استخدام الطاقة الشمسية كمصدر بديل

ما هي الطاقة الشمسية

الشمس عبارة عن نجم تحدث فيه تفاعلات حرارية نووية بشكل مستمر. نتيجة للعمليات الجارية ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة من سطح الشمس ، والتي يسخن جزء منها الغلاف الجوي لكوكبنا.

الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة المتجددة والصديقة للبيئة.

كيف يمكنك تقدير كمية الطاقة الشمسية

يستخدم الخبراء لتقييم مثل هذه القيمة مثل الثابت الشمسي. إنها تساوي 1367 واط. هذا هو مقدار الطاقة الشمسية لكل متر مربع من الكوكب.حوالي ربع يضيع في الغلاف الجوي. أقصى قيمة عند خط الاستواء هي 1020 واط لكل متر مربع. مع الأخذ في الاعتبار ليلا ونهارا ، التغييرات في زاوية حدوث الأشعة ، يجب تقليل هذه القيمة ثلاث مرات أخرى.

توزيع الاشعاع الشمسي على خريطة الكوكب

كانت الإصدارات حول مصادر الطاقة الشمسية مختلفة جدًا. في الوقت الحالي ، يقول الخبراء أن الطاقة تنطلق نتيجة تحول أربع ذرات H2 إلى نواة He. تستمر العملية بإطلاق كمية كبيرة من الطاقة. للمقارنة ، تخيل أن طاقة التحويل البالغة 1 جرام من H2 يمكن مقارنتها بتلك الصادرة عند حرق 15 طنًا من الهيدروكربونات.

تطور الطاقة الشمسية في الدول المختلفة وآفاقها

تتطور أنواع الطاقة البديلة ، بما في ذلك الطاقة الشمسية ، بشكل أسرع في البلدان المتقدمة تقنيًا. هذه هي الولايات المتحدة الأمريكية وإسبانيا والمملكة العربية السعودية وإسرائيل ودول أخرى ذات عدد كبير من الأيام المشمسة في السنة. تتطور الطاقة الشمسية أيضًا في روسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة. صحيح أن وتيرتنا أبطأ بكثير بسبب الظروف المناخية وانخفاض دخل السكان.

في روسيا ، هناك تطور تدريجي ويتم التركيز على تطوير الطاقة الشمسية في مناطق الشرق الأقصى. يتم بناء محطات الطاقة الشمسية في المستوطنات النائية في ياقوتيا. هذا يسمح لك بالتوفير في الوقود المستورد. كما يتم بناء محطات توليد الكهرباء في الجزء الجنوبي من البلاد. على سبيل المثال ، في منطقة ليبيتسك.

تسمح لنا كل هذه البيانات باستنتاج أن العديد من دول العالم تحاول إدخال استخدام الطاقة الشمسية قدر الإمكان. هذا مهم لأن استهلاك الطاقة يتزايد باستمرار والموارد محدودة.بالإضافة إلى ذلك ، فإن قطاع الطاقة التقليدية يلوث البيئة بشكل كبير. لذلك ، الطاقة البديلة هي المستقبل. وطاقة الشمس هي أحد مجالاتها الرئيسية.

رحلة في التاريخ

كيف تطورت الطاقة الشمسية حتى يومنا هذا؟ فكر الإنسان في استخدام الشمس في أنشطته منذ العصور القديمة. يعرف الجميع الأسطورة التي تفيد بأن أرخميدس أحرق أسطول العدو بالقرب من مدينته سيراكيوز. استخدم المرايا الحارقة لهذا الغرض. منذ عدة آلاف من السنين ، في الشرق الأوسط ، تم تسخين قصور الحكام بالمياه التي كانت تدفئها الشمس. في بعض البلدان ، نتبخر مياه البحر في الشمس للحصول على الملح. غالبًا ما أجرى العلماء تجارب على أجهزة تسخين تعمل بالطاقة الشمسية.

تم إنتاج النماذج الأولى لمثل هذه السخانات في القرنين السابع عشر والسابع عشر. على وجه الخصوص ، قدم الباحث ن. سوسور نسخته من سخان المياه. إنه صندوق خشبي بغطاء زجاجي. تم تسخين الماء في هذا الجهاز إلى 88 درجة مئوية. في عام 1774 ، استخدم A. Lavoisier العدسات لتركيز حرارة الشمس. كما ظهرت عدسات تسمح محليًا بإذابة الحديد الزهر في بضع ثوانٍ.

