6 أنواع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية

لا توجد تعليقات

هل قيل لك يومًا أنه يمكنك تخزين الطاقة الشمسية بشكل مريح؟ هناك حوالي 6 أنواع مختلفة من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية التي يمكنك اعتمادها على راحتك. تم إنشاء هذه المقالة لتنويرك عنها.

تخزين الطاقة هو أحد الاختراعات الجميلة المثيرة للاهتمام للبشرية. إنها إحدى الفوائد القليلة التي حصلت عليها الأرض من أنشطتنا. تجعل أنظمة تخزين الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الشمسية أكثر جاذبية. نظرًا لأن الشمس تنتج إشعاعًا في الساعة يكفي لتلبية احتياجاتنا السنوية من الطاقة ، يمكن تخزين طاقة إضافية للاستخدام في حالة عدم وجود ضوء الشمس.

بصفتك صاحب منزل لديه ألواح شمسية ، لديك خيارات تم تقديمها في هذه المقالة كطرق يمكنك من خلالها تخزين الطاقة الشمسية. تشمل هذه الخيارات استخدام التوربينات وتخزين الطاقة خارج الشبكة والتخزين على الشبكة وإنتاج الوقود الشمسي والبرك الشمسية.

إلى جانب ميزة الحصول على طاقة احتياطية في حالات انقطاع التيار الكهربائي لشبكة المرافق العامة ، يساعدك تطبيق أي نوع من أنواع أنظمة تخزين الطاقة الشمسية على الاستفادة من معدلات وقت الاستخدام (TOU). معدلات شروط الاستخدام (TOU) هي رسوم شركات شبكة المرافق العامة لتلك الفترة التي تتقاضى رسومًا أعلى على الكهرباء بسبب ارتفاع الطلب على الطاقة على الشبكة خلال تلك الفترات.

حول أنظمة تخزين الطاقة الشمسية

بشكل عام ، يتم وضع أنظمة تخزين الطاقة لالتقاط الكهرباء وتخزينها كطاقة كيميائية أو ميكانيكية أو حرارية وإعادة إطلاقها كطاقة كهربائية عند الحاجة. يوفر تخزين الطاقة الطاقة الزائدة المتولدة خلال فترات الذروة لاستخدامها في المستقبل.

يمكن اعتماد أنواع مختلفة من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية للحصول على طاقة احتياطية عندما تنخفض الشبكة ولتقليل مقدار الأموال التي يتم إنفاقها على فواتير الكهرباء.

كيف يتم بناء أنظمة تخزين الطاقة الشمسية

قبل أن ننظر في كيفية بناء أنظمة تخزين الطاقة الشمسية ، نحتاج إلى إلقاء نظرة سريعة على الطرق العامة التي يمكن بها تخزين الطاقة المتجددة. يمكن تخزين الطاقة المتجددة كيميائيًا وميكانيكيًا. يعتمد التخزين على بعض المبادئ الفيزيائية للمادة.

المبدأ الأول الذي تُبنى عليه أنظمة تخزين الطاقة الشمسية هو تغيير درجة حرارة المادة عند تسخينها أو تبريدها. تتعرض المادة للتسخين بالجملة ، حيث تتناسب قيمة الطاقة المخزنة مع السعة الحرارية المحددة للمادة المستخدمة. هذا يؤدي إلى ظاهرة يشار إليها باسم التسخين المعقول.

المبدأ الثاني الذي يمكن بناء أنظمة تخزين الطاقة الشمسية عليه هو أن المادة قادرة على امتصاص أو إطلاق الحرارة الكامنة عند انتقال الطور. إذا كان انتقال طور معين مصحوبًا بامتصاص الحرارة ، فإن العملية العكسية ستطلق نفس كمية الحرارة ، لذلك يمكن تخزين الطاقة طالما استمرت مرحلة معينة من المادة.

الثالث يعتمد على التفاعلات الكيميائية. هنا ، تخلق الطاقة مركبات كيميائية ذات روابط كيميائية عالية الطاقة ، والتي تطلق طاقتها عند الانقطاع.

يمكن تخزين الطاقة من خلال تكوين روابط كيميائية ضعيفة ، مثل امتصاص جزيئات الماء على هلام السيليكا. يمكن أيضًا تخزين الطاقة من خلال تكوين روابط أقوى ، مثل أكسدة السيليكون إلى أكسيد السيليكون (الامتصاص الكيميائي). كثافة الطاقة هي الأدنى في المواد التي تخزن الطاقة الكيميائية بسبب التحلل ، والأعلى في المواد التي تخزن الطاقة الكيميائية من خلال الامتصاص الكيميائي. ستكون السعة التخزينية لنظام التخزين معادلة للحرارة المستهلكة أو الطاقة الحرة للتفاعل.

