العربية
English
français
Deutsch
español
中文
المهمة الرئيسية لنظام الطاقة الشمسية المنزلية هي تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء لمنزلك وجميع أجهزتك الكهربائية. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية حدوث ذلك.
أولاً، هناك الألواح الشمسية. ربما رأيتها على أسطح العديد من المنازل. تبدو كمستطيلات كبيرة داكنة ومسطحة. يُركّب معظم الناس هذه الألواح على أسطح منازلهم، ولكن إذا كانت لديك حديقة واسعة ومشمسة، يمكنك تركيبها هناك أيضًا.
تحتوي هذه الألواح الشمسية على أجزاء صغيرة تُسمى الخلايا الكهروضوئية، ومعظمها مصنوع من مادة السيليكون. يتميز السيليكون بخاصية فريدة. فعندما يسقط عليه ضوء الشمس، فإنه يدفع الإلكترونات (وهي جسيمات فائقة الصغر تحمل الكهرباء) إلى الحركة. وعندما تتحرك هذه الإلكترونات، فإنها تُولّد تيارًا كهربائيًا يُسمى التيار المستمر (DC). وهذه هي الخطوة الأولى في توليد الكهرباء من ضوء الشمس.
ومع ذلك، فإن معظم الأجهزة المنزلية، مثل الثلاجات وأفران الميكروويف والمصابيح، تستخدم نوعًا مختلفًا من الكهرباء يُسمى التيار المتردد (AC). وهنا يأتي دور العاكس. يُعد العاكس جزءًا بالغ الأهمية في نظام الطاقة الشمسية. تتمثل مهمته الرئيسية في تحويل الكهرباء المستمرة التي تولدها الألواح الشمسية إلى كهرباء مترددة يمكن لمنازلنا استخدامها.
لكن العاكس لا يغيّر التيار فحسب، بل يراقب باستمرار كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية ويتحكم في خرجها. هذا يضمن عمل النظام بأقصى كفاءة ممكنة. بدون عاكس جيد، لن تكون الكهرباء من الألواح الشمسية مناسبة لتشغيل أجهزتنا المنزلية.
بمجرد تحويل الكهرباء إلى تيار متردد، يُمكن استخدامها فورًا لتشغيل كل شيء في منزلك. ستُضاء الأنوار، وستبدأ الأجهزة بالعمل، وسيحصل منزلك على كل الطاقة التي يحتاجها. ولكن ماذا لو أنتجت الألواح الشمسية كهرباءً أكثر مما يستهلكه منزلك في وقت معين؟
حسنًا، هناك خياران رئيسيان. الأول هو تخزين الطاقة الفائضة في بطارية. البطاريات أشبه بحاويات تخزين طاقة كبيرة. يمكنك استخدام الطاقة المخزنة لاحقًا، كما في الليل عندما لا تكون الشمس مشرقة أو في الأيام الغائمة. الخيار الآخر هو إعادة الكهرباء الفائضة إلى الشبكة الكهربائية. في بعض المناطق، تدفع لك شركة الكهرباء مقابل هذه الكهرباء الفائضة التي تعيدها. يُطلق على هذا "تعرفة التغذية"، وهي طريقة رائعة لكسب دخل إضافي من نظام الطاقة الشمسية الخاص بك.
كما ذكرنا سابقًا، تُعدّ الألواح الكهروضوئية أهم جزء في نظام الطاقة الشمسية المنزلية. تتوفر أنواع عديدة من الألواح الكهروضوئية في السوق، ولكل منها خصائصها الخاصة.
ألواح السيليكون أحادية البلورة مصنوعة من بلورة واحدة من السيليكون. تتميز بكفاءتها العالية، التي تصل غالبًا إلى 22% أو أكثر. هذا يعني أنها قادرة على توليد كميات كبيرة من الكهرباء من مساحة صغيرة نسبيًا. تُعد خيارًا ممتازًا للمنازل ذات مساحة السقف المحدودة. مع ذلك، غالبًا ما تكون أغلى ثمنًا في البداية. ولكن على المدى الطويل، يمكنها إنتاج طاقة أكبر وتوفير المزيد من المال على فواتير الكهرباء.
من ناحية أخرى، تُصنع ألواح السيليكون متعدد البلورات من بلورات سيليكون متعددة. وهي عمومًا أقل تكلفة من الألواح أحادية البلورة. تتراوح كفاءتها عادةً بين 15% و20%. ورغم أنها ليست بكفاءة الألواح أحادية البلورة، إلا أنها لا تزال خيارًا شائعًا للغاية، خاصةً لمن لديهم ميزانية محدودة ويرغبون في الاستفادة من الطاقة الشمسية.
تُصنع ألواح الأغشية الرقيقة بترسيب طبقة رقيقة من مادة شبه موصلة على ركيزة. تُعد هذه الألواح الأخف وزنًا والأكثر مرونة بين الأنواع الثلاثة. ويمكن تركيبها بسهولة على مختلف الأسطح، حتى المنحنية منها. ومع ذلك، تتميز بكفاءة أقل، تتراوح عادةً بين 10% و15%. ومع ذلك، تُعدّ خيارًا جيدًا في بعض الحالات الخاصة، مثل عندما يكون لموقع التركيب متطلبات خاصة لوزن وشكل الألواح.
تلعب المحولات دورًا محوريًا في أنظمة الطاقة الشمسية. هناك نوعان رئيسيان من المحولات المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية: المحولات السلسلة والمحولات الدقيقة.
