معلومات موجزة عن مزايا وعيوب الطاقة الشمسية

جرب أداة القضاء على المشاكل





في حياتنا اليومية ، كثيرًا ما نستخدم العديد من الأجهزة الكهربائية والإلكترونية مثل الهواتف المحمولة والمراوح والمبردات والمصابيح الكهربائية ومكيفات الهواء وأجهزة الكمبيوتر والأدوات الصناعية والآلات وما إلى ذلك. كل هذه المكونات الكهربائية والإلكترونية أو الأجهزة تتطلب مصدر طاقة كهربائية لعملياتها.

مزايا وعيوب الطاقة الشمسية

مزايا وعيوب الطاقة الشمسية



لتوفير الطاقة الكافية والوصول إلى الطلب على الحمل ، هناك طرق مختلفة لتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام مصادر الطاقة المختلفة مثل الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية وطاقة الرياح والطاقة النووية وما إلى ذلك. في هذا المقال سنتحدث عن الطاقة الشمسية ومزاياها وعيوبها نظام الطاقة الشمسية تستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية.


طاقة شمسية

تسخير ضوء الشمس المشع والحرارة لتوفير الطاقة الشمسية. يتم استخدام التقنيات المتطورة مثل الكهرباء الحرارية الشمسية والعمارة الشمسية والتدفئة الشمسية والخلايا الكهروضوئية الشمسية لهذا الغرض طاقة شمسية . بناءً على طريقة التقاط الطاقة الشمسية وتحويلها وتوزيعها ، يتم تصنيف هذه التقنيات الشمسية إلى نوعين هما الطاقة الشمسية النشطة والطاقة الشمسية السلبية. الطاقة الكهربائية المولدة من الطاقة الشمسية تسمى طاقة الطاقة الشمسية.



الطاقة الشمسية المستخدمة مباشرة لتسخين المياه في حمامات السباحة ، والبرق النهاري ، وتجفيف الملابس ، وما إلى ذلك ، بدون أي أجهزة وسيطة أو محولات تسمى الطاقة الشمسية السلبية.

الطاقة الشمسية السلبية

الطاقة الشمسية السلبية

تسمى الطاقة الشمسية التي تستخدم بشكل غير مباشر لتوفير إمدادات الطاقة للأجهزة المستهلكة للطاقة بعد المعالجة من خلال الأجهزة الوسيطة مثل الألواح الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية باسم الطاقة الشمسية النشطة.

طاقة شمسية نشطة

طاقة شمسية نشطة

عملية تحويل الطاقة الشمسية

يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية تسمى طاقة الطاقة الشمسية ، وتتم عملية التحويل هذه باستخدام الألواح الشمسية ووحدة التحكم بالشحن والبطارية والعاكس.


عملية تحويل الطاقة الشمسية

عملية تحويل الطاقة الشمسية

الألواح الشمسية

الألواح الشمسية

الألواح الشمسية

تستخدم الألواح الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية لتحويل ضوء (الطاقة الشمسية) إلى تيار كهربائي (DC) باستخدام التأثير الكهروضوئي. يمكن تسمية هذا النظام باسم نظام الطاقة الشمسية . الألواح الشمسية عبارة عن وحدات غير مرنة مصنوعة من السيليكون أو السيليكون البلوري القائم على الرقاقة.

يتم تصنيف الخلايا الكهروضوئية إلى نوعين: الخلايا البلورية المتعددة والخلايا أحادية البلورية. يتم ربط العديد من الخلايا الكهروضوئية لتشكيل وحدة نمطية وتسمى مجموعة من هذه الوحدات باسم الألواح الشمسية.

نظام البطارية

نظام البطارية

نظام البطارية

يتكون نظام البطارية من خلية ثانوية أو بطارية كهربائية قابلة لإعادة الشحن. هناك اثنان أنواع البطاريات مثل بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الخلايا العميقة الهلامية.

تُستخدم البطارية لتخزين الطاقة أثناء النهار ، بينما تولد الألواح الشمسية الطاقة ويمكن استخدامها في أوقات الليل باستخدام العاكس.

متحكم الشحن

يتم استخدام جهاز التحكم في الشحن لتشغيل أو إيقاف تشغيل الشحن والحمل. تستخدم بشكل أساسي لحماية البطارية من الشحن الزائد وتحت ظروف الشحن.

متحكم الشحن

متحكم الشحن

أثناء النهار ، تقوم وحدة التحكم في النهار بتبديل البطارية لتخزين الطاقة المولدة من الألواح الشمسية ، وخلال أوقات الليل ، تقوم بتزويد الطاقة للحمل من خلال العاكس.

