مكونات الطاقة الشمسية الأساسية

تشرق الشمس في كل صباح لترسل لنا هدية مجانية من الطاقة التي لا تنضب. من هنا تظهر بعض التساؤلات مثل: كيف نحول هذا الضوء الساطع إلى كهرباء تُضيء منازلنا وتشغل المصانع؟ تخيل لو أن شعاع شمسي بسيط يمكنه تشغيل مدن بأكملها. السر لا يكمن في الشمس نفسها بل في أدوات ذكية صُممت لفك شفرة هذا الضوء وتحويله إلى طاقة. هذه الأدوات تُعرف بـ "مكونات الطاقة الشمسية"، هذه المكونات أشبه بأوركسترا هندسية، كل جزء فيها يؤدي نغمة خاصة لصنع لحن الطاقة المتجددة. في هذا المقال سنتعرف إلى بعض المعلومات الهامة مثل: كيف تعمل ألواح الطاقة الشمسية، وأنواع منظومات الطاقة الشمسية. 

ما هي ألواح الطاقة الشمسية

ألواح الطاقة الشمسية المعروفة أيضًا باسم وحدات الطاقة الكهروضوئية المعروفة بالإنجليزية باسم (Solar Panels)، هي المكون الأساسي في أنظمة الطاقة الشمسية، ووظيفتها الرئيسية هي تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء يمكن استخدامها في المنازل أو المصانع أو حتى في تشغيل الأقمار الصناعية. تتكون الألواح الشمسية من عدة خلايا كهروضوئية متصلة ببعضها البعض، وعادة ما تكون محاطة بطبقة واقية. هذه الخلايا مصنوعة بشكل رئيسي من مادة السيليكون، وهي مادة شبه موصلة تتفاعل مع ضوء الشمس. يتم تغطية الألواح بطبقة زجاجية لحماية الخلايا من العوامل الخارجية.

تعمل الألواح عندما تسقط أشعة الشمس على الألواح الشمسية، هنا يتم تنشيط الإلكترونات داخل الخلايا، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي من النوع المستمر (DC). غالبًا ما يتم تحويل هذا التيار إلى تيار متردد (AC) باستخدام عاكس، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في المنازل والشبكات الكهربائية

المكونات الأساسية لألواح الطاقة الشمسية

المكونات الأساسية لألواح الطاقة الشمسية هي العناصر التي تتكون منها الألواح وتساعدها على امتصاص ضوء الشمس وتحوله إلى طاقة كهربائية بكفاءة. هذه نظرة تفصيلية على مكونات الطاقة الشمسية:

