أنظمة الخلايا الشمسية (Systems Solar PV) و تطبيقاتها

بما أن الطاقة المتولدة بواسطة الخلايا الشمسية هي طاقة كهربائية ذات تيار مباشر فإنه يمكن تشغيل أي جهاز كهربائي يعمل على التيار المستمر DC، أو تحويل هذا التيار بواسطة محول كهربائي إلى تيار متردد لتشغيل الأجهزة الكهربائية التي تعمل على التيار المتردد.

يتوفر مصدر الطاقة الشمسية فقط أثناء النهار، فيمكن تخزين الطاقة الكهربائية المتولدة بواسطة الخلايا الشمسية في بطاريات لاستعمالها في الأوقات التي لا تظهر فيها الشمس وخاصة أثناء الليل.

مكونات أنظمة الخلايا الشمسية (PV Solar System Components)

يتكون نظام الخلايا الشمسية في أبسط صورة من المكونات الآتية:

لوحات الخلايا الشمسية (PV Solar Modules)

البطاريات (Storage Batteries)

منظم الشحن (Battery Charge Controller (BCU

محول من تيار مباشر الي تيار متردد (مبدل تيار) (DC-AC Inverter)

الحمل (Load or Application)

الشكل التالي يوضح الإطار العام لأي منظومة تستعمل الخلايا الشمسية كمصدر للطاقة

Image result for نظام الخلايا الشمسية

 

التطبيقات

توجد العديد من التطبيقات التي تستخدم الخلايا الشمسية كمصدر للطاقة توجد على نطاق تجاري وقد أثبتت جدواها الفنية منذ عدة سنوات نذكر منها الآتي :

  • أنظمة الإنارة بالطاقة الشمسية Solar Lighting Systems

تعتبر التطبيقات الصغيرة للطاقة الشمسية، والتي تستعمل عدة لوحات خلايا شمسية، ذات جدوى اقتصادية وخاصة في المناطق الريفية والنائية، و الإنارة بالطاقة الشمسية تعتبر من التطبيقات التي لها استعمالات عدة على المستوى الخاص أو العام، و تستخدم أنظمة الإنارة في المنازل و في القرى والمدن التي ليس بها مصدر أمداد كهربائي لإنارة الأماكن العامة والمؤسسات الخدمية مثل : المدارس، و المراكز الصحية والمستشفيات، و الأسواق، و الشوارع، و الجوامع والخلاوي، و مزارع الدجاج والأبقار. أيضاً الإنارة بأجهزة التلفاز الشمسية، واستعمالها في نوادي القرى لبث البرامج التعليمية والثقافية، مع ملاحظة أن كل ذلك ليس
ممكناً في عدم وجود الطاقة الشمسية.


تتكون أنظمة الإنارة الشمسية اللامركزية – بصورة عامة – من الآتي:

  1. لوحات الخلايا الشمسية.
  2. بطاريات لتخزين الطاقة الكهربائية.
  3. منظم شحن البطارية.
  4. مصابيح تعمل على تيار مستمر أو تيار متردد.
  5. محول من تيار مستمر إلى متردد في حالة استعمال مصابيح تعمل على التيار المتردد.

يتم اختيار عدد من اللوحات الشمسية وسعة بطارية التخزين حسب عدد وقدرة المصابيح المستعملة وزمن إضاءتها.

يوجد هنالك أيضا أنواع مختلفة من أنظمة الإنارة بالخلايا الشمسية يمكن تسويقها مثل:

  • الأنظمة المنزلية الثابتة والتي تكون فيها اللوحات الشمسية والبطارية مثبتة في أماكن محددة.
  • نظام إنارة متحرك ذاتي الشحن ويتكون من قطعة واحدة تشمل اللوحة الشمسية والبطارية والمصباح.
  • نظام الإضاءة المتحرك مركزي الشحن وهو يتكون من عدة مصابيح إضاءة، كل واحد يحتوي على بطارية تخزين. كل مصباح يمكن شحنه من لوحة خلايا شمسية ثابتة ثم استعماله لفترة معينة حتى تفرغ البطارية ثم يعاد شحنه مرة أخرى.
  • نظام إنارة الشوارع الذي يستخدم أنواع خاصة من المصابيح بالإضافة إلى لوحة شمسية وبطارية ومنظم.

Image result for Solar Lighting Systems

 

  • مضخات رفع المياه للري أو الاستخدام المنزلي (Water Pumping)

تتكون أنظمة ضخ المياه بالطاقة الشمسية بصورة عامة من الأجزاء الآتية :

  • ألواح الخلايا الشمسية، والتي يمكن اختيار عددها حسب الطاقة المطلوبة.
  • موتور( المحرك ) كهربائي ومضخة.
  • جهاز تحويل تيار مباشر إلى تيار متردد في حالة استعمال مضخات تعمل على تيار متردد.

هنالك أنواع وأحجام مختلفة للمضخات التي تعمل بالطاقة الشمسية تنتجها شركات عالمية مختلفة. بالإضافة إلى مضخات عائمة تعمل بتيار مستمر. تعتمد كمية المياه التي ترفعها المضخة الشمسية على العوامل الآتية :

  1. سعة المضخة المستعملة.
  2. مساحة الألواح الشمسية وطريقة توصيلها.
  3. العمق الذي تضخ منه المياه.
  4. مقدار الإشعاع الشمسي في المنطقة والظروف الجوية.

