كيف يتم توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية

يمكن توليد الطاقة الكهربائية من مصادر مختلفة مثل الطاقة الشّمسيّة أو طاقة الوقود الأُحفوريّ، لكن كيف يتم توليدها من الطاقة الشمسية؟

3 إجابات

تزود الشمس الأرض بتدفق مستمر وهائل من الطاقة المشعة يتجاوز بكثير ما يحتاجه العالم لتوليد الكهرباء، ونظرًا لأن توليد الكهرباء مباشرةً من ضوء الشمس لا يستنفذ أيًّا من موارد الأرض الطبيعية ويزود الأرض بالطاقة بشكل مستمر، فإن الطاقة الشمسية تعتبر مصدر أساسي ومتجدد لتوليد الكهرباء. ويوجد طريقتان مختلفتان لتوليد الكهرباء من الشمس: التقنيات الكهروضوئية (PV)، والتكنولوجيا الشمسية الحرارية:

  • تم تطوير الطاقة الكهروضوئية في البداية لبرنامج الفضاء منذ أكثر من 30 عامًا، مثل خلية الوقود، وتعتمد على التفاعلات الكيميائية لتوليد الكهرباء؛ فالخلايا الكهروضوئية هي أشباه وصلات صغيرة مربعة الشكل مصنوعة من طبقات رقيقة من السيليكون والمواد الأخرى. عندما يضرب ضوء الشمس الخلية الكهروضوئية تطلق التفاعلات الكيميائية وتولد التيار الكهربائي، ويمكن توليد مئات أو حتى الآلاف من الكيلوات من من الطاقة الكهربائية في محطة كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية أو في مجموعة منزلية كبيرة.
  • تعد التقنيات الحرارية الشمسية، إلى حد ما، تقنية تقليدية لتوليد الكهرباء، حيث يتم استخدام حرارة الشمس لتوليد البخار من أجل تشغيل مولد كهربائي، وتستخدم نظام الحوض المكافئ، مثل تلك التي تعمل في جنوب كاليفورنيا، والتي يتم فيها استخدام عاكسات لتركيز ضوء الشمس لتسخين الزيت الذي بدوره يولد البخار ويشغيل التوربين القياسي.

أكمل القراءة

الطاقة الشمسية هي أنظف شكل من أشكال الطاقة المتجددة المتاحة وأكثرها موثوقية، ويمكن استخدامها في عدة أشكال في منزلك أو عملك، حيث تعمل الألواح الكهروضوئية التي تعمل بالطاقة الشمسية على تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء بواسطة إلكترونات في خلايا السيليكون باستخدام فوتونات الضوء من الشمس، أما مكونات نظام الطاقة الشمسية فهي:

نظام السقف: في معظم الأنظمة الشمسية يتم وضع الألواح الشمسية على السطح الذي يعتبر الموقع المثالي، حيث لا وجود للظل على الألواح، خاصة خلال ساعات ضوء الشمس الرئيسية من 9 صباحًا حتى 3 مساءً، وعادةً ما يوفر التثبيت المواجه للجنوب الإمكانات المثلى لنظامك، كما تم تصميم بعض الأنظمة بألواح محورية تتعقب الشمس واتجاهها.

الألواح الشمسية: تحتوي الألواح الشمسية على الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء بدلاً من الحرارة، حيث تتكون الخلايا الكهروضوئية الشمسية من طبقة موجبة وسالبة من السيليكون توضع تحت شريحة رقيقة من الزجاج، وعندما تضرب فوتونات ضوء الشمس هذه الخلايا فإنها تثير الإلكترونات من السيليكون، ثم تنجذب الإلكترونات الحرة المشحونة سلبًا إلى جانب واحد من خلية السيليكون مما يولّد جهدًا كهربائيًا يمكن جمعه وتوجيهه.

المحوّل: يحول كهرباء التيار المستمر الذي تولده الألواح الشمسية إلى تيار متردد 120 فولت يمكن استخدامه على الفور عن طريق توصيل المحوّل مباشرة مع قاطع دارة مخصص في اللوحة الكهربائية.

أكمل القراءة

يتنامي اهتمام البشرية بالاعتماد على الطاقات المتجددة في الآونة الأخيرة لتخفيف التلوث البيئي وخاصة الاعتماد على الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، وهناك طريقتان أساسيتان لتوليد الطاقة الكهربائية اعتماداً على الطاقة الشمسية وهما:

الطاقة الشمسية الضوئية: تعتمد هذه الطريقة على الاستفادة من التأثير الكهرضوئي والذي يُحوّل الضوء إلى كهرباء، وتتألف الخلايا الشمسية الكهر,ضوئية من رقاقتين من السيليكون إحداهما موجبة والأخرى سالبة تتوضعان تحت طبقة من الزجاج، فعندما ترد أشعة الشمس على الخلية تؤدي طاقة الفوتونات إلى تحرير الإلكترونات فتتجه الإلكترونات إلى الرقاقة السالبة والموجبة إلى الرقاقة الموجبة فيتولد لدينا فرق كمون يمكن استغلاله من خلال وصل الخلايا على التفرع والتسلسل نحصل على المقدار المطلوب من الطاقة.

الطاقة الكهربائية الحرارية: تعتمد هذه الطريقة على استغلال الأثر الحراري للشمس حيث تُركّز حرارة الشمس على مائع وسيط (قد يكون غازاً أو زيتاً أو غير ذلك) لرفع حرارته إلى درجات مرتفعة لتحويل المائع إلى بخار واستغلاله في تدوير العنفات وتوليد الكهرباء منها.

هذه الطريقة شبيهة بطريقة توليد الكهرباء في المحطات الحرارية مع استخدام حرارة الشمس بدلاً عن الحرارة الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف يتم توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية"؟