كيفية توليد الكهرباء بفضل الطاقة الشمسية (الخلايا الضوئية والألواح الشمسية)

المحتوى

• مراحل

توفر لنا الشمس طاقة متجددة نظيفة وسهلة التشغيل نسبيًا وآمنة عمومًا. في هذه المقالة ، ستتعلم كل ما تحتاج إلى معرفته حتى تتمكن من استخدامه لتزويد منزلك بالطاقة أو الأجهزة الكهربائية عندما تذهب إلى المخيم أو المشي لمسافات طويلة. توفر هذه المقالة معلومات حول كيفية اختيار نظام الضوئية الذي يهدف إلى إنتاج الكهرباء التي يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الطرق.بفضل الطاقة الكهربائية الناتجة عن تركيب الطاقة الشمسية ، يمكنك تسخين منزلك أو تسخين الماء للطبخ أو الاستحمام ، وتشغيل جهاز الكمبيوتر المحمول أو تلفزيون LCD ، وشحن أجهزتك المحمولة ، وإضاءة غرفة لساعات ، وفعل أشياء أخرى كثيرة. الأمر متروك لك لاكتشاف الاستخدامات التي لا حصر لها والتي يمكن أن تكون مصنوعة من الطاقة الشمسية التي استولت عليها نظام الضوئية.

مراحل

1. 
   

   
   وضع ميزانية. بشكل عام ، يجب أن تستثمر الكثير من المال عندما تبدأ في تثبيت نظام تشغيل للطاقة الشمسية ، ولكن هذا أمر مفيد في كثير من الأحيان لأن الطاقة التي يتم جمعها في وقت لاحق وفيرة ومجانية. قبل أن تشتري المعدات اللازمة لتركيب الطاقة الشمسية الخاص بك ، من المهم أن تجري تقييماً لجميع النفقات التي سيتعين عليك القيام بها على المدى القصير والمتوسط ​​والطويل لمعرفة ما إذا كان من المحتمل أن يكون مشروعك مربحًا. إذا كنت تشعر أن مشروعك سيكلفك جزءًا كبيرًا من راتبك الشهري على مدار عدة أشهر ، فتأكد من أنه لا يضعك في مأزق مالي إذا لم يعمل التثبيت كما هو مخطط له.
   • إن استخدام الطاقة الشمسية يمكن أن يوفر الكثير من المال ، خاصةً إذا ما قورنت باستخدام مصادر غير فعالة مثل زيوت (المصباح). يمكن أن يوفر لك الكثير من الوقت من خلال السماح لك باستخدام أدوات الطاقة حيث يمكنك فقط استخدام الأدوات اليدوية. إذا كان التثبيت مثمرًا بشكل خاص ، فيمكنك أن تتوقع كسب المال عن طريق بيع الطاقة الزائدة. ومع ذلك ، يجب ألا تفكر في هذه الفوائد المحتملة في تقييمك لربحية التثبيت الشمسي حتى تتأكد من أن كل شيء سيعمل بشكل صحيح. إذا كنت تستطيع تمويل مشروعك ، فيمكنك أن تأخذ ذلك في الاعتبار لتحديد ما إذا كان التثبيت الشمسي سيكون مربحًا لك أم لا ، بشرط ألا تعتمد على السيناريو الأكثر تفاؤلاً.

2. 
   

   
   