Image result for ضخة المياه الشمسي

 

  • الاتصالات (Telecommunications)

تستخدام الخلايا الشمسية أيضا في الاتصالات حيث تعتبر الكهرباء المصدر الرئيسي للطاقة التي تشغل أجهزة الاتصال اللاسلكية والهاتفية. و في الأرياف تستخدم الآن البطاريات التي تشحن بواسطة المولدات، غير أنه يمكن للوحات الخلايا الشمسية أن تكون بديلاً مثالياً لحل مشكلة تزويد أجهزة الاتصالات بالطاقة الكهربائية في المناطق التي لا يتوفر بها إمداد كهربائي.

يتكون نظام الطاقة الشمسية اللازم لتزويد أجهزة الاتصالات بالكهرباء من المكونات الآتية :

  • لوحات الخلايا الشمسية.
  • بطاريات لتخزين الطاقة.
  • منظم شحن البطارية.

يعتمد تصميم عدد اللوحات الشمسية وسعة بطارية التخزين على الآتي:

  • سعة استهلاك جهاز الاتصال.
  • عدد ساعات التشغيل اليومي ؛ وخاصة في حالتي الإرسال والاستقبال.
  • فرق الجهد الذي يعمل عليه الجهاز.
  • مقدار الطاقة الشمسية في الموقع المستخدم فيه الجهاز والعوامل الجوية الأخرى.

Image result for Telecommunications solar

 

  • ثلاجات حفظ الامصال (Vaccines storage solar refrigerators)

تعتبر الثلاجات الشمسية مصدراً لا بديل له لحفظ الأمصال في المجال الصحي والمجال البيطري في القرى والمناطق الريفية لعدم وجود الإمداد الكهربائي. أما بالنسبة للثلاجات التي تعمل بالكيروسين فإنها تحتاج إلى صيانة كثيرة و توفر الوقود وترحيله
لتلك المناطق، مما يجعل الاعتماد عليها في حفظ الأمصال أقل أماناً مقارنة بالثلاجات الشمسية.

تتكون الثلاجات الشمسية من:

  1. الألواح الشمسـية: حيث تحتاج الثلاجة عادة من أربع إلى ست لوحات اعتماداً على سعة الثلاجة.
  2. البطاريـات: لتخزين الطاقة الكهربائية التي تستعمل لتشغيل الثلاجة أثناء الليل ويتم اختيار سعتها اعتمادا على سعة الثلاجة والظروف الجوية السائدة في تلك المنطقة.
  3. كابينة الثلاجة: وبها (زر ) ضاغط يعمل بالتيار المستمر وتتراوح سعة الكابينة ما بين 40 لتر إلى 160 لتر.
  4. منظم الشـحن: يعمل على تنظيم عملية شحن البطاريات بواسطة الألواح الشمسية وحماية البطاريات من الشحن والسحب الزائد.
  5. منظم الحرارة: ويعمل على تنظيم درجة الحرارة داخل كابينة الثلاجة

Image result for Vaccines storage solar refrigerators

 

  • شحن بطاريات المركبات (Battery Charging)

يمكن شحن المركبات التي تعمل بالطاقة الكهربائية في المحطات التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية. يمكن لمثل هذه المركبات أيضًا الحفاظ على حالات البطارية الحرجة باستخدام مصادر الطاقة الكهروضوئية. يمكن شحن القوارب والمركبات الترفيهية الأخرى مباشرة باستخدام الأنظمة الكهروضوئية.

Image result for Electric vehicles at PV charging station

 

الحماية الكاثودية Solar Power Cathodic Protection

خطوط الأنابيب ورؤوس الآبار والهياكل المعدنية الأخرى عرضة للتآكل بسبب التعرض للماء. يحدث التآكل بسبب النشاط الكهربائي للمعادن حيث تفقد الأيونات عند ملامستها للماء. يمكن تقليل هذه العملية الإلكتروليتية التي تؤدي إلى التآكل عن طريق تطبيق جهد خارجي. سيمنع هذا الجهد الخارجي فقدان الأيونات من المعدن. تحقيقا لهذه الغاية ، يكفي فقط جهد تيار مستمر صغير. PV هي مرشح مناسب لهذا الغرض لأنها تنتج طاقة تيار مستمر منخفض الجهد يمكن استخدامها مباشرة.

Image result for Solar Power Cathodic Protection

 

  • المنتجات الإستهلاكية Consumer Products

يتم استخدام التكنولوجيا الكهروضوئية لمجموعة متنوعة من المنتجات الاستهلاكية المتاحة تجاريًا. يمكن للأجهزة الصغيرة التي تعمل بالتيار المستمر مثل الألعاب والساعات والآلات الحاسبة وأجهزة الراديو وأجهزة التلفزيون والمصابيح الكهربائية والمراوح وما إلى ذلك أن تعمل مع أنظمة الطاقة الكهروضوئية.

 

أيضا يوجد هناك تطبيقات أخرى للطاقة الشمسية كإمداد الشبكة العمومية بالكهرباء (Grid-connected PV solar system), الامدادت في حالة الكوارث الطبيعية, بالإضافة إلى التبريد والتكييف (Refrigeration and air conditioning).

 

 

Share on facebook
فاسبوك
Share on twitter
تويتر
Share on linkedin
لينكد إن
Share on whatsapp
واتساب

اترك تعليقاً

المشاركات الاخيرة

أحدث التعليقات

أفحص بحثك بالمجان

رفع الملف