تعتمد طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام، وتعتمد طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية على مكونات دقيقة تعمل معًا بتناغم لتوليد الكهرباء بكفاءة، وتساعد معرفة طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية في اختيار النظام المناسب للاستخدام المنزلي أو التجاري، ويمنح فهم طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية المستخدم قدرة أكبر على الاستفادة من الطاقة المتجددة، وفي هذه المقالة سنعرف ما هي الألواح الشمسية، وأنواعها، وطريقة عمل الواح الطاقة الشمسية بشكل عام.
ما هي ألواح الطاقة الشمسية؟
ألواح الطاقة الشمسية هي أجهزة تستخدم لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام خلايا شمسية مصنوعة غالبًا من مادة السيليكون، وتقوم الألواح الشمسية بامتصاص أشعة الشمس وتحويلها إلى تيار كهربائي يستخدم لتشغيل الأجهزة، أو تخزينه في بطاريات لاستخدامه لاحقًا.
طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية بشكل عام
تعتمد طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية على:
- امتصاص ضوء الشمس: تمتص الخلايا الشمسية داخل اللوح الفوتونات من أشعة الشمس.
- تحرير الإلكترونات: تحرك هذه الطاقة الإلكترونات داخل الخلايا، فتبدأ بالتدفق.
- توليد تيار كهربائي: تولد حركة الإلكترونات تيارًا كهربائيًا مستمرًا (DC).
- تحويل التيار: يتم إرسال التيار إلى جهاز يسمى العاكس، ليحوله إلى تيار متردد (AC) مناسب للاستخدام المنزلي.
- الاستخدام أو التخزين: تستخدم الكهرباء مباشرة لتشغيل الأجهزة، أو تخزن في بطاريات للاستفادة منها لاحقًا.
مكونات اللوح الشمسي بالتفصيل
يعتمد نحاح طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية على عدة مكونات أساسية يتكون منها اللوح الشمسي وتعمل معًا، وهي:
- الخلايا الشمسية: مصنوعة من السيليكون، وهي التي تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى تيار كهربائي مستمر (DC).
- الزجاج الأمامي: زجاج شفاف مقوى يحمي الخلايا من العوامل الجوية ويسمح بمرور الضوء.
- طبقتا التغليف (EVA): طبقتان من مادة مرنة (EVA) تحيط بالخلايا، وتثبتها داخل اللوح، وتحميها من الرطوبة والصدمات.
- الطبقة الخلفية: طبقة عازلة من البلاستيك تحمي اللوح من الخلف، وتمنع تسرب الرطوبة.
- الإطار المعدني: إطار من الألومنيوم يحيط باللوح، لحمايته، وتسهيل تركيبه، وتثبيته.
- صندوق التوصيلات: يوجد خلف اللوح، ويحتوي على أسلاك التوصيل، ويحمي الوصلات من الماء والغبار.
- مكونات أخرى في النظام الشمسي (خارج اللوح):
- منظم الشحن: ينظم دخول الكهرباء إلى البطاريات.
- العاكس: يحول التيار من مستمر إلى متردد.
- البطاريات: تخزن الكهرباء للاستخدام لاحقًا.
- أسلاك وهيكل التثبيت: لربط وتوجيه الألواح.
أنواع الألواح الشمسية وطريقة عمل كل نوع
تتعدد أفضل أنواع الألواح الشمسية حسب المادة والتقنية، وتختلف طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية تبعًا لأنواعها كالتالي:
- الألواح أحادية البلورة: مصنوعة من بلورة واحدة من السيليكون النقي.
- اللون: أسود.
- الكفاءة: عالية (17–22%)، وهي الأعلى بين الأنواع المختلفة.
- طريقة العمل: السيليكون البلوري النقي يوفر تدفقًا مستقرًا للإلكترونات عند تعرضه للضوء، مما ينتج تيارًا كهربائيًا بكفاءة كبيرة.
- المميزات: تحتاج لمساحة أقل، وعمرها طويل.
- العيوب: أغلى من باقي الأنواع.
- الألواح متعددة البلورات: مصنوعة من قطع متعددة من السيليكون المنصهر.
- اللون: أزرق متدرج.
- الكفاءة: متوسطة (15–17%).
