كفاءة الواح الطاقة الشمسية، تعتبر الطاقة الشمسية من مصادر الطاقة المتجددة التي تسعى المملكة لزيادتها في رؤية 2030. وتساعد هذه الطاقة الشمسية في تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية. وتعد كفاءة الواح الطاقة الشمسية من العناصر الأساسية في الخلايا الشمسية التي تستخدم في توليد الكهرباء وتزيد من الطاقة الكهربائية. سوف نعرض لك في هذا المقال فوائد كفاءة الواح الطاقة الشمسية.
كفاءة الواح الطاقة الشمسية
تعتبر كفاءة الواح الطاقة الشمسية من أهم المقاييس التي تشير على قدرة الخلايا على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية. وكما تعتمد كفاءة الواح الطاقة الشمسية على عدة عوامل منها تقوية التصنيع المستخدمة ونوع الخلية. ويجب التنويه على أن كفاءة الواح الطاقة الشمسية أحد العناصر المهمة في قياس فاعلية الأداء.
ونظرًا للتكنولوجيا المتقدمة تطورت الخلايا الشمسية بمرور الوقت، كما زادت كفاءة الواح الطاقة الشمسية وأدائها مما نتج عنه امتصاص أشعة الشمس بشكل أكبر وملحوظ. وتسعى حاليًا المملكة على إجراء الأبحاث واستمرار التطوير في مجال الطاقة الشمسية وللحصول على أعلى كفاءة الواح الطاقة الشمسية وتخفيض تكاليف الإنتاج.
العوامل المؤثرة على كفاءة الواح الطاقة الشمسية
ويوجد عدة عوامل شائعة قد تؤثر على كفاءة الواح الطاقة الشمسية . ومن العوامل المؤثرة على كفاءة الخلية الشمسية:
- امتصاص الضوء: يجب أن تحصل الخلية على الحد الأقصى من امتصاص ضوء الشمس ولاسيما الأشعة فوق البنفسجية.
- تفريغ الشحنة: وبعد امتصاص الضوء يجب أن تقوم الخلية بتفريغ الشحنة التي امتصتها لتوليد الطاقة الكهربائية.
- فقد الطاقة: يجب أن يتم تخفيض أي فقد في الطاقة الذي ينتج عنه بعض العوامل مثل الانعكاس والانتقال.
- تصميم الهيكل: ومن أهم العوامل أن يكون تصميم الهيكل يسمح بالاستفادة القصوى من الضوء وتقليل فقد الطاقة.
- درجة الحرارة: يجب تبريد وتهوية الخلية للحفاظ على درجة الحرارة المناسبة لها نظرا لأن ارتفاع درجات الحرارة قد يؤثر على أداء الخلايا الشمسية وعدم الحصول على أعلى كفاءة الخلايا الشمسية.
ما هي أنواع الطاقة الشمسية
من أهم انواع الطاقة الشمسية المستخدمة لتوليد الكهرباء: الطاقة الشمسية الحرارية والطاقة الشمسية الضوئية (الخلايا الشمسية)، وسنعرض لكم فيما يلي مزيد من المعلومات عن هاتين النوعين:
- الطاقة الشمسية الحرارية: تستخدم هذه الطاقة في توليد الكهرباء من خلال تحويل ضوء الشمس إلى طاقة حركية، ثم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية. ويتم هذا الإجراء باستخدام المرايا أو العدسات لتجميع حرارة الشمس، ومن ثم استخدام هذه الحرارة لتوليد بخار يعمل على تشغيل التوربينات التي ينتج عنها توليد الكهرباء.
- الطاقة الشمسية الضوئية (الخلايا الشمسية): ويعتمد هذا النوع من الطاقة على استخدام الخلايا الشمسية لتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية. ومن الجدير بالذكر أن الخلايا الشمسية تتكون من طبقات رقيقة من المواد شبه الموصلة، عادة السليكون، وعندما يتعرض السطح للضوء الشمسي، تقوم المواد شبه الموصلة بإنتاج الإلكترونات ومن ثم إنتاج تيار كهربائي.
وعامة، تعتبر كفاءة ألواح الطاقة الشمسية من أهم العناصر التي تؤثر على أداء توليد الطاقة الكهربائية. وتعد الطاقة الشمسية مصدرًا مهمًا لتوليد الكهرباء من خلال الطاقة النظيفة وتعتبر واحدة من أهم مصادر الطاقة المستدامة في العالم.
طريقة توصيل الواح الطاقة الشمسية
تعتمد طريقة توصيل ألواح الطاقة الشمسية على كيفية تصميم النظام واحتياجات او متطلبات التطبيق المحددة. على الرغم من ذلك، يوجد بعض الطرق الشائعة لتوصيل الألواح الشمسية كالتالي:
- الاتصال التسلسلي
يتم توصيل الألواح الشمسية معًا في سلسلة. ثم يتم توصيل طرف الموجب (+) للوحة الأولى بطرف السالب (-) للوحة التالية مما ينتج عن هذا الإجراء زيادة الجهد الكهربائي الإجمالي للنظام مع الحفاظ على نفس التيار. وهذا يعني أن الفولتية تتراكم مع كل وحدة توصيل، وذلك يكون مفيد للغاية في التطبيقات التي تتطلب جهدًا عاليًا.
