مدونة الطاقة الشمسية في الدول العربية
مدونة خبير الطاقة الشمسية، تسقط طاقة من الشمس على الأرض في ساعة واحدة أكثر مما يستخدمه كل شخص في العالم في عام واحد. تعمل مجموعة متنوعة من التقنيات على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام للمباني. تقنيات الطاقة الشمسية الأكثر استخداما للمنازل والشركات هي الخلايا الكهروضوئية الشمسية للكهرباء ، والتصميم الشمسي السلبي لتدفئة وتبريد المساحات ، وتسخين المياه بالطاقة الشمسية.
تستخدم الشركات والصناعة تقنيات الطاقة الشمسية لتنويع مصادر الطاقة وتحسين الكفاءة وتوفير المال. يستخدم مطورو الطاقة والمرافق الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتكنولوجيات الطاقة الشمسية المركزة لإنتاج الكهرباء على نطاق واسع لتزويد المدن والبلدات الصغيرة بالطاقة.
استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء
الخلايا الشمسية السيليكون
الغالبية العظمى من الخلايا الشمسية اليوم مصنوعة من السيليكون وتقدم أسعارا معقولة وكفاءة جيدة (المعدل الذي تحول به الخلية الشمسية ضوء الشمس إلى كهرباء). عادة ما يتم تجميع هذه الخلايا في وحدات أكبر يمكن تركيبها على أسطح المباني السكنية أو التجارية أو نشرها على رفوف مثبتة على الأرض لإنشاء أنظمة ضخمة على نطاق المرافق.
الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة
تعرف تقنية كهروضوئية أخرى شائعة الاستخدام بالخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة لأنها مصنوعة من طبقات رقيقة جدا من مادة أشباه الموصلات ، مثل تيلوريد الكادميوم أو ثنائي سيلينيد الغاليوم الإنديوم النحاسي. يبلغ سمك طبقات الخلايا هذه بضعة ميكرومترات فقط-أي عدة أجزاء من المليون من المتر.
يمكن أن تكون الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة مرنة وخفيفة الوزن ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات المحمولة كما هو الحال في حقيبة ظهر الجندي-أو للاستخدام في منتجات أخرى مثل النوافذ التي تولد الكهرباء من الشمس. تستفيد بعض أنواع الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أيضا من تقنيات التصنيع التي تتطلب طاقة أقل وأسهل في التوسع من تقنيات التصنيع التي تتطلبها خلايا السيليكون الشمسية.
الخلايا الشمسية من الثالث إلى الخامس
تم تسمية نوع ثالث من التكنولوجيا الكهروضوئية على اسم العناصر التي تتكون منها. تتكون الخلايا الشمسية من الثالث إلى الخامس بشكل أساسي من عناصر في المجموعة الثالثعلى سبيل المثال ، الغاليوم والإنديوم والمجموعة الخامسة على سبيل المثال ، الزرنيخ والأنتيمو من الجدول الدوري. عادة ما تكون هذه الخلايا الشمسية أغلى بكثير في التصنيع من التقنيات الأخرى. لكنهم يحولون ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة أعلى بكثير. لهذا السبب ، غالبا ما تستخدم هذه الخلايا الشمسية في الأقمار الصناعية والمركبات الجوية غير المأهولة والتطبيقات الأخرى التي تتطلب نسبة عالية من الطاقة إلى الوزن.
تسخين المياه بالطاقة الشمسية
يحول تسخين المياه بالطاقة الشمسية ضوء الشمس إلى طريقة فعالة من حيث التكلفة لتوليد الماء الساخن للمباني السكنية.البديل تركيب الطاقة الشمسية على منزل كولورادو. تصوير دينيس شرودر ، نريل
تجمع أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية الطاقة الحرارية للشمس وتستخدمها لتسخين المياه في المنازل والشركات. يمكن تركيب الأنظمة في أي مناخ لتقليل فواتير الخدمات وتتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية: المجمع الشمسي ، والأنابيب المعزولة ، وخزان تخزين الماء الساخن.
تتضمن كل من أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ألواح تجميع ، ومع ذلك ، فهي تقنيات مختلفة. تستخدم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية الإشعاع من الشمس لتوليد الحرارة للمياه ، بينما تنتج الأنظمة الكهروضوئية الكهرباء.
يمكن لأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية إما الاعتماد على المضخات الكهربائية لتدوير المياه (النشطة) أو الاعتماد على الديناميكا الحرارية (السلبية). أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة أكثر شيوعا في الاستخدام السكني والتجاري. عادة ما تكون أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية السلبية أقل تكلفة ، ولكنها أيضا أقل كفاءة.