- طريقة العمل: تتحرك الإلكترونات بسلاسة أقل من الأحادية، ويرجع ذلك إلى تعدد البلورات، مما يقلل من كفاءتها قليلًا.
- المميزات: أرخص من الأحادية، وموثوقة الأداء.
- العيوب: تحتاج لمساحة أكبر لإنتاج نفس الكمية من الطاقة.
- الألواح ذات الأغشية الرقيقة: مصنوعة من مواد مثل الكادميوم تيلورايد، أو السيليكون غير المتبلور، أو النحاس الإنديوم.
- اللون: أسود موحد.
- الكفاءة: منخفضة إلى متوسطة (10–13%) حسب النوع.
- طريقة العمل: تمتص الضوء عبر طبقات رقيقة من المواد النشطة، مما يسمح بإنتاج كهرباء بكفاءة منخفضة لكن بتكلفة تصنيع أقل.
- المميزات: خفيفة الوزن، ومرنة، وجيدة للأسطح الكبيرة أو غير المنتظمة.
- العيوب: عمرها أقصر، وتحتاج مساحة أكبر، وأقل كفاءة.
دور الانفرتر في تحويل الكهرباء الناتجة عن الألواح
والآن بعد أن تعرفنا على طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية، وعرفنا الفرق بين ألواح الطاقة الشمسية نتعرف على دور الانفرتر في نظام الطاقة الشمسية:
- تحويل التيار الكهربائي: يحول الإنفرتر التيار المستمر (DC) الناتج من الألواح إلى تيار متردد (AC) يناسب تشغيل الأجهزة المنزلية.
- تنظيم الجهد والتردد: يثبت الجهد عند 220 فولت والتردد عند 50 هرتز (في الدول العربية)، ليضمن سلامة الأجهزة.
- متابعة أقصى قدرة: يستخدم تقنية MPPT لضبط التيار المستمر، مما يضمن استفادة قصوى من ضوء الشمس والتقليل من الفاقد.
- الأمان والمراقبة: يحتوي على دوائر حماية ضد الجهد الزائد والحرارة، ويتيح مراقبة الأداء عبر تطبيقات.
ما العوامل المؤثرة على كفاءة عمل الألواح الشمسية؟
تتأثر طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية ببعض العوامل التي تشمل:
- شدة الإشعاع الشمسي: كلما زادت كمية الضوء الساقط على اللوح زادت كمية الكهرباء المنتجة، ويقل الأداء عند وجود غيوم أو تلوث.
- درجة الحرارة: الحرارة العالية تقلل كفاءة الألواح، بسبب زيادة المقاومة، حيث تعمل الألواح بشكل أفضل في الأجواء المعتدلة.
- الظل: وجود ظل حتى على جزء صغير يقلل إنتاج اللوح بالكامل، لأن الخلايا متصلة على التوالي.
- زاوية وتوجيه اللوح: الاتجاه والميل الصحيح يزيد كفاءة استقبال الإشعاع الشمسي.
- الأحوال الجوية: تقلل السحب من كمية الإشعاع الشمسي الواصلة للألواح، مما يقلل من كفاءتها.
- عمر اللوح وتدهوره: تتناقص الكفاءة تدريجيًا بمعدل 0.5–1% سنويًا بسبب تقادم الخلايا.
- الصيانة والتنظيف: يقلل تراكم الأتربة من كفاءة الامتصاص الضوئي، لذا لابد من التنظيف الدوري باستخدام أدوات تنظيف الألواح الشمسية.
طريقة توصيل الألواح الشمسية في النظام
تتوقف طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية على طريقة توصيلها بشكل صحيح يحدد كفاءة النظام، وتشمل طرق التوصيل:
- التوصيل على التوالي: يوصل موجب اللوح الأول بسالب الثاني، فيرتفع الجهد ويثبت التيار، ويفضل مع منظم MPPT.
- التوصيل على التوازي: تربط الموجبات معًا والسوالب معًا، فيرتفع التيار ويظل الجهد ثابتًا، ويفضل مع منظم PWM.
- التوصيل المركب: بدمج بين التوالي والتوازي لزيادة الجهد والتيار معًا، ويستخدم في أنظمة 24 V أو 48 V، ويجب تساوي عدد الألواح في كل سلسلة لضمان التوازن.