1. الخلايا الشمسية الكهروضوئية: تعتبر المكون الأساسي للألواح، وغالبًا ما تكون مصنوعة من السيليكون. تقوم هذه الخلايا بامتصاص ضوء الشمس وإطلاق الإلكترونات، مما يولد تيارًا كهربائيًا مستمرًا (DC)، تُرتب هذه الخلايا في صفوف وأعمدة داخل اللوح لتشكيل مصفوفة.
2. الزجاج الأمامي: المعرف باسم (Tempered Glass) يستخدم في تغطية سطح الألواح، ويكون الهدف منه هو حماية الخلايا الشمسية من العوامل الجوية المتغيرة مثل الغبار والرطوبة في نفس الوقت يسمح بمرور ضوء الشمس، يتميز هذا الزجاج بأنه مقوى أي مُعالج حراريًا لتحمل الصدمات.
3. إطار الألومنيوم: هو أحد مكونات الطاقة الشمسية التي توفر دعمًا هيكليًا للألواح وتحميها من التلف. يتميز الألومنيوم بخفة وزنه ومقاومته للتآكل.
4. طبقات التغليف: تعرف بالإنجليزية باسم (Encapsulant)، وتستخدم لحماية الخلايا من الرطوبة والصدمات. عادة ما تتكون من مواد مثل إيثيلين فينيل أسيتات (EVA) وفلوريد البولي فينيل (PVF)، هذه الطبقة موجودة بين الخلايا والزجاج من الأعلى، وبين الخلايا والطبقة الخلفية من الأسفل، وظيفتها الأساسية هي الحفاظ على ثبات الخلايا الشمسية وحمايتها من الرطوبة والحرارة.
5. صندوق الوصلات: يحتوي هذا الصندوق على مجموعة من الأسلاك الكهربائية التي تربط الخلايا مع بعضها، كما يحتوي أيضًا على ديودات خاصة تمنع تدفق التيار الكهربائي للخلف. هذه الوصلات مصنوعة غالبًا من النحاس أو الفضة، وتكون مغطاة بطبقة مقاومة للتآكل.
6. العاكس: المعروف باسم (Inverter) أو انفرتر الطاقة الشمسية هو أحد مكونات الطاقة الشمسية الذي يقوم بتحويل التيار الكهربائي المباشر (DC) الناتج من الألواح إلى تيار متناوب (AC) يمكن استخدامه لتشغيل الأجهزة الكهربائية.
7. طبقة مقاومة للانعكاس المعروفة أيضًا باسم (Anti-Reflective Coating): تُضاف إلى سطح الخلايا الشمسية بهدف تحسين امتصاص ضوء الشمس، وتعمل هذه الطبقة على تقليل نسبة انعكاس الضوء، مما يساهم في زيادة كفاءة الخلايا الشمسية في تحويل الضوء إلى طاقة.

تعمل مكونات الطاقة الشمسية معًا لضمان كفاءة الألواح الشمسية في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للاستخدام.

أنواع الألواح الشمسية

توجد العديد من أنواع ألواح الطاقة الشمسية، لكل نوع من هذه الأنواع بعض المميزات والعيوب التي يجب أن تتعرف عليها قبل اختيار النوع المناسب لك. تشمل هذه الأنواع ما يلي:

• الألواح الشمسية أحادية البلورة (Monocrystalline)

يناسب هذا النوع المنازل التي تحتوي على مساحة سطح محدودة ويحتاج إلى أفضل أداء. تتميز هذه الألواح بمجموعة من المميزات مثل أنها: مصنوعة من بلورة واحدة نقية من السليكون، أيضًأ تتميز بكفاءة عالية تتراوح بين 18% إلى 22% تعتبر الأكثر كفاءة من بين الأنواع الأخرى وتحتاج إلى مساحة أقل لتوليد نفس كمية الطاقة كما أنها تدوم لفترة أطول، هذا بالإضافة إلى أن أدائها ممتاز في المساحات الصغيرة أو تحت ضوء شمس منخفض، وشكلها الخارجي أنيق ولونها أسود غامق.

أما بالنسبة لأهم عيوبها هي أن تكلفتها عالية مقارنة بالأنواع الأخرى سبب ارتفاع التكلفة هو، بسبب عملية التصنيع المعقدة.

• الألواح متعددة الكريستالات (Polycrystalline)

تناسب الأشخاص الذين يبحثون عن أداء جيد بتكلفة متوسطة. هذه الألواح مصنوعة من عدة بلورات مصنوعة من السليكون هذه البلورات مجمعة معًا. لا يمكن الحديث عن مكونات الطاقة الشمسية والألواح متعددة البلورات بدون التطرق إلى أهم مميزاتها والتي تشمل ما يلي: كفاءتها جيدة تتراوح ما بين 15% إلى 17%، كما أن تكلفتها منخفضة بالمقارنة بالألواح الأحادية، ولونها أزرق مميز.

أما أشهر عيوبها فهي أنها قليلة الكفاءة وتحتاج لمساحة أكبر للحصول على نفس كمية الكهرباء.