ابتكر علماء فرنسيون بطاريات تحول طاقة الشمس إلى طاقة ميكانيكية. في نهاية القرن التاسع عشر ، طور الباحث O. Musho عازلًا يركز الحزم بعدسة على غلاية بخار. تم استخدام هذه الغلاية لتشغيل المطبعة. في الولايات المتحدة في ذلك الوقت ، كان من الممكن إنشاء وحدة تعمل بالطاقة الشمسية بسعة 15 "حصانًا".

Insolator O. Musho

في الثلاثينيات من القرن الماضي ، اقترح أكاديمي من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية A.F. Ioffe استخدام الخلايا الضوئية شبه الموصلة لتحويل الطاقة الشمسية.كانت كفاءة البطارية في ذلك الوقت أقل من 1٪. لقد استغرق الأمر سنوات عديدة قبل أن يتم تطوير الخلايا الشمسية بكفاءة تتراوح بين 10 و 15 بالمائة. ثم بنى الأمريكيون الألواح الشمسية من النوع الحديث.

خلية ضوئية للبطارية الشمسية

تجدر الإشارة إلى أن البطاريات القائمة على أشباه الموصلات متينة للغاية ولا تتطلب مؤهلات للعناية بها. لذلك ، غالبًا ما يتم استخدامها في الحياة اليومية. هناك أيضًا محطات طاقة شمسية كاملة. كقاعدة عامة ، يتم إنشاؤها في البلدان التي بها عدد كبير من الأيام المشمسة في السنة. هذه هي إسرائيل والمملكة العربية السعودية وجنوب الولايات المتحدة والهند وإسبانيا. الآن هناك مشاريع رائعة للغاية. على سبيل المثال ، محطات الطاقة الشمسية خارج الغلاف الجوي. هناك ضوء الشمس لم تفقد الطاقة بعد. أي أنه يُقترح التقاط الإشعاع في المدار ثم تحويله إلى أفران ميكروويف. ثم ، في هذا الشكل ، سيتم إرسال الطاقة إلى الأرض.

أنواع الألواح

هناك أنواع مختلفة من الألواح الشمسية المستخدمة اليوم. بينهم:

1. بولي وواحد بلورة.
2. عديم الشكل.

تتميز الألواح أحادية البلورية بإنتاجية منخفضة ، لكنها غير مكلفة نسبيًا ، لذا فهي تحظى بشعبية كبيرة. إذا كان من الضروري تجهيز نظام إمداد طاقة إضافي لإمداد تيار بديل عند إيقاف تشغيل النظام الرئيسي ، فإن شراء مثل هذا الخيار له ما يبرره تمامًا.

البلورات المتعددة في وضع وسيط في هاتين المعلمتين. يمكن استخدام هذه اللوحات لتوفير مصدر طاقة مركزي في الأماكن التي لا يوجد فيها وصول إلى نظام ثابت لأي سبب من الأسباب.

بالنسبة للألواح غير المتبلورة ، فإنها تُظهر أقصى إنتاجية ، لكن هذا يزيد بشكل كبير من تكلفة المعدات. يوجد السيليكون غير المتبلور في أجهزة من هذا النوع. تجدر الإشارة إلى أنه لا يزال من غير الواقعي شرائها ، لأن التكنولوجيا في مرحلة التطبيق التجريبي.

ما هي مصادر الطاقة غير التقليدية

من المهام الواعدة في مجمع الطاقة في القرن الحادي والعشرين استخدام وتنفيذ مصادر الطاقة المتجددة. سيؤدي ذلك إلى تقليل العبء على النظام البيئي للكوكب. يؤثر استخدام المصادر التقليدية سلبًا على البيئة ويؤدي إلى نضوب باطن الأرض. وتشمل هذه:

1. غير قابلة للتجديد:

• فحم؛
• غاز طبيعي؛
• نفط؛
• أورانوس.

2. الطاقة المتجددة:

• خشب؛
• الطاقة الكهرمائية.

الطاقة البديلة هي نظام من الطرق والأساليب الجديدة للحصول على الطاقة ونقلها واستخدامها ، والتي تستخدم بشكل سيئ ، ولكنها مفيدة للبيئة.

مصادر الطاقة البديلة (AES) هي مواد وعمليات موجودة في البيئة الطبيعية وتجعل من الممكن الحصول على الطاقة اللازمة.