- الاتصال الموازي
يتم توصيل الألواح الشمسية معًا توصيلًا متوازيًا. ثم يتم توصيل طرف الموجب (+) للوحة الأولى بطرف الموجب (+) للوحة التالية، وطرف السالب (-) للوحة الأولى بطرف السالب (-) للوحة التالية مما ينتج عنه زيادة التيار الكهربائي الإجمالي للنظام مع الحفاظ على نفس الجهد. ويستخدم هذا الإجراء عند يكون الحاجة لتوليد تيار عالي، على سبيل المثال تطبيقات الشحن السريع للبطاريات.
- الاتصال المختلط
في الاتصال المختلط، يتم توصيل الألواح الشمسية من خلال توصيلات سلسلية وموازية في مجموعات صغيرة. يمكن توصيل مجموعة من الألواح الشمسية في سلسلة، ثم يتم توصيل هذه المجموعات توصيلًا موازيًا. ويستخدم هذا التوصيل عند الحاجة لتحقيق توازن بين الفولتية والتيار حسب متطلبات التطبيق.
طريقة فحص لوح الطاقة الشمسية
يعتبر فحص لوح الطاقة الشمسية جزءًا مهمًا في النظام الشمسي لأنه يساعد في التأكد من أداء لوح الطاقة الشمسية بكفاءة وكشف أي عوائق محتملة. فيما يلي طريقة فحص لوح الطاقة الشمسية:
- من أسباب عدم امتصاص أشعة الشمس وجود الأتربة والغبار لذلك يجب التأكد من نظافة الألواح الشمسية. كما يجب التأكد أيضًا من عدم وجود تشققات أو تلف في الزجاج.
- يجب تقييم أداء ألواح الطاقة الشمسية ومقارنته مع القيم المعتادة للألواح الشمسية. يجب استخدام جهاز القياس لقراءة الجهد والتيار الناتج من الألواح الشمسية والتأكيد على أنه يقوم بتوليد الطاقة المناسبة. كما يجب قياس كفاءة الألواح الشمسية ومعرفة كمية الطاقة التي يقوم بتوليدها من أشعة الشمس.
- التأكد من التوصيلات الكهربائية على سبيل المثال: الأسلاك والمفاتيح والتوصيلات بين الألواح الشمسية والبطارية. مع التحقق من عدم وجود أي تلف أو تسرب للماء وأن كافة التوصيلات بحالة جيدة.
ومن الجدير بالذكر أن يجب عمل صيانة وفحص للألواح الطاقة الشمسية بشكل دوري وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة. ويساعد فحص لوح الطاقة الشمسية على كشف أي مشاكل أو عوائق بشكل مبكر لضمان أداء الألواح الشمسية بكفاءة عالية.
كيف تعمل ألواح الطاقة الشمسية
يرغب الكثير في معرفة كيف تعمل ألواح الطاقة الشمسية؟ تعمل ألواح الطاقة الشمسية على تحويل أشعة الشمس المتجددة إلى طاقة كهربائية. تتم في عدة خطوات:
- امتصاص الضوء: يتم تصنيع الألواح الشمسية من السيليكون، عند تسلط أشعة الشمس على الخلايا الشمسية يتم امتصاصه من خلال المادة شبة موصلة، وهذا يؤدي إلى إطلاق الإلكترونات الموجودة في خلايا السيليكون لتصبح تيار كهربائي.
- انفصال الشحنة: توجد في الخلايا الشمسية شحنة إيجابية على إحدى جوانب المادة شبه موصلة وشحنة سالبة على الجانب الآخر. عند امتصاص الضوء وإطلاق الإلكترونات تنشأ فجوة تتحرك في اتجاه معاكس لاتجاه تحرك الإلكترونات داخل الخلايا الشمسية.
- تدفق التيار: تتحرك الإلكترونات عبر الدائرة الكهربائية التي تكون متصلة بالخلايا الشمسية. وهذا يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي. كما يمكن تخزين هذا التيار للاستفادة منه في وقت آخر.
- تكاثف الطاقة: يتم توصيل العديد من الخلايا الشمسية معًا لتشكل وحدة كبيرة لتعرف باسم وحدة الطاقة الشمسية. وتكون وحدة الطاقة الشمسية قادرة على تحويل كمية هائلة من أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية نظيفة.
ومن الجدير بالذكر أن هناك العديد من التقنيات والتصميمات المختلفة للخلايا الشمسية على سبيل المثال: الخلايا الرقيقة والسيليكون المتعدد البلورات، ولكن كل التقنيات والتصميمات تعمل على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية.
وفي النهاية، تحدثنا عن كفاءة ألواح الطاقة الشمسية والتقدم التكنولوجي في هذا المجال مما يؤدي إلى تطور فاعلية هذه الطاقة وتحسين كفاءتها وتعزيز الوعي بفوائدها البيئية والصحية.
اقرأ أيضًا