   
   حدد ما إذا كنت تحتاج إلى نظام طاقة محمول بسيط أو تثبيت أكثر تعقيدًا وتنوعًا. يعد النظام المحمول الذي يعمل بالطاقة الشمسية ، مثل المصباح الشمسي أو الشاحن الشمسي للهاتف المحمول ، أرخص وأقل تعقيدًا ، ولا يحتاج إلى صيانة تذكر ولا يحتاج إلى أعمال تثبيت. من ناحية أخرى ، يعد النظام الذي يتكون من عدة عناصر منفصلة (والتي يمكنك شراؤها كمجموعة) أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية على المدى الطويل لأنه يتيح لك تشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك كسب المال على نظام شمسي متعدد الاستخدامات يتكون من ألواح عريضة من خلال إجراء البحوث للاستفادة من أفضل الأسعار في السوق ذات التنافسية الشديدة.
   • هناك أجهزة قائمة بذاتها لها وظائف متعددة ويمكنها ، على سبيل المثال ، أن تكون بمثابة مصباح وراديو وشاحن للهاتف المحمول.
   • إذا لم تكن قد قمت مطلقًا بتثبيت نظام شمسي ، فيمكنك الاستعانة بجهاز منخفض استهلاك الكهرباء ويتم تشغيله بالطاقة الشمسية مثل مصباح صغير. سيسمح لك ذلك على الأقل بمشاهدة الفوائد الكبيرة وبعض العيوب المرتبطة باستخدام الطاقة الشمسية.
   • إذا كنت تعيش في مكان يكون فيه خطر السرقة مرتفعًا نسبيًا ، فاحرص على أن اللصوص الصغار يهتمون فقط بالأجهزة المستقلة ، والتي يتم وضعها على حافة النافذة وأن تركيب الألواح الشمسية الكبيرة قد يكون هدفًا للصوص نظمت في العصابات.

3. 
   

   
   
   
   تعلم لمعرفة العناصر المختلفة التي تشكل نظام استغلال الطاقة الشمسية.
   • ال الألواح الشمسية تتكون من الخلايا الشمسية التي تلتقط أشعة الشمس. هذه الخلايا تنتج عادة الجهد المستمر. من ناحية أخرى ، تميل شدة التيار الذي يولد إلى التباين مع كمية الضوء التي يتلقاها. يعتمد الجهد الكلي وقوة الألواح على كيفية توصيل الخلايا معًا. لا يمكن استخدام هذا التيار المتغير لتشغيل معظم الأجهزة الكهربائية التي تتطلب تيارًا ثابتًا بكثافة محددة جيدًا للعمل بشكل صحيح. قد تتسبب في تلف أجهزتك إذا قمت بتوصيلها بأطراف تثبيت الطاقة الشمسية غير المزودة بأجهزة إلكترونية مصممة لتحقيق الاستقرار في التيارات الناتجة عن الألواح الشمسية.
   • يجب عليك استخدام منظم تهمة والتي سوف تستقر في التيار الذي ينتج عن مجمعات الطاقة الشمسية وتتحكم في شحن وتفريغ بطارية التثبيت.
   • ل بطارية تتكون الطاقة الشمسية من العديد من الخلايا التي توفر كل منها الجهد المنخفض. يمكن أن يعني مصطلح البطارية تنسيق RC6 للبطارية القابلة لإعادة الشحن بسيطًا ، حيث تشكل خلايا متعددة تنسيق بطارية قابلة للشحن RC22 (بطارية 9 فولت) ، لكن عندما يتعلق الأمر بمراكم الطاقة الشمسية ، فإنها تشير إلى العديد من الخلايا الموضوعة في سلسلة لتوليدها. جهد كبير نسبيًا وكافي لتشغيل المكونات الأخرى للتركيب الشمسي. تخزن البطارية الطاقة الشمسية في شكل كهرباء ، والتي يمكن استعادتها عندما يضعف الإشعاع الشمسي أو عندما تتطلب الأجهزة الكهربائية كمية كبيرة من التيار في وقت قصير نسبيًا. يمكن للتركيب الشمسي توفير الطاقة مباشرة من البطارية أو من خلال وحدة تحكم الشحن ، والتي تتحكم بعد ذلك في استقرار تفريغ البطارية لحماية المعدات المتصلة. يمكن أيضًا تحويل التيار المستمر والبطارية ذات الجهد المنخفض إلى تيار متناوب قياسي (50 هرتز) ، تيار عالي (120 أو 240 فولت) يناسب معظم الأجهزة المنزلية.
   • يتم تحويل التيار المباشر الذي توفره البطارية إلى تيار متناوب بواسطةالعاكس التي غالبا ما تحتوي على جهاز إلكتروني قادر على زيادة الجهد. في بعض الأحيان يتم دمج وحدة تحكم الشحن والعاكس في صندوق واحد.
   • يمكن استخدام التيار المتردد الناتج عن العاكس لتشغيل مختلف جهاز كهربائي مثل المصابيح والكاميرات والأدوات ، وغيرها.
   • اختر من خيوط كهربائية تتكيف مع الشدة الحالية والفولتية التي سيتم تطبيقها عليها. إذا كنت ترغب في الاتصال بأطراف النظام الشمسي الخاص بك فقط على جهاز كهربائي بسيط يتكون ، على سبيل المثال ، من بعض المصابيح التي تتطلب الجهد المنخفض فقط ، يمكنك إجراء اتصال فقط مع الأسلاك. إذا لم يكن كذلك ، يجب عليك إضافة أجهزة كهربائية أخرى.
   • تحتاج العديد من الأجهزة إلى الاتصال مأخوذ أو تتطلب استخدام تحول. تثبيت العناصر التي تلبي المعايير الكهربائية في منطقتك ويمكن استخدامها مع معظم الأجهزة المتاحة تجاريا.
   • يمكنك إضافة إلى نظام الحماية الخاص بك مثل التثبيت متكسر التقليدية أو المغنطيسية أو بسيطة فتيل من سيقطع الدائرة إذا أصبح التيار فجأة غير منتظم. يمكن لمثل هذا النظام حماية أجهزتك الكهربائية من العواصف ومنع نشوب حريق. إذا كنت تستخدم واحدًا أو أكثر من الصمامات ، فتأكد من أن لديك دائمًا ما يكفي من الاحتياطي لتحل محل تلك التي قد تحترق بسرعة.

4. 
   

   
   حدد الميزة الرئيسية التي يجب أن يتمتع بها نظامك الشمسي. هل تريد أن يكون نظامك بسيطًا وقويًا وقادرًا على تخزين كمية كبيرة من الكهرباء أو فعال بشكل خاص؟
   • إذا كنت تبحث عن البساطة أولاً ، يمكنك الحصول على مجموعة تضم جميع مكونات النظام الخاص بك في مربع واحد. يجب أن تكون قادرًا على إجراء التحرير دون الاضطرار إلى إشراك فني ، فقط باتباع الإرشادات الموجودة في الكتيب المرفق بهذه المجموعة.
   • يمكنك إعطاء الأولوية لطول العمر من خلال اختيار مادة قوية للغاية. عادة ما يتم تصنيع معدات الطاقة الشمسية لمدة طويلة ، ولكن يمكنك أن تكون أكثر تطلبًا وتجد معدات قوية للغاية تم تصميمها لتثبيتها في أماكن غير مضيافة بشكل خاص. إذا كنت تعيش في منطقة بعيدة عن كل شيء ، فاختر نظامًا بسيطًا وتأكد من أن لديك قطع غيار مباشرة من البداية. على سبيل المثال ، احتفظ دائمًا ببطارية احتياطية في حالة فشل البطارية المثبتة في النظام.
     • إذا كنت تعيش في منطقة نائية ، فاختر المنتجات المعروفة بمتانتها واترك جودة الضمان وخدمة الإرجاع الثانية.
   • إذا كنت بحاجة إلى تثبيت الألواح الشمسية الخاصة بك في مكان لن يتم إيوائها من الطقس ، فتأكد من أن الخلايا الشمسية وغيرها من المكونات الهشة نسبيًا مثبتة خلف فيلم واقي سميك ومغلق تمامًا يحميها من الغبار والعفن ، الملح ، الخ في بعض الأحيان ، قد تكون هناك حاجة إلى فتحات التصريف لتجنب الرطوبة الزائدة. إذا كنت تعيش في بيئة يكون فيها خطر السرقة مرتفعًا ، فتأكد من أنه يمكنك تثبيت جميع المعدات التي لها بعض القيمة في مكان يصعب الوصول إليه (مثل سقف مرتفع). اختر الألواح المحمية بطبقة سميكة أو قوية جدًا من الزجاج أو البلاستيك يمكنها تحمل التخريب.
   • يمكنك أيضًا إعطاء الأولوية لقدرة تخزين الكهرباء. تسمح الأنظمة ذات الألواح الشمسية الكبيرة جدًا عمومًا بتخزين طاقة أكبر بكثير من الأنظمة التي تحتوي على ألواح صغيرة. ليس من المثير للاهتمام بالضرورة الحصول على مزيد من الطاقة لنظام الإضاءة. توفير المزيد من الكهرباء لمثل هذا النظام من أجل تحسين الغلاف الجوي سيكون له تأثير جانبي لزيادة كبيرة في كمية الطاقة الضائعة. من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون وجود فائض في الطاقة مفيدًا دائمًا في تشغيل أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر ، والتي تكون جشعة نسبيًا في الطاقة الكهربائية.
   • يمكنك اختيار جعل كفاءة التركيب الشمسي من أولوياتك. كلما كان نظامك أكثر فاعلية ، زادت الطاقة التي يمكنه تسخير الطاقة التي يتلقاها من الشمس ، وأسرع ما تدفعه مقابل استثماراتك.