شروط العمل والكفاءة

من الأفضل تكليف المحترفين بحساب وتركيب النظام الشمسي. سيضمن الامتثال لتقنية التثبيت قابلية التشغيل والحصول على الأداء المعلن. لتحسين الكفاءة وعمر الخدمة ، يجب مراعاة بعض الفروق الدقيقة.

صمام ترموستاتي. في أنظمة التدفئة التقليدية ، نادرًا ما يتم تثبيت عنصر ثرموستاتي ، لأن مولد الحرارة مسؤول عن تنظيم درجة الحرارة. ومع ذلك ، عند ترتيب النظام الشمسي ، لا ينبغي لأحد أن ينسى الصمام الواقي.

يؤدي تسخين الخزان إلى أقصى درجة حرارة مسموح بها إلى زيادة أداء المجمع ويسمح لك باستخدام الحرارة الشمسية حتى في الطقس الغائم

الموقع الأمثل للصمام 60 سم من المدفأة. عندما يقع بالقرب ، يسخن "منظم الحرارة" ويمنع إمداد الماء الساخن.

موقع خزان التخزين. يجب تركيب خزان عازلة DHW في مكان يسهل الوصول إليه.

عند وضعها في غرفة مدمجة ، يتم إيلاء اهتمام خاص لارتفاع الأسقف

الحد الأدنى للمساحة الخالية فوق الخزان هو 60 سم ، وهذه الفجوة مطلوبة لصيانة البطارية واستبدال أنود المغنيسيوم

تركيب خزان التمدد. يعوض العنصر عن التمدد الحراري خلال فترة الركود. سيؤدي تركيب الخزان فوق معدات الضخ إلى ارتفاع درجة حرارة الغشاء وتآكله المبكر.

المكان الأمثل لخزان التمدد هو تحت مجموعة المضخات. يتم تقليل تأثير درجة الحرارة أثناء هذا التثبيت بشكل كبير ، ويحتفظ الغشاء بمرونته لفترة أطول.

ربط الدائرة الشمسية. عند توصيل الأنابيب ، يوصى بتنظيم حلقة. "Thermoloop" يقلل من فقدان الحرارة ، ويمنع خروج السائل الساخن.

نسخة صحيحة من الناحية الفنية لتنفيذ "حلقة" الدائرة الشمسية. يؤدي إهمال المطلب إلى انخفاض درجة الحرارة في الخزان بمقدار 1-2 درجة مئوية في الليلة

فحص الصمام. يمنع "انقلاب" دوران المبرد. مع قلة النشاط الشمسي ، يمنع صمام الفحص الحرارة المتراكمة أثناء النهار من التبدد.

تطوير الطاقة الشمسية

كما لوحظ بالفعل ، فإن الأرقام التي تعكس اليوم خصائص تطوير الطاقة الشمسية تتزايد باطراد.لقد توقفت اللوحة الشمسية منذ فترة طويلة عن كونها مصطلحًا لدائرة ضيقة من المتخصصين التقنيين ، واليوم لا يتحدثون فقط عن الطاقة الشمسية ، بل يحققون أيضًا ربحًا من المشاريع المكتملة.

في سبتمبر 2008 ، تم الانتهاء من بناء محطة للطاقة الشمسية تقع في بلدية أولميديا ​​دي ألاركون الإسبانية. تصل الطاقة القصوى لمحطة توليد الكهرباء Olmedilla إلى 60 ميجاوات.

محطة أولميديلا للطاقة الشمسية

في ألمانيا ، يتم تشغيل محطة الطاقة الشمسية Waldpolenz ، والتي تقع في ولاية سكسونيا ، بالقرب من مدينتي Brandis و Bennewitz. مع ذروة قدرة 40 ميجاوات ، تعد هذه المحطة واحدة من أكبر محطات الطاقة الشمسية في العالم.

محطة الطاقة الشمسية Waldpolenz

على غير المتوقع بالنسبة للكثيرين ، بدأت الأخبار الجيدة ترضي أوكرانيا. وفقًا للبنك الأوروبي لإعادة الإعمار والتنمية ، قد تصبح أوكرانيا قريبًا رائدة بين الاقتصادات الخضراء في أوروبا ، لا سيما فيما يتعلق بسوق الطاقة الشمسية ، والتي تعد واحدة من أكثر أسواق الطاقة المتجددة الواعدة.

