ما هي الطاقة الشمسية؟

يُطلق مصطلح الطاقة الشمسية على الطاقة الناتجة عن أشعة الشمس، التي تنبعث على هيئة حرارة وضوء، وهي تحدث نتيجة التفاعلات داخل النجم الأقرب إلينا وهو الشمس. يترتب على هذه الطاقة أهمية كبيرة على الأرض؛ حيث تعتبر كمية هذه الطاقة أكبر بكثير من متطلبات الطاقة العالية في العالم، وفي حال تم استغلالها بالشكل المناسب فإنه من الممكن أن تساعد على تلبية كافة احتياجات الطاقة الشمسية.

الخلايا الشمسية

تعمل الخلايا الشمسية على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية، وتعتبر كمية الطاقة التي تنتجها الخلية أو اللوح الواحد قليلة نسبيّاً؛ لذا فإنه يجب وجود عدد من هذه الألواح معاً لتوليد كمية مناسبة من الطاقة الشمسية الكهربائية، وهي ما نراه في الوقت الحالي على أسطح المباني.

تم استخدام هذا النوع من الخلايا في الأقمار الصناعية وشبكات الاتصال على مستوى الفضاء والأرض؛ حيث تم استخدام هذه الألواح في كلّ من الآلات الحاسبة والساعات والمنازل والمباني التجارية وحتى الملاعب؛ إذ تم بناء ملعب Kaohsiung World Stadium في تايوان عام 2009 واستخدام 8800 لوحاً شمسيّاً في أعلى الملعب.

كاميرا طاقة شمسية

إن كاميرا طاقة شمسية من أفضل كاميرات الحماية الصديقة للبيئة، وتتنوّع بحيث يتوفر منها كاميرات سلكية أو لاسلكية، وهي تعمل عن طريق ألواح ضوئية لتوليد الطاقة من الأشعة، وهي تشبه الكاميرات العادية؛ إلا إنها تعتمد في عملها على الطاقة الشمسية، وبالتالي فإن تركيبها لا يحتاج إلى كابلات كهربائية، أو تسديد رسوم اشتراك شهرية، وهي تأتي مع نظام طاقة شمسية مصغر، ويتضمن هذا النظام بالعادة لوحاً شمسيّاً صغيراً أو أكثر من لوج ومجموعة من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، إلى جانب عاكس طاقة شمسية صغير السعة.

غالباً ما تكون الألواح الشمسية الصغيرة التي تأتي مع كاميرات مراقبة على الطاقة الشمسية عالية الجودة؛ بحيث تقوم الخلايا بالتقاط الطاقة الكهروضوئية في ألواح الطاقة الشمسية لتوليد تيار مباشر - DC، ومن ثم يقوم العاكس الشمسي بتحويل التيار المستمر إلى تيار متناوب - AC، الذي يتم استخدامه لتشغيل الكاميرا وشحن البطاريات؛ حيث إنه في ساعات المساء أو في حال كان ضوء الشمس منخفضاً؛ فإن الكاميرا تسحب الطاقة التي تحتاج إليها من البطاريات.

مكيف على الطاقة الشمسية

يعتمد عمل أي مكيف يعمل بالطاقة الشمسية على الحصول على الطاقة اللازمة لعمله من خلال الحصول على طاقة حرارية وضوئية من الشمس؛ ذلك باستخدام مجموعة من الألواح الشمسيّة، وتحقيق أقصى قدر من الفائدة من هذه الطريقة لتوفير استهلاك الطاقة الكهربائية.

تعتبر كلّ من شركة LG وشركة بيسان وشركة سولو وشركة SUNFl WER وشركة OLYAIR هي الشركات الرائدة في مجال تصنيع مكيفات الطاقة الشمسية؛ حيث تعد شركة إل جي هي أولى الشركات التي عملت على إنتاج هذا النوع من المكيفات، ويعود السبب في ذلك أن كافة منتجاتها هي منتجات صديقة للبيئة وموفرة للكهرباء بشكل كبير.

كم لوح شمسي لتشغيل مكيف يحتاج الفرد؟

يعد من أهم الأسئلة التي تتراود في أذهان الأشخاص الذين يرغبون في استخدام مكيف الطاقة الشمسية هو كم لوح شمسي لتشغيل مكيف، ويُذكر أن هناك العديد من العوامل التي يعتمد عليها تحديد عدد الألواح الشمسية اللازمة لتشغيل المكيف؛ حيث إن ذلك يعتمد على ضوء الشمس وقوة حرارتها، وعلى نوع المادة المستخدمة في صناعة الألواح الشمسية وكفاءة الألواح الشمسية، التي تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية لتشغيل المكيف، كما يجب أيضاً تحديد عدد الألواح التي تحتاجها البطارية في المكيّف.

طريقة حساب عدد الألواح

عند العثور على ما هو معروض للبيع طاقة شمسية تشغل مكيف فإنه يتم حساب عدد الألواح اعتماداً على الخطوات التالية:

• حساب متوسط إنتاج الألواح الشمسية من الطاقة الكهربائية.

• نقل إنتاج الألواح الشمسية من الطاقة الكهربائية إلى بطاريات لتخزين الطاقة، ثم يتم نقلها بشكل مباشر إلى وحدة تشغيل تكييف الهواء.

• عند حساب استهلاك وحدة تشغيل المكيف من الكهرباء يُلاحظ أنها غالباً ما تستهلك حوالي 1500 واط، وبالتالي فإنه يمكن اختيار نوع ألواح شمسية بسعة 250 واط، وعند حساب عدد الألواح التي تكفي لتشغيل المكيف نجد أن العدد يصل إلى ستة ألواح.

عوامل تحديد عدد الألواح الشمسية لتشغيل المكيف

عند الرغبة باختيار أحد ما هو معروض للبيع طاقة شمسية تشغل مكيف؛ فإنه يجب الأخذ بعين الاعتبار أن هناك مجموعة من العوامل الطبيعية تلعب دوراً هاماً في التأثير على توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية، ومن أهم هذه العوامل التي يجب أخذها بعين الاعتبار:

• كمية الضوء: تعتبر كمية الضوء عاملاً أساسيّاً في تحديد كمية الطاقة الشمسية، وكمية الطاقة الكهربائية التي تنتجها الألواح، الأمر الذي يساهم في تغيير عدد الألواح اللازمة لتشغيل مكيف الهواء.

• مكان تثبيت الألواح الشمسية: يؤثر مكان تثبيت الألواح الشمسية بشكل مباشر على كمية الطاقة الناتجة؛ لذا فإنه من الأفضل وضع الألواح الشمسية في الإتجاه الجنوبي من نصف الكرة الشمالي؛ حيث يتميز هذا الاتجاه بسطوع الشمس بشكل أكبر، الأمر الذي يساعد الألواح الشمسية في امتصاص أكبر قدر من الضوء وتحويله إلى طاقة كهربائيّة.

• توجيه الألواح: يساعد توجيه الألواح تجاه الجنوب في الحصول على أكبر قدر ممكن من الطاقة الشمسية، الأمر الذي يقلل من عدد الألواح الشمسية اللازمة لتشغيل المكيف.

• الأماكن المفتوحة: يعد من الأفضل اختيار الأماكن المفتوحة والواسعة لتثبيت الألواح الشمسية؛ مثل المزارع والحقول والمراعي، وذلك للحصول على أكبر قدر ممكن من الطاقة الشمسية، وبالتالي استعمال عدد أقل من الألواح.

بطاريات الليثيوم للطاقة الشمسية

تعد بطاريات الليثيوم للطاقة الشمسية أحد الحلول التي تهدف إلى تخزين الطاقة الشمسية خلال فترة النهار، وتقترن هذه البطارية بنظام الطاقة الشمسية لتخزين كمية الطاقة الزائدة عن الاستهلاك، الذي بدوره ينتج عن توليد الطاقة الكهربائية من خلال الألواح الشمسية. يتم استخدام بطاريات الليثيوم بشكلٍ شائع في الأجهزة الإلكترونية القابلة لإعادة الشحن؛ مثل الهواتف المحمولة والمركبات الكهربائية.

يعد السبب الأساسي خلف إدخال بطاريات الليثيوم في نظام توليد الطاقة من الألواح الشمسية، هو أن هذه التكنولوجيا تعمل على تقديم العديد من الفوائد مقارنةً ببطاريات الرصاص الحمضية، وعلى الرغم من ذلك فإن هناك بعض الحالات التي قد تكون بطارية الرصاص الحمضية فيها خياراً أفضل لاستعمالها مع نظام الطاقة الشمسية.

شحن بطارية الطاقة الشمسية بالكهرباء

يوجد مجموعة من البطاريات داخل النظام الشمسي كمصدر بديل في حال عدم توفر الكهرباء وطاقة الألواح الشمسية؛ حيث تزداد أهميتها في حال وجود غيوم أو خلال ساعات الليل، أو عند وجود ظل على بعض الألواح الشمسية، ونتيجةً لذلك فإن وظيفة البطارية هي تخزين الطاقة القادمة من الألواح أو الكهرباء العامة أو الاثنين، وذلك ليتم استعمالها في فترة عجز النظام عن توفير الطاقة الكهربائية.

ويتم شحن بطارية الطاقة الشمسية اعتماداً على برمجة الانفرتر، ويشترط بدايةً أن يتم مراعاة قيم جهد الشحن والتعويم للبطارية أو البطاريات في حال وجود أكثر من بطارية وأقصى تيار شحن، وقبل الدخول إلى برمجة الانفرتر فإنه يجب اتباع البيانات والتعليمات الخاصة بنوع الجهاز، ثم إدخال القيم وفقاً للبرامج المتوفرة والمكتوبة في التعليمات، وإدخال قيم فولتية الشحن والتعويم وفقاً لذلك أيضاً.

أفضل بطاريات الطاقة الشمسية في العالم

يندرج تحت قائمة أفضل بطاريات الطاقة الشمسية في العالم ما يلي:

• بطارية Tesla powerwall.

• بطارية Generac PWRcell.

• بطارية Delta BX6.3.

• بطارية Sonnen ECO.

طريقة حساب تكلفة الطاقة الشمسية للمنازل

للقيام بعملية حساب تكلفة الطاقة الشمسية للمنازل فإنه يوجد مجموعة من الأمور التي يجب أخذها بعين الاعتبار، وهي:

• أسعار ألواح الطاقة الشمسية، ويتم تحديدها وفقاً للقدرة.

• أسعار بطاريات الطاقة الشمسية.

• احتياج المنزل من الطاقة الشمسية.