الطاقة الشمسية

نيوتن · #1 16-11-2006, 20:26

الطاقة الشمسية Solar Energy
كما تعلمون فأن العالم مشغول بأيجاد مصادر لطاقة المتجدده عوضاً عن المصادر الموجودة حالياً ، حيث يقام بكل عام الالاف من التجارب والابحاث على هذه المصادر ، وكيفية تحديثها والاستفادة منها بالحياة العملية .

أن عملية توليد الكهرباء في بلادنا العربية تقتصر على المحطات التي تعمل بالاعتماد على النفط أو الغاز الطبيعي ولا يوجد هناك أعتماد كبير على مصادر الطاقة المتجدده مثال عليها :
- توليد الكهرباء باستخدام طاقة الرياح .
- توليد الكهرباء بإستخدام طاقة المياة .
- توليد الكهرباء بإستخدام الطاقة الشمسية .

كل هذه المصادر تستحق التوقف عندها ودراسة سبل أستغلالها والاستفادة من تجارب الاخرين بهذا المجال بحيث ينعكس إيجاباً على قدرتنا بإستغلال هذه المصادر الغير مستنفذه وتوليد الطاقة الكهربائية منها .

من بعض مميزات هذه المصادر كما يلي:-
- هذه المصادر غير مستقذه .
- توفير الطاقة بأسعار قليلة .
- المحافظة على البئية .

بالعودة على هذه المصادر وطرق إستغلالها وبحكم مجال عملي فأنني سوف أتحدث عن أستخدامات الطاقة الشمسية بتوليد الكهرباء .

كما أسلفنا بالذكر فأن من أحد مصادر الطاقة المتجدده هي الطاقة الشمسية ، حيث قطع العلم شوطاً بهذا المجال بحيث أصبحنا نرى العديد من المنتجات التي تعمل على الطاقة الشمسية ومنها على سبيل المثال Calculator ، سيارات التجارب التي تعمل بهذه الطاقة .

ولكن تبقى هذه الاستخدامات ضمن إطار محدود وذات قدرات صغيره جداً . وهنا يطرح السؤال نفسه : هل نستطيع أستغلال الطاقة الشمسية ضمن تطبيقات ذات مجالات أوسع؟ نعم نستطيع ذلك حيث أن هناك مشريع موجوده ولكن تم بناءها ضمن برامج خاصة بشركات كبرى أو مشاريع تدعمها الحكومات .

ماذا عنا نحن :

أن منطقتنا العربية تمتاز بتواجد ضوء الشمس فيها ولفترات طويلة وعلى مدار العام ، فلو قمنا بسؤال أنفسنا سؤال صغير عن مدى توفر ضوء الشمس في مناطقنا العربية ؟ الاجابة ببساطة أن مناطقنا العربية تعتبر واحده من أكثر المناطق في العالم يتواجد فيها ضوء الشمس على مدار العام .

بالمحصله فأن ضوء الشمس يتواجد بهذه المنطقة ، أذا كيف بأمكاننا أستغلال هذا المصدر ؟

بستخدام تكنولوجيا الخلايا الضوئية المصنعه من قبل العديد من الشركات في العالم فأنه بالامكان أستخدامها لتحويل الطاقة المتولده من ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية .

كيف يتم ذلك ؟

لن أخوض بمجالات تصنيع هذه الخلايا وكيف تصنع وما الى ذلك ، بل سوف أتكلم عن مكونات الانظمة الشمسية التي نستطيع من خلالها التزود بالتيار الكهربائي بشكل مستمر ومن خلال الطاقة الشمسية بدون الحاجة لمصدر كهربائي من الشبكة الكهربائية .