تعمل محطات الطاقة الشمسية في

• منطقة أورينبورغ:
  "Sakmarskaya im. A.Vlaznev ، بطاقة مركبة 25 ميغاواط ؛
  Perevolotskaya ، بسعة مركبة 5.0 ميجاوات.
• جمهورية باشكورتوستان:
  Buribaevskaya ، بسعة 20.0 ميجاوات ؛
  Bugulchanskaya ، بسعة مركبة 15.0 ميجاوات.
• جمهورية التاي:
  Kosh-Agachskaya ، بسعة مركبة 10.0 ميجاوات ؛
  Ust-Kanskaya ، بسعة مركبة 5.0 ميجاوات.
• جمهورية خاكاسيا:
  "Abakanskaya" بقدرة إنتاجية 5.2 ميغاواط.
• منطقة بيلغورود:
  "AltEnergo" بقدرة مركبة 0.1 ميجاوات.
• في جمهورية القرم ، وبغض النظر عن نظام الطاقة الموحد للبلاد ، هناك 13 محطة طاقة شمسية بقدرة إجمالية تبلغ 289.5 ميجاوات.
• كما تعمل محطة خارج النظام في جمهورية ساخا- ياقوتيا (1.0 ميجاوات) وفي إقليم ترانس بايكال (0.12 ميجاوات).

محطات توليد الطاقة في مرحلة تطوير المشروع والبناء

• في إقليم ألتاي ، من المقرر تشغيل محطتين بسعة تصميم إجمالية تبلغ 20.0 ميجاوات في عام 2019.
• في منطقة أستراخان ، من المقرر تشغيل 6 محطات بسعة تصميمية إجمالية تبلغ 90.0 ميجاوات في عام 2017.
• في منطقة فولغوغراد ، من المقرر تشغيل 6 محطات بسعة تصميمية إجمالية تبلغ 100.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2018.
• في إقليم ترانس بايكال ، من المقرر تشغيل 3 محطات بسعة تصميم إجمالية 40.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2018.
• في منطقة إيركوتسك ، من المقرر تشغيل محطة واحدة بسعة متوقعة تبلغ 15.0 ميجاوات في عام 2018.
• في منطقة ليبيتسك ، من المقرر تشغيل 3 محطات بسعة تصميم إجمالية 45.0 ميجاوات في عام 2017.
• في منطقة أومسك ، من المقرر تشغيل محطتين بسعة 40.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2019.
• في منطقة أورينبورغ ، من المقرر أن يتم تشغيل المحطة السابعة ، بسعة تصميم 260.0 ميجاوات ، في 2017-2019.
• في جمهورية باشكورتوستان ، من المقرر تشغيل 3 محطات بسعة متوقعة تبلغ 29.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2018.
• في جمهورية بورياتيا ، من المقرر تشغيل 5 محطات بقدرة متوقعة تبلغ 70.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2018.
• في جمهورية داغستان ، من المقرر تشغيل محطتين بسعة متوقعة تبلغ 10.0 ميجاوات في عام 2017.
• في جمهورية كالميكيا ، من المقرر تشغيل 4 محطات بقدرة متوقعة تبلغ 70.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2019.
• في منطقة سامارا ، من المقرر تشغيل محطة واحدة بسعة 75.0 ميجاوات في عام 2018.
• في منطقة ساراتوف ، من المقرر تشغيل 3 محطات بسعة 40.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2018.
• في إقليم ستافروبول ، من المقرر تشغيل 4 محطات بسعة 115.0 ميجاوات في 2017-2019.
• في منطقة تشيليابينسك ، من المقرر تشغيل 4 محطات بسعة 60.0 ميجاوات في عامي 2017 و 2018.

إجمالي السعة المتوقعة لمحطات الطاقة الشمسية قيد التطوير والبناء 1079.0 ميجاوات.
كما تُستخدم المولدات الكهروحرارية ومجمعات الطاقة الشمسية ومحطات الطاقة الشمسية الحرارية على نطاق واسع في المنشآت الصناعية وفي الحياة اليومية. يتم اختيار خيار وطريقة الاستخدام من قبل الجميع لنفسه.

عدد الأجهزة التقنية التي تستخدم الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارية ، وكذلك عدد محطات الطاقة الشمسية قيد الإنشاء ، وقدرتها ، تتحدث عن نفسها - في روسيا ، يجب أن تكون مصادر الطاقة البديلة وأن تتطور.

