الأنظمة الشمسية أو الأنظمة الكهروضوئية هي أنظمة كهربائية يتم تصميمها لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الوحدات الشمسية. حيث إن الوحدة الشمسية الواحدة تتكون من عدة خلايا شمسية كل خلية مصنوعة من مواد شبه موصلة. تأتي هذه الأنظمة في أحجام مختلفة (صغيرة، متوسطة، كبيرة).
أنظمة الطاقة الشمسية تشتمل في الغالب على ألواح شمسية، عاكس لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، و أجهزة أخرى مثل هياكل التثبيت والملحقات الكهربائية من أسلاك و قواطع.
بالنسبة لتصنيفات الأنظمة الشمسية يمكن تصنيفها بناءً على حالة الاتصال بالشبكة العمومية:
- أنظمة متصلة بالشبكة العمومية Grid-connected PV Systems
- أنظمة مستقلة عن الشبكة العمومية Stand-alone PV Systems
- أنظمة هجينة Hybrid PV Systems
في هذا المقال سنستعرض هذه الأنواع الثلاثة بشيء من التفصيل.
الأنظمة المتصلة بالشبكة العمومية
هذه الأنظمة تعتبر النوع الأكثر شيوعًا من أنظمة الطاقة الشمسية. حيث أنها توفر الطاقة اللازمة للمنازل و يتم إرسال أي كهرباء زائدة عن الاحتياج إلى الشبكة العمومية. أما إذا كانت الأنظمة لا تنتج الطاقة الكافية لتلبية الاحتياج، على سبيل المثال في الليل، فإنه يتم يسحب الكهرباء اللازمة للاستخدام من الشبكة العمومية.
يتم تركيب الألواح الشمسية الخاصة بهذا النوع في الغالب على أسطح المنازل أو أرض قريبة من المبنى في منطقة غير متأثرة بالظلال. حيث ستنتج الألواح الشمسية كهرباء ذات تيار مستمر، ومن أجل استخدام الكهرباء مع الأجهزة الكهربائية المنزلية، ستحتاج إلى تحويلها إلى كهرباء ذات تيار متردد. يتم تنفيذ هذه العملية بواسطة عاكس يكون عمومًا داخل المنزل. حيث يتم توصيل العاكس بلوحة المفاتيح الكهربائية المركزية من أجل التكاملية في توفير الكهرباء اللازمة للمنزل.
الأنظمة المستقلة (غير متصلة بالشبكة العمومية)
هي أنظمة طاقة شمسية تعمل بشكل مستقل عن الشبكة العمومية. وهي مصممة لتوليد الكهرباء وتوفيرها للمواقع النائية التي من الصعب إيصال الشبكة العمومية إليها أو لا يمكن الاعتماد عليها. و هناك نوعان رئيسان من الأنظمة المستقلة:
- الأنظمة المستقلة المتصلة مباشرة بالأجهزة الكهربائية بدون بطاريات: هذا النوع من الأنظمة تعمل فقط خلال ساعات النهار. مثال على ذلك، أنظمة الطاقة الشمسية للآبار الارتوازية.
- الأنظمة المستقلة المتصلة ببطاريات: حيث إن البطاريات تعمل على حفظ و توفير الطاقة خلال النهار لاستخدامها لاحقا خلال الليل أو في أثناء الطقس الغائم.
تتضمن الأنظمة المستقلة ألواح الطاقة الشمسية،منظم شحن، بطاريات، و عاكس.
هذه الأنظمة مثالية للمناطق النائية، مثل المنازل الريفية ومعدات و أجهزة الاتصالات البعيدة عن الشبكة العمومية. حيث يمكنها تشغيل مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من الإضاءة وضخ المياه و حتى التهوية والأجهزة الكهربائية الصغيرة.
توفر الأنظمة المستقلة مِيزة توفير كهرباء موثوقة في المناطق التي لا تصلها الشبكة، ولكنها تتطلب تخطيطًا دقيقًا ومراعاة احتياجات الطاقة والظروف الخاصة بالموقع لضمان الأداء الأمثل و الموثوقية العالية.
الأنظمة الشمسية الهجينة
هي عبارة عن أنظمة شمسية تجمع بين فكرتي الأنظمة المتصلة بالشبكة العمومية و الأنظمة المستقلة. حيث تختزل فكرة عملها في أن يتم استخدام الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء، ثم يتم توجيه الكهرباء بعد ذلك عبر عاكس هجين إلى البطاريات. حيث تظل المنظومة الشمسية متصلة بالشبكة العمومية. مما يسمح بإعادة تغذية الطاقة الزائدة إلى الشبكة. أو استخدام طاقة الشبكة العمومية عندما يكون إنتاج الطاقة الشمسية غير كافٍ.
توفر هذه الأنظمة توازنًا بين موثوقية الإتصال بالشبكة والاكتفاء الذاتي من الطاقة الشمسية بمساعدة البطاريات. مما يجعلها خيارًا جذابًا للعديد من أصحاب المنازل الذين يتطلعون إلى توليد الطاقة الشمسية وتقليل الاعتماد على الشبكة العمومية.
تشمل الأنظمة الهجينة ألواح الشمسية، عاكس هجين حيث يدير تدفق الطاقة بين الألواح الشمسية والبطاريات والمنزل والشبكة العمومية، بطاريات، و إتصال بالشبكة العمومية الذي يسمح بإرسال الكهرباء الزائدة ويوفر الطاقة الاحتياطية عندما تكون الطاقة الشمسية وطاقة البطاريات غير كافية.
توفر الأنظمة الهجينة العديد من الفوائد منها استقلالية الطاقة حيث توفر الطاقة خلال انقطاع الشبكة ويقلل الاعتماد عليها؛ توفير التكاليف حيث يمكّن أصحاب المنازل من استخدام الطاقة الشمسية في أثناء ذروة أسعار الكهرباء مما يوفر فواتيرها.
في الأخير، عند التفكير في الأنظمة الهجينة، من المهم تقييم الاحتياجات من الطاقة، والإشعاع الشمسي في المنطقة المستهدفة، وقدرة البطاريات، واللوائح المحلية المتعلقة بالربط مع الشبكة العمومية.
