير متصلة مع الشبكة الكهربائية الحكومية تتألف من :

Sun energy

البطاريات :
هي أدوات لتخزين الطاقة الكهربائية  ، وهي  تتكون من خلية كيميائية أو أكثر ، تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية وتتم العملية بطريقة عكسية  في طور الشحن.

الألواح الشمسية :
وهي مجموعة من الخلايا المرتبطة مع بعضها البعض وتقوم بوظيفة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عبر الإستفادة من خواص المواد النصف ناقلة.

الشاحن :
 يقوم بعملية تنظيم الجهد الآتي من الألواح وخفضه إلى قيمة جهد منظومة التخزين
( المرتبطة مع هذا الشاحن ) و تغذية الحمل عبر المحولة  من منظومة التخزين أو من الألواح الشمسية بشكل مباشر.

المحولة :
 تقوم بتحويل التيار المستمر الآتي من منظومة التخزين أو من الألواح عبر الشاحن إلى تيار متناوب يلائم التجهيزات الموجودة في المنزل ( من 12 فولط إلى 220 فولط )

الفرق بين منظومات الطاقة الشمسية المتصلة وغير المتصلة مع شبكة الكهرباء العامة :

هو عدم وجود أداة تخزين في منظومات الطاقة الشمسية المتصلة بشبكة الطاقة الكهربائية والسبب في ذلك هو إفتراض عدم وجود إنقطاع للتيار الكهربائي وتقوم هذه المنظومات بعمل تبادلي بين شركة الكهرباء و مالك هذه الألواح حيث يقدم للدولة الطاقة في حال كان إستهلاكه أقل مما تولد ألواحه من الطاقة الشمسية.
أما منظومات الطاقة الشمسية الغير المتصلة بشبكة العامة تعتمد على تخزين الطاقة الكهربائية المولدة من الطاقة الشمسية و إستخدامها أثناء إنقطاع التيار الكهربائي المستجر من شبكة الطاقة الكهربائية الموجودة في بلد ما

يوجد منظومات هجينة بين النوعين السابقين :
حيث تقوم بعملية التخزين للطاقة الكهربائية  في أداة التخزين (البطاريات ) وذلك في حال الطوارئ بالإضافة إلى إتصال الشبكة العامة مع منظومة الطاقة الشمسية كما هو الحال بالمنظومات المتصلة بشبكة العامة .

مثال على كيفية حساب عدد الألواح وعدد البطاريات في منظومات الغير متصلة مع الشبكة  وكيفية إختيارهم :

مثلاُ لدينا منزل يستهلك 1200 واط كل ساعة  و عدد ساعات إنقطاع الكهرباء هو ساعتين

  • 1200 واط مضروبة ب 2 ليصبح لدينا الإحتياج الكلي هو 2400 واط
  • 2400 واط تقسم على عدد ساعات شروق الشمس الفعلي في اليوم الشتوي وهو 6 ساعات ليكون الناتج هو  400  واط.
  • بفرض أن اللوح الشمسي المتوافر لدينا ينتج 200 واط في الساعة ، حينها يتم تقسيم 400 واط على 200 واط ليكون عدد الألواح التي نحتاجها هو 2

أما بالنسبة لعدد البطاريات وطريقة حسابها فتتم على الشكل التالي:

  • نحن نحتاج إلى 2400 واط بشكل فعلي
  • لنفرض أن لدينا بطارية ( 100 أمبير، 12 فولط ) أي أن لدي (1200 فولط أمبير) وبالتالي (1200*0.8 واط أي 960 واط )
  • في حال وجود بطاريتين أي أننا لدينا سعة تخزين 1920 واط فقط ولم أغطي الإحتياج الكامل وهو 2400 واط
  • أما في حال وجود ثلاثة بطاريات أي أننا لدينا 2880 واط وهذا يغطي الإحتياج بشكل كامل مع وجود زيادة على 2400 واط

أما بالنسبة للشاحن و المحولة :
نقوم بإختيار شاحن يتحمل تيارات وجهود هذه الألواح بالإضافة إلى إختيار محولة قادرة على تحمل على الأقل 1200 واط فعلي ويفضل أن نختار قيمة أكبر منها مثلاُ 1500 واط

يتبع…

 

إعداد : م.سامر الشريم 

عن Koutaiba

مهندس ميكانيك(ميكانيك عام) معيد سابق في جامعة دمشق وأيضاً في جامعة مصر للعلوم والتكنولوجيا في مصر. خريج جامعة دمشق 2009.

شاهد أيضاً

معنى البيانات المذكورة على عجلات السيارات

هل سبق وسألت نفسك على ماذا تدلّ تلك الأحرف والأرقام المذكورة على عجلات الإطارات؟ في المقال …