وصف الألواح الشمسية

أثناء العمل في مشروع للطاقة الشمسية في الصيف الماضي، أتذكر أنني اندهشت من كيفية تحويل هذه الألواح المغطاة بالزجاج-ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام. الشيء الرائع في هذه التقنية هو كيف تعمل. في الأساس، لديك هذه الأشياء الصغيرة التي تسمى الخلايا الكهروضوئية - مثل محطات الطاقة الصغيرة المصنوعة من مواد خاصة. عندما تشرق الشمس عليها، تطلق الإلكترونات، وهكذا تحصل على الكهرباء، أو التيار المباشر. يمكنك حفظ هذه الطاقة لوقت لاحق، أو استخدامها على الفور لأشياء مثل الأضواء بالخارج أو عند انقطاع التيار الكهربائي. قد يطلق عليها أهل التكنولوجيا أيضًا وحدات الطاقة الشمسية أو الأشياء الكهروضوئية، إذن أنت تعرف الآن!

عادةً ما تجمع التركيبات الحديثة بين ألواح متعددة في مجموعة شمسية. يتجاوز النظام الكامل مجرد اللوحات - فهو يتضمن محولات ذكية تعمل على تبديل الأنواع الحالية، وأنظمة مراقبة لتتبع إنتاج الطاقة، وفي بعض الأحيان أجهزة تتبع آلية تتبع مسار الشمس. وفي حين تساهم مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة في البنية التحتية للشبكة، أثبتت أسطح المنازل السكنية فعاليتها بشكل مدهش. أدى التثبيت الأخير لجارتي إلى خفض فواتير الكهرباء بنسبة 40%، كما أن الطرازات الأحدث تأتي مزودة بطبقات ذاتية التنظيف-للحفاظ على الكفاءة في البيئات المتربة.

المزايا

1. تعد الألواح الشمسية حاليًا أكثر الوسائل إنتاجية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، مما يعني أن الغالبية العظمى من الطاقة التي تمتصها يتم استغلالها، مقارنة بإنتاجية أعلى بنسبة 20٪ من استخدام أشكال الطاقة الأخرى.

2. لا تنتج أي نفايات أو تلوث المنطقة المحيطة بانبعاثات ضارة. وأيضًا، نظرًا لأنها لا تحتاج إلى الوقود الأحفوري لتشغيلها، فإنها لن تزيد من زيادة الغازات الدفيئة. علاوة على ذلك، فإن طرق إنتاجها وعمليات التخلص منها سيكون لها تأثير إجمالي أقل على الكوكب من مصادر الطاقة التقليدية.

3. تعمل الألواح الشمسية أينما يمكن تركيبها في أي مكان؛ في المنازل والشركات والمباني الحكومية وما إلى ذلك. تتيح الألواح الشمسية للمستهلكين الذين يعيشون في مناطق معزولة وغير مأهولة بالسكان توليد الطاقة الخاصة بهم، بدلاً من الاعتماد على مرافق الطاقة التقليدية.

4. توفر الألواح الشمسية أيضًا للمستهلكين طريقة لتوليد الطاقة الخاصة بهم والحصول على أسلوب حياة -مستقل عن الطاقة. ومع تزايد ندرة الطرق التقليدية لتوليد الطاقة وارتفاع أسعار توليد الطاقة، سيتمكن مستهلكو الألواح الشمسية من إنتاج الطاقة الخاصة بهم بدلاً من الاضطرار إلى الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.

تفصيل الألواح الشمسية: الأنواع -والتطبيقات العالمية الحقيقية

عندما يقوم المهندسون بتصميم أنظمة الطاقة الشمسية، فإن اختيارات المواد تصنع الفارق. دعونا نستكشف تقنيات الطاقة الشمسية الأربعة الرئيسية التي تشكل حاليًا مشهد الطاقة:

1. وحدات - مفردة من السيليكون البلوري (أحادية).

تهيمن هذه الجمالات السوداء على أسطح المنازل في جميع أنحاء العالم. باستخدام كرات السيليكون المزروعة من بلورة واحدة، فإنها تحقق كفاءة بنسبة 22% في ظروف المختبر (سلسلة SunPower Maxeon). ستلاحظ مظهرها الغامق الموحد - وذلك لأن الشوائب تقل أثناء نمو البلورات. مثالية للمناطق المظللة، تحافظ الألواح الأحادية على إنتاج 85% حتى عند 60 درجة، مما يجعلها مثالية لأسطح المنازل في تكساس حيث تكون حرارة الصيف شديدة.

2. ألواح السيليكون الكريستالي المتعددة (البولي).

أبناء العمومة المرقطة باللون الأزرق للتكنولوجيا الأحادية. مصنوعة من شظايا السيليكون المذابة، وتكلفتها أقل بنسبة 30% مقدمًا. وفي حين أن كفاءتها التي تبلغ 18% متخلفة، فإن المشاريع الزراعية تحبها بسبب متانتها. لنأخذ على سبيل المثال مزارع الرياح الشمسية- في نبراسكا: تتعامل الألواح المصنوعة من البوليستر مع الرياح العاتية بشكل أفضل بسبب إطاراتها المعززة، مما يعوض الكفاءة المنخفضة من خلال انخفاض تكلفة الكهرباء.

3. تكنولوجيا الأفلام الرقيقة-

تعتبر ألواح تيلورايد الكادميوم (CdTe) من شركة First Solar بمثابة تغيير جذري في المناخات الملبدة بالغيوم. قد تبدو كفاءتها البالغة 12% منخفضة، لكنها تزدهر حيث يندر ضوء الشمس. في مجمع برلين للطاقة الشمسية بألمانيا، حققت هذه الألواح المرنة 1,400 كيلووات ساعة/كيلوواط أقصى سنويًا بنسبة - 20% أكثر من الألواح البلورية في ظروف مماثلة. ملاحظة جانبية مثيرة للاهتمام: إنها مصنوعة باستخدام سيليكون أقل بنسبة 95% من الأنواع التقليدية!

4. نجوم المختبر

تتصدر ألواح البيروفسكايت من Oxford PV عناوين الأخبار. يمكن للخلايا الترادفية التي تحتوي على 33.7% (السيليكون + البيروفسكايت) أن تحدث ثورة في أسطح المنازل التجارية. تخيل سقفًا بمساحة 100 مترًا مربعًا يولد 15 كيلو وات - وهو ما يكفي لتشغيل سيارة كهربائية لمسافة 50000 كيلومتر سنويًا. وفي الوقت نفسه، تعد تقنية النقاط الكمومية بنوافذ شمسية تولد الطاقة وتحجب الأشعة فوق البنفسجية.

حيث ستجدهم في العمل

أنظمة المنزل: خفضت عائلة مارتينيز في كاليفورنيا فاتورتها الشهرية البالغة 280 دولارًا إلى 35 دولارًا باستخدام الألواح الأحادية وجدار Tesla Powerwall.

المشاريع الصناعية: تستخدم مراكز التنفيذ التابعة لشركة أمازون في تكساس ألواح بولي ثنائية الجانب تلتقط طاقة أكثر بنسبة 25% من ضوء الشمس المنعكس.

مواصلات: يتم شحن سيارة Audi e{0}}tron GT في محطات بقدرة 250 كيلووات مدعومة بمصفوفات تيلورايد الكادميوم.

المدن الذكية: يستخدم متحف المستقبل في دبي ألواح البيروفسكايت الشفافة للحصول على 40% من طاقته، والتي تتضاعف كوحدات تكييف تعمل بالطاقة الشمسية-.