بشكل عام قد تعمل الألواح الشمسية عن طريق السماح للفوتونات أو جزيئات الضوء بإزالة الإلكترونات من الذرات، مما يؤدي إلى توليد تدفق للكهرباء، وعادةً تتكون الألواح الشمسية في الواقع من العديد من الوحدات التي تسمى الخلايا الشمسية، وهذه الخلايا ببساطة تعمل على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، وقد تشكل العديد من الخلايا المرتبطة معاً لوحاً شمسياً، كما يوجد هناك العديد من أجزاء نظام الألواح الشمسية التي سنتعرف عليها في هذا المقال.
ما هي الألواح الشمسية؟
هي عبارة عن مجموعة من الخلايا الكهروضوئية الشمسية المثبتة التي تمتص ضوء الشمس وتحوله إلى كهرباء، وقد يتم توصيل الألواح الشمسية معاً لإنشاء مجموعة شمسية، حيث تشمل مكونات الألواح الشمسية كل من: الخلايا الشمسية واللوح الخلفي والغلاف الزجاجي والإطار المعدني والكابلات لنقل الكهرباء، وعادةً ما تصنع هذه الخلايا الشمسية من السيليكون، وهي مبنية بطبقة موجبة وطبقة سالبة لتكوين مجال كهربائي مشابه للبطارية.
ما هي العناصر اللازمة لإنشاء نظام الألواح الشمسية؟
عادةً قد تتطلب أنظمة الألواح الشمسية مكونات أكثر من مجرد مجموعة من الألواح الشمسية، وبينما يمكننا نظرياً توصيل اللوحات الخاصة بنا مباشرة بالجهاز الذي قد نرغب في تشغيله فقد يفشل هذا في تشغيل بعض أو معظم أجهزتنا، ولهذا ليتم إنشاء نظام طاقة شمسية بشكل مستقر ومرن، فإننا نحتاج إلى كل من: الألواح الشمسية (الخلايا الشمسية) ووحدات التحكم في الشحن وبطاريات وعاكسات للطاقة:
الخلايا الشمسية
تعتبر الخلايا الشمسية هي أساس أي نظام طاقة شمسية، حيث قد تتكون الخلايا الشمسية الفردية من الألواح الشمسية، وتولد كل خلية طاقة كهربائية عند تعرضها للضوء، واعتماداً على طبيعة الاتصالات بين هذه الخلايا الشمسية، فإنه يمكن لنظام الألواح الشمسية الخاص بنا تحقيق عدد من التركيبات المختلفة من تصنيفات كل من: الفولت والأمبير، وبالتالي يمكن أن تحتوي الألواح الشمسية الخاصة بنا على عدد من تقييمات مخارج الطاقة المختلفة، وعلى سبيل المثال إذا كان يوجد لدينا عدد من الألواح الشمسية، فإننا قد نحتاج إلى دمج مخرجاتها مع صندوق لتجميع الطاقة فيه.
وحدات التحكم في الشحن
عادةً يتقلب مخرج الطاقة لنظام الألواح الشمسية اعتماداً على كمية ضوء الشمس التي يتلقاها، ونظراً لأن الشمس تتحرك عبر السماء على مدار اليوم تُنتج اللوحات الشمسية كميات مختلفة من الطاقة على مدار اليوم، ولكن عندما لا تتلقى هذه الخلايا ضوء الشمس فإنها لا تنتج طاقة.
وهنا إذا قمنا بتشغيل الجهاز مباشرة من لوحة شمسية فقد لا يتلقى الجهاز طاقة كافية لاستمرار التشغيل، لذلك يجب تخزين هذه الطاقة في بطارية، ومع ذلك قبل أن تنتقل إلى البطارية يجب أن تنتقل عبر وحدة تحكم الشحن، وجهاز التحكم في الشحن عبارة عن جهاز ينظم الطاقة القادمة من الألواح الشمسية بالجهد والتيار المناسبين للبطارية، وهذا مهم بشكل كبير لشحن البطارية بشكل آمن وفعال.
البطاريات
تنتقل الطاقة من خلال وحدة التحكم بالشحن إلى البطاريات لعملية التخزين، حيث تخزن هذه البطاريات الطاقة من نظام الطاقة الشمسية الخاص بنا بناءً على تصنيف الأمبير، وتشير ساعات الأمبير إلى مقدار أمبير التيار الذي يمكن أن تخرجه البطارية في ساعة واحدة قبل أن تحتاج إلى الشحن.
وعادةً قد لا يتم تفريغ بطارية الطاقة الشمسية بسرعة على مدار الساعة بل ببطء على مدار عدد من الساعات، حيث تفترض العديد من تقييمات أمبير الساعة وقت تفريغ لحوالي 20 ساعة، وعلى سبيل المثال يمكننا استخدام بطارية بحجم 160 أمبير في الساعة لإخراج حوالي 8 أمبير من التيار لمدة 20 ساعة.
العاكس
توفر البطاريات والخلايا الشمسية طاقة تيار مباشر أو (DC)، وهذا قد يعني أن التيار يتدفق في اتجاه واحد، ومع ذلك تتطلب العديد من الأجهزة والأنظمة الكهربائية طاقة التيار المتردد، فعلى سبيل المثال قد توفر المنافذ الكهربائية في منزل نموذجي تياراً متناوباً، ولهذا السبب سيكون لنظام الألواح الشمسية متعدد الاستخدامات عاكس للطاقة ليقوم بتحويل طاقة التيار المستمر من البطاريات أو الألواح الشمسية إلى طاقة التيار المتردد المناسبة للتركيب الكهربائي للمنزل.
أنظمة مرتبطة بالشبكة
في بعض الظروف قد يكون لدينا من المرغوب به ربط نظام الألواح الشمسية بشبكة كهرباء قريبة منا، وفي هذه الحالة يتم تغذية الطاقة الشمسية مباشرة إلى شبكة الطاقة، ومن ثم يستخدم المنزل هذه الطاقة مباشرةً، وأيضاً قد تتم محاسبنا على الفرق بين الطاقة التي نستخدمها والطاقة التي ننتجها، لذلك يمكننا كسب المال إذا كنا نستخدم طاقة أقل مما ينتجه النظام، كما أنه في النظام المرتبط بالشبكة تكون البطارية اختيارية، لذلك فإن جهاز التحكم بالشحن اختياري، ومع ذلك فإننا عادةً ما قد نرغب في الحصول على بطارية وجهاز تحكم في الشحن في حالة انقطاع شبكة الطاقة، وبهذه الطريقة لا يزال بإمكاننا تشغيل منازلنا.