تعمل أنظمة الطاقة الشمسية المركزة على تسخير الحرارة من ضوء الشمس لتوفير الكهرباء لمحطات الطاقة الكبيرة.
البديل
ينعكس الضوء في جامع حوض مكافئ في مصنع سولانا في أبينجوا ، ويخدم أكثر من 70000 منزل في أريزونا. تصوير دينيس شرودر / نريل
تستخدم العديد من محطات الطاقة اليوم الوقود الأحفوري كمصدر للحرارة لغلي الماء. البخار من الماء المغلي يدور توربين كبير ، والذي يدفع مولد لإنتاج الكهرباء. ومع ذلك ، يستخدم جيل جديد من محطات الطاقة أنظمة الطاقة الشمسية المركزة والشمس كمصدر للحرارة. الأنواع الثلاثة الرئيسية لأنظمة الطاقة الشمسية المركزة هي: المكثف الخطي ، الطبق/المحرك ، وأنظمة برج الطاقة.
تجمع أنظمة المكثف الخطي طاقة الشمس باستخدام مرايا طويلة مستطيلة الشكل ومنحنية. تميل المرايا نحو الشمس ، مع تركيز ضوء الشمس على الأنابيب (أو المستقبلات) التي تمتد بطول المرايا. يسخن ضوء الشمس المنعكس سائلا يتدفق عبر الأنابيب. ثم يتم استخدام السائل الساخن لغلي الماء في مولد التوربينات البخارية التقليدية لإنتاج الكهرباء.
هناك نوعان رئيسيان من أنظمة المكثف الخطي: أنظمة الحوض المكافئ ، حيث يتم وضع أنابيب الاستقبال على طول الخط البؤري لكل مرآة مكافئة ؛ وأنظمة عاكس فريسنل الخطية ، حيث يتم وضع أنبوب استقبال واحد فوق عدة مرايا للسماح للمرايا بحركة أكبر في تتبع الشمس.
تتضمن كل من أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ألواح تجميع ، ومع ذلك ، فهي تقنيات مختلفة. تستخدم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية الإشعاع من الشمس لتوليد الحرارة للمياه ، بينما تنتج الأنظمة الكهروضوئية الكهرباء.
يمكن لأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية إما الاعتماد على المضخات الكهربائية لتدوير المياه (النشطة) أو الاعتماد على الديناميكا الحرارية (السلبية). أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة أكثر شيوعا في الاستخدام السكني والتجاري. عادة ما تكون أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية السلبية أقل تكلفة ، ولكنها أيضا أقل كفاءة.
أساسيات الطاقة الشمسية المركزة
تعمل أنظمة الطاقة الشمسية المركزة على تسخير الحرارة من ضوء الشمس لتوفير الكهرباء لمحطات الطاقة الكبيرة.
البديل
ينعكس الضوء في جامع حوض مكافئ في مصنع سولانا في أبينجوا ، ويخدم أكثر من 70000 منزل في أريزونا. تصوير دينيس شرودر / نريل
تستخدم العديد من محطات الطاقة اليوم الوقود الأحفوري كمصدر للحرارة لغلي الماء. البخار من الماء المغلي يدور توربين كبير ، والذي يدفع مولد لإنتاج الكهرباء. ومع ذلك ، يستخدم جيل جديد من محطات الطاقة أنظمة الطاقة الشمسية المركزة والشمس كمصدر للحرارة. الأنواع الثلاثة الرئيسية لأنظمة الطاقة الشمسية المركزة هي: المكثف الخطي ، الطبق/المحرك ، وأنظمة برج الطاقة.
أنظمة المكثف الخطي
تجمع أنظمة المكثف الخطي طاقة الشمس باستخدام مرايا طويلة مستطيلة الشكل ومنحنية. تميل المرايا نحو الشمس ، مع تركيز ضوء الشمس على الأنابيب (أو المستقبلات) التي تمتد بطول المرايا. يسخن ضوء الشمس المنعكس سائلا يتدفق عبر الأنابيب. ثم يتم استخدام السائل الساخن لغلي الماء في مولد التوربينات البخارية التقليدية لإنتاج الكهرباء.
هناك نوعان رئيسيان من أنظمة المكثف الخطي: أنظمة الحوض المكافئ ، حيث يتم وضع أنابيب الاستقبال على طول الخط البؤري لكل مرآة مكافئة ؛ وأنظمة عاكس فريسنل الخطية ، حيث يتم وضع أنبوب استقبال واحد فوق عدة مرايا للسماح للمرايا بحركة أكبر في تتبع الشمس.