كيف يتم تخزين الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية؟
تمتص الألواح الشمسية ضوء الشمس، وتحوله إلى تيار كهربائي مستمر (DC)، وهذا التيار الكهربائي يمكن استخدامه فورًا، لكن إذا لم يتم استهلاكه في نفس الوقت يتم توجيهه إلى بطاريات خاصة لتخزين الطاقة.
تقوم هذه البطاريات بتخزين الكهرباء لاستخدامها لاحقًا، مثلًا:
- في الليل عندما تغيب الشمس.
- أو أثناء انقطاع الكهرباء.
- أو في الأيام الغائمة.
وعندما تحتاج إلى استخدام الكهرباء المخزنة، يقوم الانفرتر بتحويل الكهرباء من البطارية إلى تيار متردد (AC) وهو النوع الذي تعمل به الأجهزة المنزلية.
الفرق بين عمل الألواح الشمسية المرتبطة بالشبكة والمنفصلة عنها
تختلف طريقة عمل الواح الطاقة الشمسية حسب اعتمادها على الشبكة الكهربائية كالتالي:
- النظام المتصل بالشبكة (On-Grid): هو نظام يعمل على توليد الكهرباء من الألواح الشمسية، واستخدامها مباشرة داخل المنزل، مع إرسال الفائض إلى شبكة الكهرباء العامة.
- المميزات: لا يحتاج بطاريات، مما يقلل التكلفة، ويمكنك بيع الكهرباء الزائدة للشبكة وتقليل فاتورتك، ويناسب المدن التي تتمتع بشبكة كهرباء مستقرة.
- العيوب: يتوقف عن العمل عند انقطاع الكهرباء لحماية الشبكة، ولا يوفر كهرباء احتياطية في الليل أو وقت الانقطاع.
- النظام المنفصل عن الشبكة (Off-Grid): هو نظام يعمل بالكامل دون الاعتماد على شبكة الكهرباء، حيث يخزن الكهرباء في بطاريات لاستخدامها لاحقًا.
- المميزات: يوفر كهرباء في المناطق البعيدة، أو التي لا توجد فيها شبكة عامة، ويعمل باستمرار حتى أثناء انقطاع الكهرباء، ويتمتع باستقلال تام عن شبكة الكهرباء.
- العيوب: تكلفته عالية، بسبب الحاجة لبطاريات ومولدات إضافية، وتحتاج البطاريات لصيانة وتغيير كل عدة سنوات، وقد لا يكفي لتغطية جميع الأحمال في الأيام الغائمة.
- النظام الهجين (Hybrid): هو مزيج من النظامين السابقين، حيث يستخدم التيار من الألواح، ويخزن الفائض في بطاريات، مع وجود اتصال بشبكة الكهرباء.
- المميزات: يوفر كهرباء حتى عند انقطاع الشبكة، مع إمكانية تخزين الكهرباء واستخدامها ليلًا، ويوفر مرونة بين الاعتماد على الشمس أو الشبكة.
- العيوب: تكلفته أعلى من باقي الأنظمة، ويحتاج إلى أجهزة تحكم ذكية وصيانة دورية.
افضل شركة طاقة شمسية في الوطن العربي توريد وتركيب
تعد شركة الأخوين من أعرق وأفضل شركات الطاقة الشمسية في الوطن العربي، حيث تتميز بتاريخ طويل في توريد وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية بمختلف أنواعها.
حيث تركز الشركة على تقديم حلول متكاملة للطاقة النظيفة، تجمع بين الجودة العالية والتقنيات الحديثة، مما جعلها الخيار الأول للعديد من العملاء في القطاعات السكنية، والتجارية، والصناعية، والزراعية.
تعتمد شركة الأخوين على فريق هندسي وفني مدرب، وتستخدم مكونات معتمدة دوليًا لضمان أقصى درجات الكفاءة والأمان، مع الالتزام التام بالجداول الزمنية وخدمة ما بعد البيع.
إذا كنت تفكر في التحول للطاقة الشمسية، اختر الخبرة والاحتراف، تواصل معنا عبر الواتساب الآن ودع فريق الأخوين يصمم لك نظامًا شمسيًا موفرًا وفعالًا يلبي احتياجاتك بدقة.
