في الآونة الأخيرة نسبيًا ، كانت فكرة تزويد المنازل الخاصة بالكهرباء بشكل مستقل تعتبر رائعة. اليوم هو حقيقة موضوعية. في أوروبا ، تم استخدام الألواح الشمسية لفترة طويلة ، لأنها مصدر لا ينضب تقريبًا من الطاقة الرخيصة. في بلدنا ، يكتسب الحصول على الكهرباء من هذه الأجهزة شعبية فقط. هذه العملية لا تتم بسرعة كبيرة ، والسبب في ذلك ارتفاع تكلفتها.
يعتمد مبدأ تشغيل البطارية الشمسية على حقيقة أنه في صفيحتين من السيليكون مغطيتين بمواد مختلفة (البورون والفوسفور) ، ينشأ تيار كهربائي تحت تأثير أشعة الشمس. في الصفيحة المغطاة بالفوسفور تظهر الإلكترونات الحرة
تتشكل الجسيمات المفقودة في تلك الصفائح المطلية بالبورون. تبدأ الإلكترونات في التحرك تحت تأثير ضوء الشمس. هذه هي الطريقة التي يتم بها توليد التيار الكهربائي في الألواح الشمسية. خيوط رفيعة من النحاس مغطاةكل بطارية ، اسحب التيار منها ووجهها للغرض المقصود منها
لوحة واحدة يمكنها تشغيل مصباح كهربائي صغير. الاستنتاج يقترح نفسه. لكي تزود الألواح الشمسية المنزل بالطاقة الكافية ، يجب أن تكون مساحتها كبيرة جدًا.
تروس السيليكون
إذن ، مبدأ البطارية الشمسية واضح. يتولد التيار بفعل الأشعة فوق البنفسجية على ألواح خاصة. إذا تم استخدام السيليكون كمواد لإنشاء مثل هذه الألواح ، فإن البطاريات تسمى السيليكون (أو هيدروجين السيليكون).
تتطلب مثل هذه الإدخالات أنظمة إنتاج معقدة للغاية. وهذا بدوره يؤثر بشكل كبير على تكلفة المنتجات.
تأتي خلايا السيليكون الشمسية في عدة أنواع
محولات الكريستال المفردة
هم لوحات ذات زوايا مشطوفة. لونها دائما أسود نقي.
إذا تحدثنا عن محولات أحادية البلورة ، فيمكن وصف مبدأ تشغيل البطارية الشمسية بإيجاز بأنه متوسط الكفاءة. يتم توجيه جميع خلايا العناصر الحساسة للضوء لمثل هذه البطارية في اتجاه واحد.
هذا يسمح لك بالحصول على أعلى نتيجة بين الأنظمة المماثلة. كفاءة هذا النوع من البطاريات تصل إلى 25٪
الجانب السلبي هو أن مثل هذه الألواح يجب أن تواجه الشمس دائمًا.
إذا كانت الشمس تختبئ خلف الغيوم ، أو تنخفض إلى الأفق ، أو لم تشرق بعد ، فإن البطاريات ستولد تيارًا ضعيفًا نوعًا ما
متعدد البلورات
لوحات هذه الآليات دائمًا مربعة ، زرقاء داكنة. يشتمل سطحها على بلورات سيليكون غير متجانسة.
كفاءة البطاريات متعددة الكريستالات ليست عالية مثل تلك الخاصة بالطرازات أحادية البلورية. يمكن أن تصل إلى 18٪. ومع ذلك ، يتم تعويض هذا العيب من خلال المزايا التي سيتم مناقشتها أدناه.
يسمح مبدأ تشغيل هذا النوع من البطاريات الشمسية بتصنيعها ليس فقط من السيليكون النقي ، ولكن أيضًا من المواد المعاد تدويرها. هذا ما يفسر بعض العيوب الموجودة في الجهاز. من السمات المميزة لآليات هذا النوع أنها يمكن أن تولد تيارًا كهربائيًا بكفاءة عالية حتى في الطقس الغائم. هذه النوعية المفيدة تجعلها لا غنى عنها في الأماكن التي يكون فيها ضوء الشمس المنتشر أمرًا شائعًا يوميًا.
لوحات السيليكون غير متبلور
الألواح غير المتبلورة أرخص من غيرها ، وهذا يحدد مبدأ تشغيل البطارية الشمسية وتصميمها. تتكون كل لوحة من عدة طبقات رقيقة جدًا من السيليكون. إنها مصنوعة عن طريق رش جزيئات المواد في فراغ على رقائق أو زجاج أو بلاستيك.
كفاءة اللوحات أقل بكثير من الموديلات السابقة. تصل إلى 6٪. تحترق طبقات السيليكون بسرعة في الشمس. بعد ستة أشهر من استخدام هذه البطاريات ، ستنخفض كفاءتها بنسبة 15٪ ، وأحيانًا تصل إلى 20.