انتقال الطاقة الشمسية إلى الأرض

تنتقل الطاقة الشمسية من قمر صناعي إلى الأرض باستخدام جهاز إرسال ميكروويف عبر الفضاء والغلاف الجوي ويتم استقبالها على الأرض بواسطة هوائي يسمى ريتينا. المستقيم هو هوائي غير خطي مصمم لتحويل طاقة مجال الموجة الساقطة عليه.

انتقال الليزر

تشير التطورات الأخيرة إلى استخدام الليزر مع ليزرات الحالة الصلبة المطورة حديثًا مما يسمح بنقل الطاقة بكفاءة.في غضون بضع سنوات ، يمكن تحقيق كفاءة تتراوح بين 10٪ و 20٪ ، ولكن لا يزال يتعين إجراء المزيد من التجارب لمراعاة المخاطر المحتملة التي قد يسببها هذا للعيون.

الميكروويف

مقارنةً بنقل الليزر ، يكون نقل الميكروويف أكثر تقدمًا ، وله كفاءة أعلى تصل إلى 85٪. أشعة الميكروويف أقل بكثير من مستويات التركيز المميتة ، حتى مع التعرض الطويل. لذا فإن فرن الميكروويف بتردد 2.45 جيجا هرتز مع حماية معينة غير ضار تمامًا. يمر التيار الكهربائي الناتج عن الخلايا الكهروضوئية عبر مغنطرون ، والذي يحول التيار الكهربائي إلى موجات كهرومغناطيسية. تمر هذه الموجة الكهرومغناطيسية عبر الدليل الموجي ، والذي يشكل خصائص الموجة الكهرومغناطيسية. تعتمد كفاءة نقل الطاقة اللاسلكية على العديد من المعلمات.

معلومات تقنية مهمة

إذا نظرنا بالتفصيل في البطارية الشمسية ، فمن السهل فهم مبدأ التشغيل. أقسام منفصلة من لوحة التصوير الفوتوغرافي تغير الموصلية في أقسام منفصلة تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية.

نتيجة لذلك ، يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية ، والتي يمكن استخدامها على الفور للأجهزة الكهربائية ، أو تخزينها على وسائط مستقلة قابلة للإزالة.

لفهم هذه العملية بمزيد من التفصيل ، يجب تقييم العديد من الجوانب المهمة:

1. البطارية الشمسية هي نظام خاص من المحولات الكهروضوئية التي تشكل بنية مشتركة ومتصلة في تسلسل معين.
2. هناك طبقتان في هيكل المحولات الضوئية ، والتي قد تختلف في نوع الموصلية.
3. تستخدم رقائق السيليكون لتصنيع هذه المحولات.
4. يضاف الفوسفور أيضًا إلى السيليكون في الطبقة من النوع n ، مما يتسبب في زيادة الإلكترونات ذات المؤشر السالب الشحنة.
5. تتكون الطبقة من النوع p من السيليكون والبورون ، مما يؤدي إلى تكوين ما يسمى بـ "الثقوب".
6. في النهاية ، تقع كلتا الطبقتين بين أقطاب كهربائية بشحنات مختلفة.

أين تستخدم الطاقة الشمسية؟

يتزايد استخدام الطاقة الشمسية كل عام. منذ وقت ليس ببعيد ، تم استخدام طاقة الشمس لتسخين المياه في المنزل الريفي أثناء الاستحمام الصيفي. واليوم ، يتم استخدام العديد من المنشآت بالفعل لتدفئة المنازل الخاصة وأبراج التبريد. تولد الألواح الشمسية الكهرباء اللازمة لتشغيل القرى الصغيرة.

ميزات استخدام الطاقة الشمسية

يتم تحويل الطاقة الضوئية من إشعاع الشمس إلى خلايا ضوئية. هذا هيكل من طبقتين يتكون من 2 أشباه موصلات من أنواع مختلفة. أشباه الموصلات في الجزء السفلي من النوع p والأعلى من النوع n. الأول لديه نقص في الإلكترونات ، والثاني به فائض.

تمتص الإلكترونات الموجودة في أشباه الموصلات من النوع n الإشعاع الشمسي ، مما يؤدي إلى فصل الإلكترونات الموجودة فيه عن المدار. قوة النبض كافية للتحول إلى أشباه الموصلات من النوع p. نتيجة لذلك ، يحدث تدفق إلكترون موجه ويتم توليد الكهرباء. يستخدم السيليكون في إنتاج الخلايا الشمسية.

