مقدمة إلى أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV): المكونات، الوظائف، والتطبيقات

 

🌟 أنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV):

• يشير مصطلح PV إلى "كهروضوئية" (من اليونانية phōtós = الضوء، Volta = أليساندرو فولتا).
• يتعلق بالتحويل المباشر لأشعة الشمس إلى كهرباء.

🌟 المكون الأساسي: الخلية الشمسية
• تقوم بتحويل الضوء إلى كهرباء تيار مستمر (DC).
• تُصنع من مواد شبه موصلة، غالبًا السيليكون.
• تعطي الخلية الواحدة جهدًا يقارب 0.5 فولت؛ ويعتمد التيار على مساحة الخلية وشدة الإشعاع الشمسي.

🌟 الوحدة الشمسية والمصفوفة
• تُربط الخلايا الشمسية على التوالي داخل وحدة لزيادة الجهد (من 20 إلى 50 فولت).
• تُربط الوحدات على التوالي والتوازي لتشكيل مصفوفة شمسية.

🌟 التحويل إلى التيار المتردد (AC) والتوافق مع الشبكة
• معظم الأجهزة والشبكات العامة تعمل على التيار المتردد وليس المستمر.
• يقوم العاكس (Inverter) بتحويل التيار المستمر من الوحدات إلى تيار متردد.
• ساعدت المحولات والمحركات العاملة بالتيار المتردد في جعل AC هو المعيار لشبكات الكهرباء العامة.

🌟 مراقبة تدفق الطاقة
• تُستخدم العدادات ثنائية الاتجاه لمتابعة تدفق الكهرباء من وإلى الشبكة العامة.

🌟 المكونات الداعمة
• تختلف هياكل التركيب حسب موقع التثبيت (سطح مبنى، أرض، عائمة، إلخ).
• صناديق التجميع تقوم بجمع التيار المستمر من عدة سلاسل.
• المتتبعات (Trackers) تضبط اتجاه الألواح لتعظيم التعرض للشمس (محور واحد، 1.5 محور، محورين).
• تقنية تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) تعمل على تحسين نقطة التشغيل لأقصى إنتاجية ممكنة.

🌟 مكونات السلامة
• قواطع التيار المستمر (DC breakers) للفصل أثناء الصيانة.
• أجهزة التيار المتبقي (Residual Current Devices) لمنع الصدمات الكهربائية والحرائق.

🌟 اختبارات الأداء – شروط الاختبار القياسية (STC):
• الإشعاع: 1000 واط/م² (ما يعادل شمس واحدة).
• الطيف: AM1.5G (كتلة هوائية 1.5).
• درجة حرارة الخلية: 25° مئوية.
• تعتبر هذه ظروفًا مثالية وقد لا تعكس الأداء الفعلي في الواقع.

🌟 أنواع أنظمة الطاقة الكهروضوئية:
• متصلة بالشبكة: سكنية، تجارية، على نطاق المرافق العامة.
• مستقلة: PV مدمج في المنتجات (مثل الآلات الحاسبة، أدوات الإنقاذ).
• الشبكات المصغرة (Microgrids): شبكات توزيع محلية مستقلة.

🌟 الأنظمة الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV):
• تُستخدم الوحدات الكهروضوئية كمصدر للطاقة وكمادة بنائية في نفس الوقت.
• يتم دمجها جماليًا مع التصميم المعماري.

🌟 تطبيقات متقدمة:
• الألواح العائمة (Floating PV): تُركّب على أسطح المياه.
• الزراعة الشمسية (Agrivoltaics): الاستخدام المشترك للأرض في الزراعة وتوليد الطاقة الشمسية.
• الألواح ثنائية الوجه (Bifacial): تمتص الضوء من الجهتين.
• التركيز على تحسين استخدام الأرض والموارد.

#الطاقة_الكهروضوئية
#الطاقة_الشمسية
#الطاقة_المتجددة
#أنظمة_PV
#التحول_الطاقي
#تقنية_نظيفة
#طاقة_مستدامة
#تقنية_العاكس
#ابتكار_شمسي