سنتان من التشغيل ستستنفد تمامًا موارد المكونات النشطة ، وستحتاج اللوحة إلى التغيير.
لكن هناك ميزتان ، بسببهما لا يزال يتم شراء هذه البطاريات. أولاً ، يعملون حتى في الطقس الغائم. ثانيًا ، كما ذكرنا سابقًا ، فهي ليست باهظة الثمن مثل الخيارات الأخرى.
محولات الصور الهجينة
السيليكون غير المتبلور هو أساس ترتيب البلورات الدقيقة. مبدأ تشغيل البطارية الشمسية يجعلها مشابهة للوحة الكريستالات. الفرق بين هذا النوع من البطاريات هو أنها قادرة على توليد تيار كهربائي ذي طاقة أكبر في ظروف ضوء الشمس المتناثر ، على سبيل المثال ، في يوم غائم أو عند الفجر.
بالإضافة إلى ذلك ، تعمل البطاريات تحت تأثير أشعة الشمس ليس فقط ، ولكن أيضًا في طيف الأشعة تحت الحمراء.
محولات الطاقة الشمسية فيلم البوليمر
يتمتع هذا البديل لألواح السيليكون بكل فرصة ليصبح رائدًا في سوق الألواح الشمسية. إنها تشبه فيلم يتكون من عدة طبقات. من بينها ، يمكننا التمييز بين شبكة من موصلات الألمنيوم ، وطبقة بوليمر من المادة الفعالة ، وركيزة مصنوعة من مادة عضوية ، وطبقة واقية.
هذه الخلايا الضوئية ، مجتمعة مع بعضها البعض ، تشكل خلية شمسية من نوع اللفافة. هذه الألواح أخف وزنا وأكثر إحكاما من ألواح السيليكون. في تصنيعها ، لا يتم استخدام السيليكون باهظ الثمن ، وعملية الإنتاج نفسها ليست باهظة الثمن. هذا يجعل لوحة اللف أرخص من كل اللوحات الأخرى.
مبدأ تشغيل الألواح الشمسية يجعل كفاءتها ليست عالية جدا.
تصل إلى 7٪
عملية تصنيع الألواح من هذا النوعيتم تقليله إلى طباعة متعددة الطبقات على فيلم ضوئي. صُنع في الدنمارك.
ميزة أخرى وهي القدرة على قطع بطارية الأسطوانة وتناسبها بأي حجم وشكل.
واحد فقط ناقص. لقد بدأ إنتاج البطاريات للتو ، لذا لا يزال من الصعب جدًا الحصول عليها.
ولكن هناك سبب للاعتقاد بأن هذه العناصر ستكتسب بسرعة سمعة طيبة مستحقة جيدًا بين المستهلكين ، مما سيعطي المصنعين الفرصة للإنتاج على نطاق أوسع.
منازل التدفئة بالطاقة الشمسية
مبدأ تشغيل البطارية الشمسية لتدفئة المنزل يميزها بشكل جذري عن جميع الاجهزة الموصوفة اعلاه. هذا جهاز مختلف تمامًا. يتبع الوصف.
الجزء الرئيسي من نظام التسخين الشمسي هو جامع يستقبل ضوءه ويحوله إلى طاقة حركية. يمكن أن تختلف مساحة هذا العنصر من 30 إلى 70 مترًا مربعًا.
يتم استخدام تقنية خاصة لربط المجمع. ترتبط اللوحات ببعضها البعض بواسطة ملامسات معدنية.
المكون التالي للنظام هو غلاية التخزين. يحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية. يشارك في تسخين المياه ، والتي يمكن أن تصل إزاحتها إلى 300 لتر. في بعض الأحيان يتم دعم هذه الأنظمة بواسطة غلايات وقود جاف إضافية.
أكمل النظامعناصر جدار وأرضية التسخين الشمسي التي يدور فيها السائل الساخن عبر أنابيب نحاسية رفيعة موزعة على منطقتها بالكامل. نظرًا لانخفاض درجة حرارة بدء الألواح وتوحيد نقل الحرارة ، يتم تسخين الغرفة بسرعة كافية.
كيف يعمل التسخين الشمسي؟
دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عمل الألواح الشمسية مع الضوء فوق البنفسجي.
يوجد فرق بين درجة حرارة المجمع وعنصر التخزين. يبدأ الناقل الحراري ، والذي غالبًا ما يكون ماء يضاف إليه مضاد التجمد ، بالدوران حول النظام. الشغل الذي يقوم به السائل هو بالضبط الطاقة الحركية.
عندما يمر السائل عبر طبقات النظام ، تتحول الطاقة الحركية إلى حرارة ، والتي تستخدم لتدفئة المنزل. عملية تدوير الحامل هذه تزود الغرفة بالحرارة وتسمح بتخزينها في أي وقت من اليوم والسنة.
إذن ، اكتشفنا كيفية عمل الألواح الشمسية.