حتى الآن ، يتم إنتاج عدة أنواع من الخلايا الضوئية:

• أحادي البلورية. يتم إنتاجها من بلورات السيليكون المفردة ولها بنية بلورية موحدة. من بين الأنواع الأخرى ، تبرز بأعلى كفاءة (حوالي 20 في المائة) وتكلفة متزايدة ؛
• متعدد البلورات. الهيكل متعدد الكريستالات ، وأقل تجانسًا. إنها أرخص وتتراوح كفاءتها بين 15 و 18 في المائة ؛
• رقيقة. تتكون هذه الخلايا الشمسية عن طريق رش السيليكون غير المتبلور على ركيزة مرنة.هذه الخلايا الضوئية هي الأرخص ، لكن كفاءتها تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. يتم استخدامها في إنتاج الألواح الشمسية المرنة.

كفاءة الألواح الشمسية

ما هي الطاقة الشمسية المحولة وكيف يتم إنتاجها؟

تنتمي الطاقة الشمسية إلى فئة البدائل. إنه يتطور ديناميكيًا ، ويقدم طرقًا جديدة للحصول على الطاقة من الشمس. حتى الآن ، تُعرف طرق الحصول على الطاقة الشمسية وتحولاتها الإضافية:

• الخلايا الكهروضوئية أو الطريقة الكهروضوئية - تجميع الطاقة باستخدام الخلايا الكهروضوئية ؛
• الهواء الساخن - عندما يتم تحويل طاقة الشمس إلى هواء وإرسالها إلى مولد التوربينات ؛
• الطريقة الحرارية الشمسية - التسخين بأشعة سطح تتراكم فيه الطاقة الحرارية ؛
• "الشراع الشمسي" - جهاز يحمل نفس الاسم ، يعمل في فراغ ، ويحول أشعة الشمس إلى طاقة حركية ؛
• طريقة البالون - الإشعاع الشمسي يسخن البالون ، حيث يتولد البخار بسبب الحرارة ، والذي يعمل على توليد الكهرباء الاحتياطية.

يمكن أن يكون استقبال الطاقة من الشمس مباشرًا (من خلال الخلايا الشمسية) أو غير مباشر (باستخدام تركيز الطاقة الشمسية ، كما هو الحال مع الطريقة الحرارية الشمسية). تتمثل المزايا الرئيسية للطاقة الشمسية في عدم وجود انبعاثات ضارة وخفض تكاليف الكهرباء. يشجع هذا عددًا متزايدًا من الأشخاص والشركات على التحول إلى الطاقة الشمسية كبديل. يتم استخدام الطاقة البديلة الأكثر نشاطًا في دول مثل ألمانيا واليابان والصين.

الألواح الشمسية والجهاز والتطبيق

في الآونة الأخيرة ، بدت فكرة الحصول على كهرباء مجانية رائعة.لكن التقنيات الحديثة تتحسن باستمرار والطاقة البديلة تتطور أيضًا. يبدأ الكثير في استخدام التطورات الجديدة ، والابتعاد عن التيار الكهربائي ، واكتساب الحكم الذاتي الكامل ، ودون فقدان الراحة الحضرية. أحد مصادر الكهرباء هذه هو الألواح الشمسية.
يهدف نطاق هذه البطاريات بشكل أساسي إلى إمداد الطاقة للمنازل الريفية والمنازل والبيوت الصيفية ، والتي تقع بعيدًا عن خطوط الكهرباء. أي في الأماكن التي تتطلب مصادر إضافية للكهرباء.

ما هي البطارية التي تعمل بالطاقة الشمسية - هذه هي العديد من الموصلات والخلايا الضوئية المتصلة في نظام واحد يحول الطاقة المستلمة من أشعة الشمس إلى تيار كهربائي. تصل كفاءة هذا النظام إلى أربعين بالمائة في المتوسط ​​، لكن هذا يتطلب ظروفًا جوية مناسبة.

من المنطقي تركيب أنظمة الطاقة الشمسية فقط في تلك المناطق التي يكون الطقس فيها مشمسًا معظم أيام السنة. يجدر أيضًا النظر في الموقع الجغرافي للمنزل. لكن في الأساس ، في ظل ظروف مواتية ، تقلل البطاريات بشكل كبير من استهلاك الكهرباء من الشبكة العامة.

