نظام طاقة شمسية هو نظام يستخدم الألواح الشمسية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء يمكن استخدامها في مختلف التطبيقات المنزلية والتجارية. يعتمد النظام على تكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية التي تحول الضوء إلى كهرباء عبر تأثير يُسمى “التأثير الكهروضوئي”. سنشرح تفاصيل كيفية عمل هذا النظام خطوة بخطوة.
1. الألواح الشمسية (الخلية الكهروضوئية)
الخطوة الأولى في نظام الطاقة الشمسية هي الألواح الشمسية، التي تحتوي على خلايا شمسية مصنوعة من مواد شبه موصلة مثل السيليكون. هذه الخلايا تعمل على تحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى كهرباء مباشرة عبر التأثير الكهروضوئي.
- التأثير الكهروضوئي: عندما تضرب فوتونات الضوء (الضوء من الشمس) سطح الخلية الشمسية، تقوم هذه الفوتونات بتحريك الإلكترونات في المادة شبه الموصلة، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي مستمر (DC).
2. محول الطاقة (الإنفيرتر)
بعد أن تقوم الخلايا الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء مستمرة (DC)، فإن معظم الأجهزة الكهربائية في المنازل والشركات تحتاج إلى كهرباء متناوبة (AC) للاستخدام. لذلك، يتم توصيل الألواح الشمسية بمحول (إنفيرتر) يقوم بتحويل التيار الكهربائي المستمر (DC) إلى تيار متناوب (AC) الذي يمكن استخدامه في المنزل.
- الوظيفة: محول الطاقة (الإنفيرتر) يعمل على جعل الكهرباء التي تم توليدها قابلة للاستخدام من قبل الأجهزة المنزلية أو في الشبكة الكهربائية.
3. عداد الكهرباء الذكي
العداد الذكي هو جهاز يراقب كمية الكهرباء التي يتم توليدها واستهلاكها. في بعض الأنظمة، يمكن أن يكون لديك عداد مزدوج: أحدهما يقيس الكهرباء المستهلكة من الشبكة العامة، والآخر يقيس الكهرباء التي يتم توليدها من الألواح الشمسية.
- التغذية العكسية: إذا كانت الألواح الشمسية تولد كهرباء أكثر مما تستهلكه، يمكن إرسال الطاقة الفائضة إلى الشبكة العامة، مما يتيح لك الحصول على رصيد أو خصم من شركة الكهرباء.
4. البطاريات (اختياري)
في بعض الأنظمة الشمسية، يتم استخدام البطاريات لتخزين الطاقة الزائدة التي تم توليدها أثناء النهار لاستخدامها في أوقات الليل أو عندما تكون الشمس غائبة. هذا يمكن أن يزيد من استقلالية النظام ويسمح باستخدام الكهرباء الشمسية حتى عندما لا تكون الشمس مشرقة.
- وظيفة البطاريات: تخزين الطاقة الزائدة لتوفير طاقة مستمرة حتى في الأوقات التي لا تكون فيها الشمس مشرقة.
5. شبكة الكهرباء (إن كانت متصلة)
إذا كان النظام الشمسية متصلًا بشبكة الكهرباء العامة، فإن الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية قد تتدفق إلى الشبكة عندما لا يكون هناك استهلاك كافٍ في المنزل. كما يمكنك سحب الكهرباء من الشبكة عندما لا تكفي الألواح الشمسية لتلبية احتياجاتك.
- التفاعل مع الشبكة: النظام المتصل بالشبكة يتيح للمستخدمين الاستفادة من مزايا التغذية العكسية، حيث يمكن بيع الطاقة الزائدة إلى الشبكة.
6. وحدة التحكم بالشحن (في الأنظمة المستقلة)
في حالة أن النظام لا يحتوي على اتصال بالشبكة العامة، مثل الأنظمة الشمسية التي تعمل بشكل مستقل، يتم استخدام وحدة تحكم بالشحن للتحكم في كيفية شحن البطاريات. هذه الوحدة تساعد في تنظيم عملية الشحن وحمايتها من الشحن الزائد أو التفريغ العميق.
نظام الطاقة الشمسية هو نظام فعال ومستدام لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء يمكن استخدامها في المنازل والمرافق التجارية. يعتمد النظام على الألواح الشمسية لتحويل الضوء إلى كهرباء، ويتم تحويلها إلى تيار متناوب عبر محول الطاقة. يمكن أيضًا تخزين الطاقة الزائدة في البطاريات أو بيعها إلى الشبكة العامة.