كيف تعمل أنظمة الألواح الشمسية؟

 الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية طاقة نظيفة ومتجددة تزداد أهمية في سوق الطاقة إلى جانب الطاقات المتجددة الأخرى التي يعود مصدرها للرياح والكتل الحيوية. غير أن ارتفاع تكاليف منشآت الطاقة المذكورة ما تزال تحول دون انتشارها بالشكل المطلوب

عند تركيب الألواح الشمسية في المنازل، تسقط أشعة الشمس على هذه الألواح ثم تقوم هذه اللوحات بتحويل ضوء الشمس إلى تيار مباشر – مستمر، ثم يتدفق التيار إلى العاكس الذي بدوره يحوّل الكهرباء من التيار المستمر إلى تيار متردد، بعد ذلك يمكن استخدام الكهرباء في المنازل. تعتبر الألواح الشمسية بسيطة من حيث التركيب وجميلة المظهر، كما أنّها تعطي كفاءة عالية وميسّرة لإنتاج الطاقة الكهربائية في معظم الأوقات.

أهم تقنيات الطاقة الشمسية

تستخدم تقنيات الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء، الحرارة، الضوء، المياه الساخنة، وعمليات التدفئة والتبريد. هناك مجموعة متنوعة من التقنيات التي تمّ تطويرها للاستفادة من الطاقة الشمسية، وفيما يلي نبرز أهم هذه التقنيات:

أنظمة الطاقة الكهروضوئية

في هذه الأنظمة تعمل الخلايا الشمسية بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء، غالبًا ما تستعمل هذه الخلايا في الآلات الحاسبة والساعات، وهي مصنوعة من مواد شبه موصلة مشابهة لتلك المستخدمة في رقائق الكمبيوتر. عندما يتم امتصاص ضوء الشمس بواسطة هذه المواد، فإن الطاقة الشمسية تحفز الإلكترونات بالخروج من ذراتها، والتي تسمح للإلكترونات بالتدفق خلال المواد لإنتاج الكهرباء. تسمى عملية تحويل ضوء الشمس «الفوتونات» إلى كهرباء «الفولتية» بظاهرة التأثير الكهروضوئي «Photovoltaic Effect».

أنظمة الطاقة الشمسية لتسخين المياه

في الشتاء عادةً ما تكون المياه الضحلة – قليلة العمق – للبحيرات أدفأ من المياه العميقة، وذلك لأن ضوء الشمس يسخن قاع البحيرات التي تقع في المناطق الضحلة، تعتبر هذه العملية طريقة طبيعية لتسخين المياه بالطاقة الشمسية. يمكن استخدام ضوء الشمس أيضًا بواسطة الأنظمة الشمسية بنفس الطريقة لتسخين المياه المستخدمة في المباني وحمامات السباحة.

أنظمة الطاقة الشمسية الكهربائية

تستخدم العديد من محطات الطاقة اليوم الوقود الأحفوري كمصدر حرارة لغلي المياه، حيث يدير البخار الناتج من غلي الماء توربينات ضخمة، والتي تشغل المولدات لإنتاج الكهرباء. ظهر أيضًا جيل جديد من محطات الطاقة التي تعمل بأنظمة الطاقة الشمسية المركزة. هناك ثلاث طرق رئيسية من هذه الأنظمة لإنتاج الكهرباء هي، طريقة المرآة المقعّرة «Parabolic – Trough»، الصحن الشمسي «Dish/Engine»، وبرج الطاقة الشمسية «Power tower».