كفاءة البطاريات الشمسية

تنتج خلية ضوئية واحدة ، حتى في الظهيرة في طقس صافٍ ، القليل جدًا من الكهرباء ، تكفي فقط لتشغيل مصباح يدوي LED.

لزيادة طاقة الخرج ، يتم الجمع بين عدة خلايا شمسية بالتوازي لزيادة الجهد الثابت وفي سلسلة لزيادة التيار.

تعتمد كفاءة الألواح الشمسية على:

• درجة حرارة الهواء والبطارية نفسها ؛
• الاختيار الصحيح لمقاومة الحمل ؛
• زاوية حدوث أشعة الشمس.
• وجود / عدم وجود طلاء مضاد للانعكاس ؛
• انتاج الطاقة الخفيفة.

كلما انخفضت درجة الحرارة بالخارج ، زادت كفاءة الخلايا الكهروضوئية والبطارية الشمسية ككل. كل شيء بسيط هنا. ولكن مع حساب الحمل ، يكون الوضع أكثر تعقيدًا. يجب تحديده بناءً على الإخراج الحالي بواسطة اللوحة. لكن قيمتها تختلف باختلاف عوامل الطقس.

يتم إنتاج الألواح الشمسية مع توقع جهد خرج مضاعف لـ 12 فولت - إذا تم توفير 24 فولت للبطارية ، فيجب توصيل لوحتين بالتوازي

تعد المراقبة المستمرة لمعلمات البطارية الشمسية وتعديل تشغيلها يدويًا مشكلة. للقيام بذلك ، من الأفضل استخدام وحدة التحكم ، التي تقوم تلقائيًا بضبط إعدادات اللوحة الشمسية نفسها من أجل تحقيق أقصى أداء وأوضاع تشغيل مثالية منها.

الزاوية المثالية لحدوث أشعة الشمس على الخلية الشمسية مستقيمة. ومع ذلك ، عندما تنحرف في حدود 30 درجة عن العمودي ، تنخفض كفاءة اللوحة بحوالي 5٪ فقط. ولكن مع زيادة أخرى في هذه الزاوية ، ستنعكس نسبة متزايدة من الإشعاع الشمسي ، مما يقلل من كفاءة الخلية الشمسية.

إذا كانت البطارية مطلوبة لإنتاج أقصى قدر من الطاقة في الصيف ، فيجب توجيهها بشكل عمودي على متوسط ​​موضع الشمس ، التي تحتلها في الاعتدالات في الربيع والخريف.

بالنسبة لمنطقة موسكو ، فإن هذا ما يقرب من 40-45 درجة في الأفق. إذا كان الحد الأقصى مطلوبًا في الشتاء ، فيجب وضع اللوحة في وضع رأسي أكثر.

وشيء آخر - الغبار والأوساخ يقللان بشكل كبير من أداء الخلايا الضوئية. الفوتونات من خلال هذا الحاجز "القذر" لا تصل إليها ببساطة ، مما يعني أنه لا يوجد شيء يمكن تحويله إلى كهرباء. يجب غسل الألواح بانتظام أو وضعها بحيث يتم غسل الغبار بالمطر بمفرده.

تحتوي بعض الألواح الشمسية على عدسات مدمجة لتركيز الإشعاع على الخلية الشمسية. في الطقس الصافي ، يؤدي هذا إلى زيادة الكفاءة. ومع ذلك ، مع الضبابية الشديدة ، فإن هذه العدسات تسبب الضرر فقط.

إذا استمرت اللوحة التقليدية في مثل هذه الحالة في توليد تيار ، وإن كان بأحجام أصغر ، فسيتوقف نموذج العدسة عن العمل تمامًا تقريبًا.

يجب أن تضيء الشمس بشكل مثالي بطارية من الخلايا الضوئية بالتساوي. إذا تبين أن أحد أقسامها مظلمة ، فإن الخلايا الشمسية غير المضيئة تتحول إلى حمل طفيلي. لا يقومون فقط بتوليد الطاقة في مثل هذه الحالة ، ولكنهم يأخذونها أيضًا من عناصر العمل.

يجب تثبيت الألواح بحيث لا توجد أشجار ومباني وعوائق أخرى في مسار أشعة الشمس.