العاكس

العاكس

العاكس

ال يستخدم العاكس لتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد ومن ثم توفير التيار المتردد للأحمال.

نظرًا لأن العديد من الأحمال ، التي نستخدمها بشكل متكرر ، تتطلب طاقة تيار متردد - فمن الضروري تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. الطاقة المخزنة في البطارية هي في شكل DC ، ويمكن أيضًا تحويلها إلى تيار متردد باستخدام العاكس في النظام.

أهمية الطاقة الشمسية

هناك أنواع مختلفة من مصادر الطاقة التي يمكننا من خلالها توليد الطاقة الكهربائية ، ولكن في هذه العملية توليد الطاقة الكهربائية العديد من الأشياء مثل التلوث والتكلفة والكفاءة والطاقة المتجددة أو غير المتجددة المستخدمة لتوليد الطاقة ، وما إلى ذلك يجب أن تؤخذ في الاعتبار. هنا نحتاج إلى النظر في أهمية الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء وذلك للحفاظ على مصادر الطاقة غير المتجددة مثل الفحم والبترول وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى وأيضًا.

لا تستخدم الطاقة الشمسية فقط لتوليد الكهرباء ، بل تستخدم أيضًا من قبل النباتات لإنتاج الكلوروفيل الأخضر والغذاء في النباتات عن طريق التمثيل الضوئي - الأشياء الضرورية لبقاء النباتات. من مزايا الطاقة الشمسية و مشاريع الطاقة الشمسية نناقش أدناه في هذه المقالة يمكننا فهم أهمية الطاقة الشمسية.

مزايا وعيوب الطاقة الشمسية

على الرغم من وجود مزايا عديدة للطاقة الشمسية ، إلا أن هناك بعض عيوب الطاقة الشمسية وهي مذكورة أدناه:

مزايا

الطاقة الشمسية هي مورد مجاني ومتجدد لتوليد الكهرباء ، ولكنها تتطلب مجمعات وبعض المعدات الأخرى لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.

  • الخلايا الشمسية المستخدمة لتوليد الطاقة لا تسبب ضوضاء. في حين أن المولدات أو التوربينات ذات الطرق الأخرى تسبب التلوث الضوضائي.
  • لا يسبب الكثير من التلوث مقارنة بطرق توليد الطاقة الأخرى مثل محطة الطاقة الحرارية ومحطة الطاقة النووية وما إلى ذلك.
  • لا تتكون الخلايا الشمسية من أي أجزاء متحركة وبالتالي فهي تتطلب القليل من الصيانة لتشغيلها.
  • يمكن استخدامه في المناطق النائية لتوليد واستخدام الطاقة في تلك المنطقة ، حيث يكون نقل الكهرباء مكلفًا للغاية.
  • توفر الطاقة الشمسية أمنًا للطاقة من خلال تجنب نظام الطاقة العام حيث يوجد احتمال لسرقة الطاقة.
  • بشكل عام ، يمكن تنشيط الآلات الحاسبة وبعض الأجهزة الإلكترونية منخفضة الاستهلاك للطاقة باستخدام الطاقة الشمسية بشكل فعال.
  • يمكن أن تنتج الطاقة الشمسية 50٪ من الطاقة المطلوبة للمنزل عن طريق تركيب الألواح الشمسية.
  • في استخدام الطاقة الشمسية على المدى الطويل ، يمكن استعادة الاستثمار في إعداد الطاقة الشمسية بأقصى المستويات حيث أن الطاقة الشمسية خالية من التكلفة.
  • إنه مصدر دائم لا نهائي للطاقة المتجددة مقارنة بمصادر الطاقة المحدودة الأخرى مثل الطاقة النووية والفحم وما إلى ذلك ، والتي من المقدر أن تستمر لمدة 30 أو 40 عامًا.
  • يمكن اعتباره وظيفة إنشاء بيت الطاقة إذا تم البدء في تركيب أو بناء محطات الطاقة الشمسية ، فإنه سيوفر المزيد من فرص العمل للعديد من طلاب الهندسة.
مزايا الطاقة الشمسية

مزايا الطاقة الشمسية

يوضح الشكل أعلاه أن الطاقة الشمسية المولدة من الألواح الشمسية لسقف المنزل يمكن استخدامها للأغراض المنزلية مثل الغسالة وما إلى ذلك ، ويمكن بيع الطاقة المتبقية للشبكة للحصول على أموال مقابل تصدير الكهرباء.

سلبيات

تكلفة تركيب الألواح الشمسية لاستخدام الطاقة الشمسية باهظة الثمن ، ولا يمكن تغطية الاستثمارات الأولية إلا بعد استخدامها على المدى الطويل (سنوات عديدة).