5. 
   

   
   اختر المكونات المناسبة لنظامك والتي تناسب احتياجاتك. يجب ألا يحد العنصر غير المكلف نسبيًا ، مثل البطارية ، من قدرة النظام ككل ، ويجب أن يسمح بشكل خاص باستغلال إمكانات الخلايا الشمسية. إذا اشتريت نظامًا كاملاً ، فتحقق من أن مجموعة المكونات متناسقة وأنه لا يوجد أي عنصر قيد الاستخدام. إذا كانت قدرات النظام منخفضة أو إذا لم تكن بعض مكوناته قوية ، اشتري فقط إذا تم تعويض نقاط الضعف هذه بسعر مثير جدًا أو بميزة مميزة بشكل خاص مثل كتلة ضعيفة.
   • تأكد من أن المكونات الرئيسية للنظام تتوافق مع المعايير وأن استخدامها لا يقتصر على المعايير الخاصة بالشركة المصنعة. على سبيل المثال ، يجب أن يوفر النظام منافذ قياسية لتوصيل المكونات والفولتية الجديدة التي يمكن إدارتها بواسطة وحدات التحكم في الشحن الموجودة في السوق.

6. 
   

   
   اختيار الألواح الشمسية. هناك أنواع مختلفة من الخلايا الكهروضوئية التي تستغل الطاقة الشمسية أكثر أو أقل كفاءة أو تتدهور بسرعة أكبر أو بمرور الوقت. إذا كانت المساحة التي تحتاج إليها لتثبيت الخلايا الشمسية لا تحد من اختيارك ، فاختر الخلايا القوية التي ستظل وظيفية لفترة طويلة ، حتى عند تعرضها للطقس ، والتي تكون فعالة (مع وجود كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة الكهربائية المنتجة لكمية من الطاقة الشمسية وردت) وتزويد الكهرباء بسعر منخفض نسبيا لكل واط.
   • إذا كان نظام الكل في واحد يبدو جيدًا لك ، فتأكد من أن الخلايا الكهروضوئية الخاصة به لديها القدرة الكافية لجعله يعمل بكفاءة. نظرًا لأن الألواح الشمسية غالية جدًا ، يميل بائعو الأنظمة الكهروضوئية إلى تقليل حجمها في المنتجات الكل في واحد. يجب أن يكون يوم الشحن كافيًا لاستخدام نظامك لمدة يوم ، مثل الحفاظ على الإضاءة لساعات بعد حلول الظلام أو شحن بطارية جهاز محمول تمامًا.

7. 
   