محولات الطاقة الشمسية السلسلة هي النوع الأكثر شيوعًا. وهي متصلة بعدة ألواح كهروضوئية على التوالي، أو ما يُعرف بـ"سلسلة". تُحوّل هذه المحولات التيار المستمر الناتج من السلسلة إلى تيار متردد. تتميز محولات الطاقة السلسلة بكفاءة عالية من حيث التكلفة، وهي مناسبة للأنظمة ذات اتجاه وظروف تظليل متجانسة نسبيًا. ولكن إذا كانت إحدى الألواح في السلسلة مظللة أو ضعيفة الأداء، فقد يؤثر ذلك على أداء السلسلة بأكملها، ويخفض إجمالي خرج الطاقة.
من ناحية أخرى، تُوصل المحولات الدقيقة بكل لوحة كهروضوئية على حدة. يتيح ذلك مراقبة أداء كل لوحة بشكل مستقل وتحسينه. حتى في حال وجود لوحة مظللة أو عطل، يمكن للألواح الأخرى العمل بكامل طاقتها. توفر المحولات الدقيقة مرونة أكبر، ويمكنها زيادة إجمالي إنتاج الطاقة للنظام، خاصةً في التركيبات المعقدة أو ذات الأسقف المظللة. ومع ذلك، فهي عادةً ما تكون أغلى من المحولات الخيطية.
تُستخدم هياكل التثبيت لتثبيت ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل آمن على السطح أو أي سطح آخر. ويعتمد اختيار هيكل التثبيت على عوامل متعددة، مثل نوع السطح (مسطح، مائل)، والظروف المناخية المحلية، والتفضيلات الجمالية لصاحب المنزل.
بالنسبة للأسقف المائلة، تُستخدم عادةً أنظمة الرفوف المثبتة على السقف. يمكن تركيب هذه الأنظمة مباشرةً على بلاط السقف أو القرميد، مما يوفر منصة ثابتة لألواح الطاقة الشمسية. يمكن تركيبها إما بشكل مسطح، مما يمنحها مظهرًا أكثر انسيابية، أو بشكل منفصل، مما يسمح بتهوية أفضل، وقد تكون أكثر ملاءمة للمناطق ذات الثلوج أو الأمطار الغزيرة.
قد تتطلب الأسطح المسطحة نوعًا مختلفًا من هياكل التثبيت. تستخدم أنظمة الصابورة أوزانًا، مثل الكتل الخرسانية، لتثبيت ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مكانها دون اختراق غشاء السقف. يُعد هذا خيارًا جيدًا للأسطح التي لا تتحمل وزن نظام الرفوف التقليدي أو حيث لا يُسمح باختراق السقف. من ناحية أخرى، تتضمن أنظمة التثبيت النافذة للسقف حفرًا عبر السقف لتثبيت حوامل التثبيت. توفر هذه الطريقة تركيبًا أكثر أمانًا، ولكنها قد تتطلب إجراءات عزل إضافية.
على الرغم من أنها ليست مكونًا أساسيًا لجميع أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية، إلا أن البطاريات تُحسّن بشكل كبير من وظائف النظام واستقلاليته. تُستخدم البطاريات لتخزين فائض الكهرباء المُولّدة من الألواح الشمسية خلال فترات سطوع الشمس، مثل النهار. ويمكن استخدام هذه الطاقة المُخزّنة لاحقًا، عندما لا تكون الشمس ساطعة، مثل الليل أو الأيام الغائمة.
تتوفر أنواع عديدة من البطاريات للاستخدام في أنظمة الطاقة الكهروضوئية. تُعد بطاريات الرصاص الحمضية الأكثر شيوعًا، وهي غير مكلفة نسبيًا. إلا أن كثافة طاقتها أقل، وعمرها الافتراضي أقصر، وتتطلب صيانة أكثر مقارنةً بأنواع البطاريات الأخرى. من ناحية أخرى، تتميز بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة أعلى، وعمر افتراضي أطول، وأوقات شحن أسرع. ورغم أنها أغلى ثمنًا في البداية، إلا أنها تزداد شيوعًا بفضل أدائها المتفوق. أما بطاريات التدفق، فهي نوع أحدث من البطاريات يستخدم الإلكتروليتات السائلة لتخزين الطاقة. وتتميز بقدرتها على تخزين كميات كبيرة من الطاقة وعمرها الافتراضي الطويل، إلا أنها أغلى ثمنًا وأقل شيوعًا حاليًا.
تُعد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المنزلية خيارًا ممتازًا ومستدامًا لأصحاب المنازل. فهي تُمكّننا من توليد الكهرباء بأنفسنا، وخفض تكاليف الطاقة، والمساهمة في حماية البيئة. ومع استمرار تطور تكنولوجيا الطاقة الشمسية وانخفاض أسعارها، يُتوقع أن يختار المزيد من الناس هذه الأنظمة. سواء كنت ترغب في توفير المال على فواتير الكهرباء، أو تقليل بصمتك الكربونية، أو تحقيق استقلالية أكبر في استخدام الطاقة، فقد يكون نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المنزلي هو الحل الأمثل لك. من خلال تسخير طاقة الشمس، يمكنك الاستمتاع بمزايا مصدر طاقة موثوق ونظيف لمنزلك.
سبعة.ني
دعم شبكة IPv6