• الألواح ذات الأغشية الرقيقة (Thin-Film)

تناسب هذه الألواح الأسطح الكبيرة أو المشاريع الصناعية، أو الأماكن ذات الإضاءة غير المنتظمة. وتتميز بما يلي: هي مصنوعة من مواد خفيفة الوزن مثل الكادميوم تيلورايد أو السيليكون غير المتبلور، كما أنها مرنة وخفيفة وسهلة التركيب، هذا بالإضافة إلى أن شكلها متجانس وأنيق، وتتمتع بأداء جيد في درجات الحرارة العالية أو الإضاءة الضعيفة.

من أهم عيوبها أنها: أقل كفاءة بحوالي 10% إلى 13%، وذات عمر إفتراضي أقل من النوعين السابقين.

• الألواح الشمسية المركزة (Concentrated Photovoltaic)

تستخدم هذه الألواح عدسات أو مرايا لتركيز الضوء على خلايا شمسية صغيرة مما يزيد من كفاءتها، ومع ذلك تتطلب هذه الأنظمة ظروفًا معينة من الإضاءة.

• الألواح الشمسية الهجينة (Hybrid Solar Panels)

تجمع بين تقنيات الألواح الكهروضوئية والألواح الحرارية، مما يسمح بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء وحرارة في نفس الوقت.

كل نوع من هذه الألواح له استخداماته المثلى التي يعتمد اختيار النوع المناسب منها على احتياجاتك الخاصة مثل المساحة المتاحة، الميزانية، ومتطلبات الكفاءة

اعرف المزيد عن :استخدامات الطاقة الشمسية

كيف يعمل نظام الطاقة الشمسية؟  

تعمل مكونات الطاقة الشمسية بطريقة ذكية وبسيطة في آن واحد، حيث تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء يمكن استخدامها في تشغيل الأجهزة المنزلية أو الصناعية. هذا شرح مبسط لكيف تعمل الطاقة الشمسية في خطوات بسيطة:

1. تلتقط الألواح الشمسية ضوء الشمس: يوجد في الألواح الشمسية خلايا مصنوعة من السيليكون، والتي عند تعرضها لأشعة الشمس تولد تيارًا كهربائيًا مباشرًا (DC).
2. تحويل التيار إلى كهرباء صالحة للاستخدام بواسطة الانفرتر: التيار الذي تنتجه الألواح هو تيار مستمر (DC) لا يناسب الأجهزة المنزلية، لذا هنا يقوم الإنفرتر بتحويل هذا التيار إلى تيار متردد (AC)، وهو النوع المستخدم في الشبكات الكهربائية والمنازل.
3. توزيع الكهرباء: بعد تحويل التيار الكهربائي إلى النوع المتردد يوزع الكهرباء إلى الأجهزة المنزلية مباشرة. يمكن أيضًا ربط النظام بشبكة الكهرباء العامة أو تخزينها في بطاريات خاصة.
4. تخزين الطاقة الزائدة في بطاريات: في الأنظمة التي تحتوي على بطاريات شمسية، يتم تخزين الكهرباء الزائدة لاستخدامها أثناء الليل أو في الأيام الغائمة.
5. مراقبة النظام وإدارته عن طريق وحدة التحكم أو التطبيقات الذكية: بعض الأنظمة تشمل أجهزة أو تطبيقات خاصة لمراقبة أداء الألواح، مستوى الشحن، واستهلاك الكهرباء.

في الختام استخدام الطاقة الشمسية اليوم أصبح خيارًا ذكيًا وفعالًا لتوفير الكهرباء بطريقة نظيفة وآمنة، ومعرفة مكونات الطاقة الشمسية الأساسية يمكنه أن يساعدك على فهم كيف تعمل، وما الذي تحتاجه بالفعل لتبدأ. إذا كنت تفكر في تركيب نظام طاقة شمسية فنحن ننصحك بالتواصل مع شركتنا شركة كايرو سولار cairo solar فهي تقدم خدمات متكاملة، ابتدأً من اختيار المكونات المناسبة إلى التركيب والدعم الفني، وكل ذلك بجودة عالية وأسعار تنافسية.

قد يهمك : ماهي الطاقة المتجددة