   
   اختيار بطارية مناسبة لنظامك. يتم إعطاء سعة البطارية في واط ساعة (Wh). على سبيل المثال ، يتطلب نموذج 100 واط من الشحن 20 ساعة من الشحن عند 5 واط لإعادة شحنها بالكامل (في الواقع ، أكثر بقليل بسبب الخسائر) ويمكن أن توفر 25 واط لمدة 4 ساعات. تستخدم المنشآت الكبيرة غالبًا بطاريات متعددة متصلة بشكل متوازٍ. هناك أنواع مختلفة من البطاريات تختلف في الحجم والقوة والسعر ، كما هو الحال مع الخلايا الشمسية. يجب أن يكون للبطارية في النظام سعة كبيرة بما يكفي لتخزين ما لا يقل عن كمية الطاقة الكهربائية التي توفرها الألواح الشمسية ليوم كامل. لا ينبغي إعادة شحن البطاريات بسرعة كبيرة. لهذا السبب تحتاج إلى التأكد من قدرة بطارية النظام على امتصاص أكبر قدر ممكن من الطاقة التي يمكن للنظام توفيرها لكل وحدة زمنية.
   • بطاريات الرصاص / الحمض غير مكلفة بناءً على قدراتها وعمرها ، لكن لا ينصح باستخدامها مع الأنظمة المحمولة لأنها تحتوي على مواد خطرة. من الضروري في بعض الأحيان ترقية خلاياهم عن طريق إضافة الماء المقطر.
   • يجب عدم استخدام بطارية (سيارة) قياسية لتخزين الطاقة الكهربائية التي يوفرها نظام الطاقة الضوئية. من ناحية أخرى ، تعد بطاريات الرصاص الحمضية ذات التفريغ العميق مناسبة تمامًا ، لأنها مصممة بحيث يتم تفريغها على نطاق واسع بشكل منتظم ، وهذا ليس هو الحال مع بطاريات السيارة التي تعمل بشكل أساسي لتوفير طاقة كهربائية عالية في وقت بدء التشغيل.
   • بطاريات الرصاص / الحمض والجيل أكثر أمانًا من بطاريات الرصاص / الحامض التقليدية لأنها محكمة الغلق ، مما يقلل بشكل كبير من خطر تسرب الحمض. على الرغم من أنها تكلف أكثر من بطاريات الرصاص / الحمض القياسية ، فهي رخيصة بالنظر إلى قدراتها. كما أنها أثقل قليلاً من البطاريات الخالية من الرصاص.
   • قد تتدهور البطاريات الرصاصية / الحمضية عند تفريغها بعمق ، أو عند الشحن الزائد ، أو عندما يتم تفريغها غالبًا. كقاعدة عامة ، ينبغي إعادة شحن بطاريات الأجهزة المحمولة بسرعة كبيرة بمجرد أن يتحول مؤشر الشحن إلى اللون الأحمر. يسمح جهاز التحكم بالشحن في النظام الكهروضوئي بتجنب الحمل الزائد والإفرازات العميقة.
     • من الضروري الانتظار حتى يتم تفريغ بطارية النيكل والكادميوم قبل إعادة شحنها. بطاريات من هذا النوع هي الآن عفا عليها الزمن إلى حد كبير.
   • بطاريات هيدريد النيكل المعدنية (NiMH) محكمة الغلق وآمنة بشكل عام وعمر خدمة طويل للغاية. فهي أكثر تكلفة وأخف وزنا من بطاريات الرصاص / الحمض لكل وحدة من الطاقة المخزنة ، وبالتالي يوصى بها للأجهزة المحمولة. إنها متوفرة بتنسيقات "RC03" و "RC6" و "RC20S" وإذا كان لديك نظام فلطائي ، فقم بشراء شاحن بطارية يعمل بالطاقة الرئيسية (يمكنك الاتصال بإخراج نظام الطاقة الشمسية الخاص بك) بدلاً من شاحن للطاقة الشمسية التي لن تكون فعالة.
     • تفرغ بطاريات NiMH القياسية خلال شهر واحد حتى لا يتم استخدامها في حين أن طرز الدورات البطيئة تستغرق أكثر من عام لتفريغها.
     • بطاريات أكبر من "RC6" ، مثل "RC14S" و "RC20S" ، غير مكلفة ولديها قدرات عدة ماه. ضعها في الاعتبار عندما يتعين عليك اختيار بطارية لأنها قد تلبي احتياجاتك جيدًا.
   • بطاريات الليثيوم أيون غالية الثمن ، لكنها خفيفة للغاية. يوصى بتجهيز الأجهزة المحمولة باهظة الثمن مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

8. 
   

