تطبيقات إنترنت الأشياء في مجال الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي مصدر متجدد للطاقة التي تم إنشاؤها من خلال الاستفادة من الضوء الساطع والحرارة من الشمس باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات المتغيرة باستمرار مثل: التدفئة الشمسية أو الطاقة الحرارية الشمسية أو الطاقة الكهروضوئية، ويعد إنترنت الأشياء (IoT) هو الترابط بين أجهزة الحوسبة المزروعة في الأشياء اليومية ذات المعرفات المميزة والقدرة على نقل البيانات عبر الشبكة دون الحاجة إلى اتصال إنسان إلى آخر أو إنسان إلى كمبيوتر.

ما هي التكنولوجيا الكهروضوئية PV

تقوم المواد والأجهزة الكهروضوئية بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية، ويعرف الجهاز الكهروضوئي الواحد باسم “الخلية”، عادةً ما تكون الخلية الكهروضوئية الفردية صغيرة، وعادةً ما تنتج حوالي (1 أو 2 واط ) من الطاقة، وهذه الخلايا مصنوعة من مواد أشباه الموصلات المختلفة وغالبًا ما تكون أقل من سمك أربع شعرات بشرية، من أجل تحمل الهواء الطلق لسنوات عديدة، ويتم وضع الخلايا بين المواد الواقية في مزيج من (الزجاج و / أو البلاستيك).

كيفية عمل التكنولوجيا الكهروضوئية PV

لزيادة إنتاج الطاقة للخلايا الكهروضوئية، يتم توصيلها معًا في سلاسل لتشكيل وحدات أكبر تعرف باسم “الوحدات” أو “الألواح”، ويمكن استخدام الوحدات بشكل فردي، أو يمكن توصيل العديد منها لتشكيل المصفوفات، ثم يتم توصيل مصفوفة واحدة أو أكثر بالشبكة الكهربائية كجزء من نظام كهروضوئي كامل، بسبب هذا الهيكل المعياري، يمكن بناء الأنظمة الكهروضوئية لتلبية أي احتياجات للطاقة الكهربائية تقريبًا، سواء صغيرة كانت أم كبيرة.

الوحدات والمصفوفات الكهروضوئية ليست سوى جزء واحد من النظام الكهروضوئي، وتشتمل الأنظمة أيضًا على هياكل تركيب توجه الألواح نحو الشمس، إلى جانب المكونات التي تأخذ كهرباء التيار المباشر (DC) التي تنتجها الوحدات وتحولها إلى كهرباء التيار المتردد (AC) المستخدمة لتشغيل جميع الأجهزة في منزلك.

ما هي الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي واحدة من أعظم عوامل الجذب من بين مصادر إعادة الطاقة المتجددة المستخدمة في الكهرباء، وتحتاج تحويل الطاقة الشمسية إلى نظام كهروضوئي (PV)، عندها تتحول الطاقة الضوئية من الشمس إلى كهرباء مباشرة، ويمكن تركيب الأنظمة الكهروضوئية في أي مكان تتوفر فيه الطاقة الكافية.

تقوم الأنظمة الكهروضوئية بدراسة أداء الطاقة لأنها تختلف معها فيما يتعلق بالعديد من المعاملات ومكونات النظام، وتقوم باستخدام إنترنت الأشياء في مراقبة الأداء والتحكم في الوقت الحقيقي للأنظمة الكهروضوئية، هذا يساعد في الوصول إلى التحكم في الأنظمة الكهروضوئية المثبتة في المناطق النائية ويساعد في معرفة الأخطاء بشكل فعال وسريع وتسهيل عمليات الصيانة، وتسجيل بيانات التوليد والأداء لتحليلها.

علاقة الطاقة الشمسية بالأنظمة الكهروضوئية

تقوم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بتحويل الطاقة الشمسية إلى تيار كهرباء مباشر باستخدام الخلايا الشمسية، والتي يتم تصنيعها عادةً بواسطة مواد شبه موصلة، تشمل التقنيات الشائعة المستخدمة في الصناعات الكهروضوئية السيليكون البلوري والأغشية الرقيقة وأشباه الموصلات المركبة وتكنولوجيا النانو (El Chaar et al. ، 2011).

كيفية استخدام أجهزة إنترنت الاشياء في الطاقة الشمسية

• أفضل طريقة هي المراقبة عن بعد للأنظمة باستخدام أحدث الأنظمة التقنية والتي تسمى “إنترنت الأشياء”، عن طريق استخدام تكنولوجيا والمعلومات والاتصالات، حيث أصبحت الأجهزة التكنولوجية جزءًا لا يتجزأ من الإنترنت، وباستخدام أجهزة إنترنت الأشياء مثل: أجهزة التحكم الدقيقة وأدوات الاتصال الرقمي، وأجهزة الإرسال والاستقبال، وبروتوكولات المعلومات والشبكات، ويتم استخدام  أنظمة إنترنت الأشياء في الخلايا الكهروضوئية الشمسية في قطاع الطاقة.

• يتضمن استخدام إنترنت الأشياء في إنتاج الطاقة الشمسية أجهزة استشعار متصلة بمعدات النقل والتوليد والتوزيع التي تساعد الشركات على مراقبة وإدارة معداتها من مسافة بعيدة دون اتصال جسدي، إن استخدام إنترنت الأشياء في الطاقة الشمسية له فوائد عديدة للشركات لأنه يقلل من التكاليف التشغيلية ويسبب انخفاض استخدام الوقود الأحفوري.

• باستخدام حل إنترنت الأشياء يمكنك توصيل جميع الأجهزة المرتبطة بالطاقة الشمسية مع الشبكة السحابية، حينها يمكنك رؤية ما يحدث في الوقت الفعلي باستخدام لوحة التحكم، ويمكن تحديد أي مشكلة قد تحدث، وإرسال إشارات التنبيه إلى المشغلين، ويمكن إصلاح هذه المشكلات قبل أن تعطل النظام بأكمله، والخفض من التكاليف.

• من خلال وضع أجهزة الاستشعار على طول قنوات التوزيع والمحطات الفرعية، ستكون الشركات قادرة على جمع بيانات استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي والتي ستساعدهم على اتخاذ قرارات بشأن الحمل والجهد والطاقة التي يتم توفيرها.

• يمكن لشركات توزيع الطاقة تنظيم ودراسة أنماط استهلاك المستخدم باستخدام البيانات المولدة من إنترنت الأشياء لتحسين خدماتها من خلال توفير الكهرباء وفقًا لمتطلبات المستهلك.

• يمكن أن تساعد البيانات في الوقت الفعلي العمال على إيقاف تشغيل مصدر الطاقة للخطوط التالفة والتي يمكن أن تمنع حدوث أي كوارث مثل: الصعق بالكهرباء والحرائق وتدمير المعدات الأخرى وما إلى ذلك مما يقلل التكاليف بشكل أكبر.

• يمكن أن يؤدي استخدام المفاتيح الذكية لنظام (IoT) الآلي إلى قطع مناطق التي بها المشاكل تلقائيًا، ويمكن لأجهزة (IoT) إعادة توجيه الكهرباء لقيامها بإعادة تشغيل الأضواء بسرعة، ومع توليد البيانات في الوقت الفعلي، يمكن للشركة اتخاذ قرارات بشأن توسيع نطاق الأعمال أو ترقية الأجهزة الموجودة.