للحصول على طاقة كهربائية بستخدام الطاقة الشمسية فأننا نحتاج إلى التجهيزات التالية:-

1 – خلايا شمسية أو ما يسمى Photo Voltaic Cell .
2 – منظم كهرباء يعمل على تنظيم الفولتية المستمره Dc Regulator .
3 – أذا ما كنا بحاجة إلى تخزين الطاقة الكهربائية وإعادة أستخدامها فأننا بحاجة إلى بطاريات .
4 – بأمكاننا بعد ذلك تزويد الاحمال التي تعمل على نظام DC وبشكل مباشر .
5 – أذا ما رغبنا بتزويد أحمال كهربائية تعمل على AC فأننا بحاجة لتحويل DC to AC حيث بأمكاننا إستخدام Inverter في مثل هذه الحالات :

الالية العمل :
من خلال تركيب الخلايا الشمسية وبالقدرة المناسبة للاحمال المراد تزويدها فأن هذه الخلايا تعمل على توليد التيار الكهربائي من خلال تعرضها لضوء الشمس ، حيث ينتقل هذا التيار إلى المنظم ، حيث تتم هناك عملية تنظيم الفولتية القادمة من هذه الخلايا إلى فولتية ثابتة إلى حد ما مثال ( الفولتية القادمة من الخلايا تبلغ 20V ونحن بحاجة إلى فولتية 24V ) وهنا سوف يقوم المنظم بدوره من حيث تصحيح الفولتية للقيمة المطلوبة . ومن ثم يتم شحن البطاريات الموجودة من المنظم أيضاً وكذلك تغذية الاحمال وهكذا حتى تغيب الشمس عن الخلايا .

بعد غياب الشمس عن الخلايا فأن الخلايا تتوقف عن تزويدنا بالتيار الكهربائي حيث يأتي دور البطاريات بالقيام بهذه المهمه ، بحيث تبقى البطاريات تزود الاحمال حتى عودة الطاقة مرة أخرى من الخلايا وهكذا على مدار العام .

ملاحظات :
* كما أوضحنا سابقاً فأن التيار الخارج وكذلك الجهد Current and Voltage من الخلايا يكون Direct Current DC .

* يتم تحديد الفولتية وقدرة الخلية من قبل المصنع لهذه الخلايا وهنا يتم أختيار القدرة المناسبة .

* للحصول على فولتيات أعلى من الخلايا الشمسية فأننا نتحكم بذلك من خلال طريقة ربط الخلايا ببعضها البعض .

* كذلك هو الحال مع قدرة النظام بشكل كامل حيث بأمكاننا الحصول على القدرة المطلوبه من خلال التحكم بربط هذه الخلايا مع بعضها البعض أيضاً .

* كما هو متعارف عليه فأن قدرة هذه الخلايا هي Watt .

* وظيفة المنظم في هذا المجال هو المحافظة على ثبات الفولتية القادمة من الخلايا ، كون الفولتيات الخارجة من الخلايا غير منتظمة وتختلف من حين إلى أخرى وذلك أعتماداً على ناحيتين وهم :
- مقدار قيمة الحمل .
- الحالة الجوية ومقدار شدة الضوء .

* عند تركيب هذه الخلايا في الموقع علينا ألاخذ بعين الاعتبار الموقع الجغرافي للموقع ، حيث أن أتجاه الخلايا يتغير بتغير الموقع الجغرافي على سبيل المثال (أتجاه الخلايا في منطقة الشرق الاوسط لا تكون كما هو أتجاه الخلايا في أستراليا) ، أضافة إلى زاوية التركيب للحصول على أكبر قدر ممكن من الضوء .

* يجب مراعاة مكان وضع البطاريات وكيفية وضعها ، اضافة إلى تحديد النوع والقدرة والعمر الافتراضي للبطاريات بما يتناسب مع مقدار الحمل والبيئة المحيطة .

أين تستخدم هذه الانظمة :

هذه الانظمة لا تزال في بداية الطريق واعمال التطوير والبحث جاري عليها ، لذا فأن التكلفة المالية لا تزال مرتفعة جداً ، حيث أن التكلفة المالية لهذه الانظمة تعتمد على أمرين وهم :
- القدرة المطلوبة لنظام .
- زمن البطاريات .

ونظراً لهذه التكلفة المالية المرتفعة فأن أستخدام هذه الانظمة لا يزال محدود جداً ، حيث أن أستخدماتها تنحصر بالمواقع التي يتعذر وصول التيار الكهربائي .

ولا ننسى أن هناك تجارب قائمة على أستغلال الطاقة الشمسية بالعديد من المجالات ومنها صناعة السيارات ، الاقمار الصناعية والتطبيقات العديده في الفضاء الخارجي .