   
   اختيار وحدة تحكم المسؤول. يجب أن يكون هذا الجهاز الإلكتروني متوافقًا تمامًا مع نوع البطارية (NiMH ، والرصاص / الحمض ، والجيل ، إلخ) الذي يجهز تركيبك الشمسي. تحتاج أيضًا إلى مراعاة قدرة البطارية أو البطاريات التي تخزن الطاقة الكهربائية الناتجة عن نظامك. إذا كان لديك أكثر من بطارية واحدة ، فاختر منظمًا متوافقًا معها ، لأن سعر مثل هذا الجهاز قد انخفض مقارنةً بسعر البطاريات.
   • توفر وحدة التحكم وظائف مهمة مثل الحمل الزائد والجهد الزائد وحماية التفريغ العميق.
   • بشكل عام ، توفر وحدة التحكم في نظام الكل في واحد وظائف حماية جيدة جدًا تتجنب إعادة شحن البطارية وتفريغها بسرعة كبيرة. ومع ذلك ، يجب دائمًا التحقق من أنه يحمي البطارية من التصريفات العميقة ، خاصةً إذا كان من النوع الرصاص / الحمضي (مع هلام أم لا).

9. 
   

   
   اختيار العاكس (فقط لنظام الطاقة AC). اكتشف نوع الموجات التي تولدها. هل تنتج موجات جيبية حقيقية (تلك التي تنتجها المولدات الحرارية)؟ تُفضل هذه الموجات دائمًا على الموجات الجيبية المعدلة التي يمكن أن تلحق الضرر بالأجهزة الإلكترونية الأكثر حساسية. اختر عاكسًا يمكنه تشغيل الأجهزة الكهربائية التي تستخدمها في نفس الوقت. لا يمثل مقدار واط الناتج أكثر ما يلعب على السعر ، لذلك لا تتردد في اتخاذ نموذج قوي يمنحك المزيد من الراحة.

10. 
    

    
    تعرّف على كيفية توصيل التثبيت أو استخدام كهربائي (يفضل) على دراية بالأنظمة الكهروضوئية. الكهرباء هي منطقة معقدة ، لذلك حتى لو كنت عازمًا على تثبيت نظامك بنفسك ، فلا ترفض فكرة استخدام كهربائي. يمكن أن يوفر لك المحترف الذي يكون على دراية بالأنظمة الكهروضوئية الكثير من الوقت.

11. 
    

    
    الحصول على الأجهزة التي سوف تجعل عملك أسهل.
    • مصابيح الأنبوب الفلوري غير مكلفة وقوية ومدمجة ولها عمر خدمة طويل للغاية. المصابيح (الثنائيات الباعثة للضوء) قوية للغاية ، لكنها غالية الثمن بشكل خاص في مجموعة النماذج القوية. وهي مناسبة بشكل خاص للمصابيح الكهربائية والفوانيس. قم بإقرانها مع ناشرات المنشورية وأنظمة الانعكاس المختلفة لتحقيق أقصى استفادة منها.
    • استخدم الكمبيوتر المحمول لاختبار قدرة نظام PV على تشغيل مثل هذا الجهاز. يفضل استخدام جهاز كمبيوتر بشاشة صغيرة يستهلك القليل. تقوم المعالجات القديمة الموفرة للطاقة بتشغيل البرنامج الذي يسمح لك بضبط النظام الكهروضوئي دون أي مشكلة. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام برنامج للتحكم في UPS الخاص بك.
      • غالبا ما تكون هناك مشاكل في التهوية مع أجهزة الكمبيوتر المحمولة. قم بتنظيف المروحة وفتحات التهوية بانتظام لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
      • إذا لم يكن لديك اتصال بالإنترنت ، فانتقل إلى مقهى الإنترنت لتنزيل برنامج التوليف.
    • تعتبر الأنظمة الكهروضوئية مناسبة بشكل خاص لأدوات الطاقة DIY ، لأنها لا تتطلب سوى قوى صغيرة عند الشحن.
    • إذا كان عليك شراء جهاز تلفزيون جديد ، فاختر طرازًا من شاشات LCD يستهلك القليل جدًا من الطاقة ويمكن تشغيله عن طريق نظام طاقة ضوئية متوسط ​​الطاقة ، أو حتى طاقة منخفضة.