  • يعتمد توليد الطاقة الشمسية كليا على ضوء الشمس الساقط على الألواح الشمسية والتي بدورها تعتمد على الظروف المناخية.
  • يمكن تسخير الطاقة الشمسية في فترة زمنية محدودة حيث أن ضوء الشمس متاح فقط خلال النهار والأيام المشمسة ، وبالتالي ، لا يمكن توليد الطاقة إلا في فترة زمنية محدودة ويجب حفظ الطاقة في البطاريات لاستخدامها لاحقًا.
  • البطاريات المستخدمة لتخزين الطاقة الشمسية باهظة الثمن للغاية وذات حجم ضخم وتحتاج إلى الاستبدال من وقت لآخر.
  • تبلغ كفاءة نظام الطاقة الشمسية (تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية) حوالي 22٪ ولتحسين ذلك ، يلزم وجود مساحات كبيرة لالتقاط المزيد من ضوء الشمس وإنتاج كهرباء كافية.

مشاريع الطاقة الشمسية

هناك العديد من مصادر الطاقة الشمسية المشاريع الكهربائية والإلكترونية مثل بسيط سخان ماء شمسي وبعض المشاريع مدرجة أدناه مع أهدافها. أدى الوعي الهائل بين الأفراد والمؤسسات فيما يتعلق بمزايا وعيوب الطاقة الشمسية إلى بدءهم في تصميم وتطوير مشاريع طاقة شمسية متقدمة جديدة. ال مشاريع جديدة ومبتكرة ومتقدمة تضمن لوحة شمسية لتتبع الشمس ، ضوء الشارع الشمسي القائم على Raspberry Pi ، وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية ، نظام قياس الطاقة الشمسية والعديد من أنظمة الطاقة الشمسية الأخرى مشاريع متحكم .

Raspberry Pi على أساس Solar Street Light

الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو تصميم مصابيح الشوارع القائمة على LED مع التحكم التلقائي في الكثافة باستخدام الطاقة الشمسية أو الطاقة الشمسية بواسطة الخلايا الكهروضوئية مع لوحة Raspberry Pi . تُستخدم الألواح الشمسية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية ، وتستخدم هذه الطاقة الكهربائية لشحن البطاريات باستخدام دائرة التحكم في الشحن.

Raspberry Pi على أساس Solar Street Light بواسطة Edgefxkits.com

Raspberry Pi على أساس Solar Street Light بواسطة Edgefxkits.com

يتم التحكم في شدة الضوء لتوفير الطاقة أثناء أوقات الكثافة المرورية المنخفضة (الليالي المتأخرة بشكل عام). ال تقنية PWM مضمن مع لوحة Raspberry Pi كما هو موضح في مخطط الكتلة لتوفير الطاقة الشمسية من خلال توفير شدة مختلفة في أوقات مختلفة.

مراقب شحن الطاقة الشمسية

الهدف الرئيسي من مراقب شحن الطاقة الشمسية المشروع لتخزين الطاقة الكهربائية في البطاريات ، التي يتم الحصول عليها عن طريق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة شمسية أو طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الكهروضوئية خلال النهار والاستفادة من هذه الطاقة المخزنة أثناء الليل. مجموعه من تستخدم المرجع أمبير كمقارنات لمراقبة جهد لوحة التحكم وتحميل التيار كما هو موضح في مخطط الكتلة.

وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية بواسطة Edgefxkits.com

وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية بواسطة Edgefxkits.com

أنواع مختلفة من المصابيح تستخدم للإشارة إلى ظروف الشحن والحمل الزائد والتفريغ العميق. يتم استخدام MOSFET كمفتاح لأشباه الموصلات الكهربائية لقطع الحمل في ظروف البطارية المنخفضة أو التحميل الزائد. إذا كانت البطارية مشحونة بالكامل ، يتم تجاوز الطاقة الشمسية إلى الحمل الوهمي باستخدام الترانزستور.

هناك العديد من العلماء والمؤسسات والأفراد الذين يقومون بأبحاث لتحسين كفاءة نظام الطاقة الشمسية. يمكنك مشاركة بعض مزايا وعيوب الطاقة الشمسية التي تعرفها في قسم التعليقات من أجل تشجيع استخدام الطاقة الشمسية المتجددة. لمزيد من المساعدة التقنية فيما يتعلق بالطاقة الشمسية والمشاريع القائمة على الطاقة الشمسية ، يرجى إرسال استفساراتك وتعليقاتك و أفكار مشاريع الطاقة الشمسية لتنفيذها باستخدام متحكم.

اعتمادات الصورة: