نظرًا لأن تكنولوجيا الطاقة الشمسية مقبولة بيئيًا ، فإن هناك بعض مزايا وعيوب الألواح الشمسية. تمت مناقشة هذه المزايا والعيوب وأكثر من ذلك في هذه المقالة.
على مدى العقود القليلة الماضية ، تسببت الحاجة إلى الطاقة المستدامة في زيادة المصادر المتنوعة. ومع المزيد من الحملات حول المشكلات البيئية مثل نضوب الموارد ، أصبحت الطاقة المتجددة هي التركيز الجديد.
لاستبدال مصادر الوقود الأحفوري ، يتم تطوير مصادر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والمياه والطاقة الحرارية الأرضية لتلبية متطلبات الطاقة في العالم. يتم إجراء الكثير من الأبحاث في الدول المتقدمة. حتى البلدان النامية لم تُستبعد لأنها تلعب دورها بقدر ما لديها من القدرة التقنية.
تكنولوجيا الطاقة الشمسية هي الأسرع نموًا وهي الطاقة المتجددة الأكثر استخدامًا في العالم. جيدة كما تبدو ، فهي ليست مثالية. هناك مزايا وعيوب يحصل عليها المرء من استخدام الألواح الشمسية. هذه هي التي سيتم النظر فيها في هذه المقالة. باستخدام هذه المعرفة ، يمكنك الموازنة بين خياراتك قبل أن تقرر ما إذا كنت ستختارها أم أنك ستبحث عن بدائل أخرى.
جدول المحتويات
ما هي الألواح الشمسية؟
يمكن أيضًا تسمية الألواح الشمسية بالوحدات الكهروضوئية. الألواح الشمسية عبارة عن ترتيب للخلايا الشمسية الكهروضوئية معًا في ورقة. تتكون كل خلية كهروضوئية من شبه موصل ولها القدرة على توليد الجهد والتيار الكهربائي عند تعرضها للضوء.
تم إنتاج الألواح الشمسية بكميات كبيرة لأول مرة في عام 2000. وقد تم تنفيذ ذلك من قبل عالم البيئة الألماني ويوروسولار. منذ ذلك الحين ، تم إجراء المزيد من الابتكارات وإنتاج المزيد من اللوحات.
يمكن أن تكون المادة الأساسية (أي أشباه الموصلات) المستخدمة في الألواح الشمسية هي الفضة أو السيليكون أو. السيليكون هو الأكثر استخدامًا. يمكن تصنيع الألواح الشمسية من قطعة واحدة من السيليكون (أحادي البلورية) أو عدة قطع من السيليكون (متعدد الكريستالات). عادة ما تكون الألواح متعددة الكريستالات زرقاء اللون وأقل تكلفة من الألواح أحادية البلورية ذات اللون الأسود.
تستخدم الألواح الشمسية بشكل شائع في توليد الكهرباء في المنازل والصناعات. بالإضافة إلى ذلك ، تُستخدم الألواح الشمسية أيضًا في العيادات لتبريد الإمدادات الطبية. في المؤسسات الزراعية ، يتم استخدامها كمصدر للطاقة للري. يمكن أيضًا دمج الألواح الشمسية مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل توربينات الرياح لتشكيل ما يُعرف باسم أنظمة الطاقة الهجينة.
في قطاع النقل ، تستخدم الألواح الشمسية في صناعة المركبات الشمسية. يتم استخدامها أيضًا في الحرف الفضائية وفي المحطات الفضائية.
كيف تعمل الألواح الشمسية
يتيح التأثير الكهروضوئي للألواح الشمسية إمكانية تحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء. تبدأ هذه الوظيفة من خلال التفاعلات الفيزيائية والكيميائية التي تتسبب في تحرك الشحنات الكهربائية الخارجية الناتجة عن الخلايا الكهروضوئية استجابةً للحقل الكهربائي الداخلي في الخلية ، مما يتسبب في تدفق الكهرباء.
تتكون كل خلية شمسية ضوئية من شريحتين من أشباه الموصلات. يتم إضافة مواد أخرى إلى أشباه الموصلات لتكوين شحنة كهربائية موجبة أو سالبة على كل شريحة. يمكن أن يتداخل الجزء العلوي مع الفوسفور من أجل زيادة الإلكترونات سالبة الشحنة. يتم تغطية الجزء السفلي من أشباه الموصلات بالبورون من أجل تقليل الشحنات السالبة وزيادة الشحنات الموجبة. هذا يخلق مجالًا كهربائيًا عند تقاطع السيليكون.
عندما تضرب الطاقة الضوئية من الشمس الخلايا ، فإنها تحرر الإلكترونات من الذرات ، وتحركها. يتسبب المجال الكهربائي في ابتعاد الإلكترونات الحرة عن التقاطع. تقوم الألواح المعدنية الموصلة على جانبي الخلية بجمع هذه الإلكترونات ونقلها إلى أسلاك.
إذا كان سيتم استخدام الألواح لتوليد الكهرباء ، فستكون هناك حاجة إلى البطاريات والعاكس وأجهزة التحكم في الشحن.
تتكون الألواح الشمسية من خلايا شمسية محاطة بوحدات شمسية. يُشار إلى ترتيب هذه الألواح على السطح أو على الأرض أو على الحائط باسم مجموعة الطاقة الشمسية.
عندما تشرق الشمس ، تسقط أشعة الضوء على الألواح. تعتمد كمية الكهرباء التي تولدها الألواح على عوامل معينة مثل شدة الشمس ، والوقت من اليوم ، والموقع الجغرافي ، وعمر الألواح ، وعدد الألواح ، ووقت السنة ، وما إلى ذلك.
عندما يختلف متوسط ساعات الذروة في الشمس ، يختلف أيضًا إنتاج الطاقة الشمسية للألواح. في بعض المناطق ، يمكن أن يكون متوسط ساعات الذروة للشمس أقل من 4.0 في شهر يونيو و 6.5 وما فوق في شهر ديسمبر. باستخدام هذه الأرقام ، ستنتج لوحة شمسية بقوة 80 واط حوالي 320 واط من الطاقة الشمسية يوميًا في يونيو ، وفي ديسمبر ، بمتوسط 6.5 ساعة من ساعات الشمس ، ستولد حوالي 520 واط من الطاقة الشمسية يوميًا.
يتأثر إخراج الألواح الشمسية بدرجة حرارة تشغيل الخلية. تقدر درجة الحرارة هذه بنسبة 2.5٪ لكل اختلاف 5 درجات في درجة الحرارة. تتحكم منظمات الطاقة الشمسية أو أجهزة التحكم في الشحن في كمية الشحن التي تدخل البطاريات. إذا لم يتم ذلك ، فإن التقلبات الناتجة عن ارتفاع وانخفاض درجة حرارة الشمس يمكن أن تلحق الضرر بالبطاريات. تقوم بعض أجهزة التحكم في الشحن أيضًا بتحويل الجهد الزائد إلى تيار. هذا يجعل شحن أسرع للبطاريات.
إذا كان سيتم استخدام الألواح الشمسية في تشغيل أدوات التيار المستمر ، فلن تكون هناك حاجة إلى العاكسات. ولكن عند استخدام أجهزة التيار المتردد ، ستكون هناك حاجة إلى محولات. عمل العاكس هو تحويل DC إلى AC.
مزايا الألواح الشمسية
هل تعلم أن هناك مزايا وعيوب للألواح الشمسية؟ دعونا نستعرض بإيجاز المزايا قبل عيوب الألواح الشمسية.
تأتي بعض هذه المزايا من حقيقة أن الألواح تعتمد على الطاقة الشمسية ، وهي مصدر طاقة متجدد وصديق للبيئة. لا تصدر الألواح الشمسية أي شكل من أشكال غازات الاحتباس الحراري أثناء تلبية متطلبات الطاقة لدينا. كما أنها فعالة من حيث التكلفة على المدى الطويل. أيضًا ، يمكن تخزين الطاقة المستمدة من الألواح الشمسية في بطاريات واستخدامها في حالة عدم وجود ضوء الشمس.
عيوب الألواح الشمسية
هناك أيضًا عيوب مرتبطة باستخدام الألواح الشمسية. عندما لا يتم تركيب الألواح الشمسية على أسطح المنازل ، فإنها تشغل مساحة كبيرة من الأرض. عادة ما تكون تكلفة التركيب مرتفعة خاصة في البلدان التي يوجد بها قطاع طاقة ضعيف التطور. تعتمد الألواح الشمسية أيضًا على الشمس بشكل كامل. عندما لا يكون هناك ضوء الشمس ، لن يكون هناك كهرباء لمستخدمي الألواح الشمسية.
تمت مناقشة مزايا وعيوب الألواح الشمسية الأخرى في هذه المقالة.
أعلى 18 مزايا وعيوب الألواح القطبية
- طويل العمر الافتراضي
- صديق للبيئة
- قابل للتجديد
- صيانة منخفضة
- يمكن تخزين الطاقة
- الطاقة المدعومة
- لا توجد فواتير شهرية
- يتم استخدام مساحة أقل
- زيادة قيمة الممتلكات
- تحسين التكنولوجيا
- اعتماد أقل على موارد الطاقة غير المتجددة
- مخاطر منخفضة
- التكلفة العالية
- تقلب في الطاقة
- تأثير العناصر الطبيعية
- انخفاض الكفاءة
- الإضرار ببيئة الأرض
- لا يمكن إعادة تدوير الألواح الشمسية
المزايا
1. عمر طويل
الألواح الشمسية متينة للغاية. يمكنهم العمل لمدة تصل إلى 25 عامًا. هذا طويل جدًا عند مقارنته بمصادر الطاقة الأخرى.
2. صديقة للبيئة
لقد تسبب استغلال الطبيعة من أجل حل مشاكل الطاقة في الكثير من الضرر للبيئة. تم إزالة الكثير من الغابات والتصحر مطالبين بمناطق جرداء. إذا استمر هذا ، فسيتم تآكل حوالي 26 تريليون طن من التربة ، وستزيد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، وستستمر طبقة الأوزون في النفاد وسيتم استنفاد احتياطيات الفحم والزيوت المعدنية والغاز الطبيعي.
كما ذكرنا سابقًا ، لا تصدر الألواح الشمسية غازات الدفيئة ولكنها تلبي احتياجاتنا من الطاقة. هناك مزايا أكثر من عيوب الألواح الشمسية عندما يتعلق الأمر بالتأثير البيئي. إذا أخذنا في الاعتبار التلوث الضوضائي ، فإن الألواح الشمسية هي ببساطة الأفضل حيث لا يوجد شكل من أشكال التلوث الضوضائي متضمن.
عندما نذهب أبعد من ذلك لتقييم تأثير استخدام الألواح الشمسية على بيئة الغلاف الجوي ، فإن الألواح الشمسية لا تنبعث منها غازات الاحتباس الحراري ، وبالتالي لا علاقة لها بتأثير غازات الاحتباس الحراري والاحتباس الحراري. لا تنبعث منها كمية كبيرة من أي ملوثات للهواء.
3. عدم وجود فواتير شهرية
على عكس مصادر الطاقة الأخرى ، لا يتطلب استخدام الألواح دفعًا شهريًا لتزويد الكهرباء. يقلل استخدام الألواح الشمسية من رسوم الطاقة في المناطق التي يكون فيها سعر الكهرباء مرتفعًا بشكل معقول ويتزايد باستمرار. وتشمل هذه المناطق أستراليا وألمانيا.
4. يتم استخدام مساحة أقل
يمكن تعليق الألواح الشمسية على الأسطح والجدران. أسطح منازلنا كبيرة بما يكفي لاستيعاب أكبر عدد ممكن من الألواح التي نحتاجها لتزويدنا بالكهرباء الكافية. عندما تكون هذه المساحات المتاحة مشغولة بألواح شمسية ، فلن تكون هناك حاجة لمزيد من مساحة الأرض لتركيب ألواحنا. الحالة ليست هي نفسها مع مولدات البنزين أو الديزل ، والطاقة الكهرومائية ، وتوربينات الرياح ، ومصادر الطاقة الأخرى.
5. المتجددة
تستخدم الألواح الشمسية الأشعة فوق البنفسجية من الشمس لتزويد الكهرباء. لا تتطلب هذه الطاقة الشمسية أي شكل من أشكال المدخلات البشرية لتجديدها. يتم توفيره بطبيعته وهو في إمداد مستمر. كل ما نحتاجه هو تركيب ألواحنا بشكل صحيح ووضع المكونات الضرورية الأخرى في مكانها.
6. صيانة منخفضة
تتطلب الألواح الشمسية القليل من الجهد في الصيانة. تتضمن الصيانة الروتينية التي يتم إجراؤها على الألواح تنظيف جزيئات الغبار المتراكمة على سطح الألواح. يمكن فصل الخلايا واستبدالها عند تلف أي منها.
السبب وراء انخفاض متطلبات الصيانة للألواح الشمسية هو أنها تبقى في نفس الوضع لفترة طويلة من الزمن. بمجرد تركيب الألواح ، قد تظل هناك طوال عمرها الافتراضي.
7. يمكن تخزين الطاقة
في بعض الأحيان ، تعطي الشمس طاقة أكثر مما نحتاج. عندما يحدث هذا ، يمكن تخزين الطاقة الزائدة في البطاريات لاستخدامها في وقت لاحق.
في بعض المناطق ، الطاقة الزائدة المتولدة قابلة للتداول. هذا يعني أنه يمكنك بيع طاقتك الزائدة مقابل بعض المال. خدمات مثل صافي القياس والتغذية في التعريفة تجعل هذا ممكنا.
8. الطاقة المدعومة
يجذب استخدام الألواح الشمسية بعض التفضيل من الحكومة في مناطق معينة. تقرر هذه الحكومات أحيانًا دعم سعر الألواح لجعلها في متناول عدد أكبر من السكان. يرعى آخرون مشاريع تتطلب استخدام الخلايا الكهروضوئية.
9. زيادة قيمة الممتلكات
يزيد استخدام الألواح الشمسية في العقار (سواء كان منزلًا أو مدرسة أو مبنى مكتبيًا ، إلخ) من القيمة النقدية لتلك الممتلكات. مثل هذا العقار لديه فرصة لجذب المزيد من المشترين عند طرحه للبيع أو الإيجار. وذلك لأن من يشتري العقار يكون مطمئنًا إلى وجود إمداد دائم بالكهرباء.
10. تحسين التكنولوجيا
منذ أول إنتاج ضخم للألواح الشمسية في أوائل القرن الحادي والعشرين ، تم إجراء الكثير من الابتكارات. تكنولوجيا الطاقة الشمسية ككل عمل مستمر. هذه ميزة رائعة لأنه تم العمل بنجاح على عدد كبير من القيود المحيطة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. يتم إجراء المزيد من الأبحاث حول كيفية إجراء تحسينات في هذا القطاع من صناعة الطاقة.
كما أدت الحاجة إلى مزيد من العمل إلى خلق مجال لمزيد من الوظائف في البحث والتصميم والتصنيع ، مما خلق مجالًا لمزيد من الأشخاص ليصبحوا موظفين. حتى الآن ، يخلق تصنيع وتركيب الألواح الشمسية فرص عمل للكثيرين.
11. اعتماد أقل على موارد الطاقة غير المتجددة
النفط الخام هو مصدر الطاقة الأكثر استخدامًا للأسف ، فهو غير متجدد. سيؤدي استخدام الطاقة الشمسية إلى تقليل اعتمادنا تدريجياً على النفط الخام.
12. مخاطر منخفضة
يأتي استخدام الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء مع احتمالية أقل للصدمات الكهربائية وانقطاع التيار الكهربائي. الجيل الحالي أكثر أمانًا من الكهرباء التقليدية.
عيوب الألواح الشمسية
13. تكلفة عالية
تكلف الألواح الشمسية الكثير لبناءها. تكلفة الشراء هي عيب آخر لأن الألواح الشمسية غالية الثمن. وبصرف النظر عن تكلفة الألواح والبطاريات والمحولات إذا لزم الأمر إضافة إلى تكلفة شراء معدات الطاقة الشمسية. عندما يتم النظر في المبلغ الذي يتم إنفاقه على نقل هذه المعدات ، فقد ينتهي الأمر بإنفاق المزيد من المال على تركيب الطاقة الشمسية في المنزل أكثر مما تم إنفاقه على تشييد المبنى.
14. التقلب في الطاقة
في بعض الأحيان تصبح شدة الشمس عالية وفي أوقات أخرى تنخفض. هذا الاختلاف في درجة حرارة الخلية يسبب تباينًا في التيار والجهد
15. تأثير العناصر الطبيعية
تتأثر كمية الطاقة المتولدة من الألواح الشمسية ببعض العناصر الطبيعية مثل الأحوال الجوية والوقت من اليوم وخط العرض.
نعلم جميعًا أنه لا يوجد جزء من سطح الأرض يتلقى الإشعاع الشمسي في الليل. خلال هذا الوقت من اليوم ، يؤدي وجود الألواح الشمسية وحدها إلى انقطاع التيار الكهربائي. خلال فصل الشتاء وفصول الأمطار ، عادة ما تكون الطاقة من الشمس منخفضة للغاية. هذا أيضًا يحد من كمية الطاقة التي ستكون متاحة لأولئك الذين يعتمدون على الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء.
عامل تخريبي آخر هو خط العرض. ستتلقى المناطق الأقرب من خط الاستواء طاقة شمسية أكثر من تلك البعيدة عن خط الاستواء.
16. كفاءة منخفضة
كفاءة الألواح الشمسية منخفضة تصل إلى 15-20 في المائة. هذا يعني أن 80-85 في المائة من الطاقة التي يتم الحصول عليها من الشمس تضيع بينما يتم تحويل الباقي إلى كهرباء.
17. الإضرار ببيئة الأرض
صحيح أن الألواح الشمسية تساعد في تقليل حجم الغازات مثل أكسيد الكربون الرابع المرتبط بإمدادات الطاقة. ومع ذلك ، تشكل الألواح الشمسية تهديدًا لبيئة التربة. المكثفات الشمسية ، على سبيل المثال ، ... تغير طبيعة الأرض والنباتات الأرضية. أيضًا ، يمكن للهواء المرتبط بانعكاس الإشعاع الشمسي أن يغير اتجاه الرياح وتوازن الحرارة والرطوبة في المناطق التي يتم فيها تركيب الألواح.
عندما توضع الألواح الشمسية على الأرض أو على أسطح قريبة من مصادر مياه الشرب ، فإن سوائل الغليان ذات درجة الحرارة المنخفضة في تلك الألواح يمكن أن تلوث مياه الشرب بمرور الوقت.
18. لا يمكن إعادة تدوير الألواح الشمسية
لا توجد حاليًا تقنية مطبقة لإعادة تدوير الألواح الشمسية بعد أن تجاوزت عمرها الافتراضي. التخلص من هذه اللوحات هو في الوقت الحاضر مسألة قلق عالمي. لا توجد أي تدابير معمول بها لإعادة تدوير الكادميوم عند استخدامه في الألواح.
الأسئلة الشائعة
ماذا يحدث للألواح الشمسية بعد 25 سنة؟
يمكن القول إن 25 عامًا هي أقل عمر للألواح الشمسية. بحلول هذا الوقت ، انخفضت كفاءتها بشكل كبير وانتهت صلاحية أشباه الموصلات والمواد الأخرى المستخدمة.
هل الألواح الشمسية تلحق الضرر بالتربة؟
نعم يفعلون. عند تركيبها على الأرض ، لا يمكن للنباتات البقاء تحت الألواح.
لماذا توضع الألواح الشمسية دائمًا على أسطح المنازل؟
لا يتم وضع الألواح الشمسية دائمًا على أسطح المنازل. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم وضعهم هناك لسببين رئيسيين. الأول هو الاستفادة من المساحة المتاحة بالفعل بدلاً من المساحات القاحلة. السبب الثاني هو جعل الألواح أقرب إلى الشمس وإبقائها على اتصال مباشر بالإشعاع الشمسي.
هل هناك عيوب في الألواح الشمسية على الأسطح؟
نعم هناك. الألواح الشمسية الموجودة على أسطح المنازل (خاصة عندما لا تكون مواد التسقيف قوية بدرجة كافية) تضع الكثير من الوزن على الأسطح ، مما يتسبب في حدوث تسرب وتشوه في الأسطح.
هل تعمل الألواح الشمسية في الليل؟
لا ، لم يفعلوا.
كم من الوقت تدوم الألواح الشمسية؟
يمكن أن تعمل الألواح الشمسية لمدة تتراوح من 25 إلى 50 عامًا.
توصيات
- كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات شرح عملي
. - تخزين الطاقة الشمسية في الماء | خدعة أم حقيقة
. - أهم 9 مشاكل في تخزين الطاقة الشمسية
. - أفضل 40 شركة للطاقة الشمسية حسب الدول
. - أفضل 7 استخدامات للطاقة الشمسية | المميزات والعيوب
من الجيد أنك ذكرت كيف يمكن أن تعمل الألواح الشمسية لمدة تصل إلى 25 عامًا. ارتفعت أسعار الكهرباء مؤخرًا ، لذا تحاول عائلتي التفكير في طرق لكيفية توفير بعض المال عندما يتعلق الأمر بالكهرباء. سمعت أن الطاقة الشمسية ستدفع تكاليفها على المدى الطويل ، لذا ربما ينبغي أن نطلب خدمات تركيب الألواح الشمسية.