المبدأ الرابع الذي يمكن استخدامه لأنظمة تخزين الطاقة الشمسية هو مبدأ تفكك أزواج ثقب الإلكترون في أجهزة تخزين الطاقة الكهربائية مثل البطاريات. يمكن التقاط الفوتونات مباشرة من الشمس وتخزينها في هذه البطاريات.

توجه بعض هذه المبادئ بناء أنواع مختلفة من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية.

6 أنواع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية

أنواع أنظمة تخزين الطاقة الشمسية هي:

  • نظام تخزين الطاقة الشمسية Offgrid / استخدام البطاريات
  • نظام تخزين الطاقة الشمسية على الشبكة
  • أنظمة تخزين الطاقة الشمسية الهجينة
  • الوقود الشمسي
  • البرك الشمسية
  • أنظمة تخزين الطاقة الشمسية الطبقية

1. نظام تخزين الطاقة الشمسية Offgrid / استخدام البطاريات

أولئك الذين يستخدمون هذا النوع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية غير متصلين بشبكة المرافق العامة. من أجل استخدام نظام خارج الشبكة ، ستحتاج إلى بطاريات كافية للتخزين. يجب أيضًا بناء نظامك الشمسي بطريقة تجعل منزلك يعمل طوال العام.

يتم تصنيف البطاريات تحت الطرق الكيميائية لتخزين الطاقة. يقومون بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. أصبح هذا ممكنًا من خلال الخلايا الكهروكيميائية المستخدمة في إنتاج هذه البطاريات.

الخلايا الكهروكيميائية في البطاريات عبارة عن قطبين كهربائيين ، كاثود ، وأنود. هذه الخلايا هي أيضًا موصلات كهربائية ويتم فصلها بواسطة فاصل. الفاصل نفسه مصنوع من

يوجد أيضًا في البطارية المنحل بالكهرباء (بين الكاثود والأنود) يتكون من أيونات. تتفاعل هذه الأيونات مع المواد الموصلة للكاثود والأنود. ينتج عن هذا التفاعل تيار كهربائي في البطارية.

البطاريات مصنوعة من خامات مختلفة ، وتأتي بأحجام وماركات مختلفة. بناءً على المواد المستخدمة ، لدينا

بطاريات الرصاص الحمضية هي أقدم وأرخص البطاريات المستخدمة في تخزين الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، فإن عمق التفريغ لديهم منخفض وبالتالي يحتاجون إلى استبدال أسرع من البطاريات الأخرى. من الأفضل استخدام بطاريات ليثيوم أيون كأنواع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية في المنازل السكنية. إنها أغلى ثمناً ، لكن لها عمر أطول من نظيراتها من حمض الرصاص. لديهم أيضًا كثافة طاقة عالية تجعلهم قادرين على تخزين الطاقة في المساحات الصغيرة.

وتأتي بطاريات النيكل والكادميوم في المرتبة التالية. إنها شائعة في مشاريع الطاقة واسعة النطاق لأنها تتحمل درجات حرارة عالية. تعتبر السمية المرتبطة ببطاريات Ni-Cd وصعوبة التخلص من الكادميوم قيدًا رئيسيًا في استخدام بطاريات Ni-Cd. بطاريات التدفق هي أكبر وأغلى البطاريات. هم الأفضل للتثبيت على نطاق واسع. لديهم سعة تخزين منخفضة ومعدل شحن-تفريغ.

2. نظام تخزين الطاقة الشمسية على الشبكة

تُعرف أنظمة التخزين على الشبكة أيضًا باسم الأنظمة المرتبطة بالشبكة. يستخدم هذا النظام عاكسًا قياسيًا مرتبطًا بالشبكة ولا يحتوي على أي بطارية تخزين. بصفتك صاحب منزل يستخدم الطاقة الشمسية ، يمكنك تخزين بعض الطاقة على شبكة المرافق العامة. يمكن تصدير الطاقة الشمسية الزائدة المتولدة في منزلك مقابل بعض الائتمانات أو التعريفة الجمركية (FiT).

Feed-in_Tariffs_ (FIT) هي أسعار الكهرباء الثابتة التي ستحصل عليها لكل وحدة طاقة كهربائية تولدها من الألواح الشمسية في منزلك وتخزنها في شبكة المرافق العامة.

بالنسبة للعميل الذي يستخدم هذا النظام المرتبط بالشبكة ، عندما تنتج الألواح الشمسية أكثر مما تستخدم ، يمكنك إعادة إرسال الطاقة إلى الشبكة. عندما يكون الحمل الخاص بك أكثر مما تولده الشمس ، يمكن شراء طاقة إضافية من شبكة المرافق العامة أيضًا.

قبل أن تختار هذا النوع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية ، عليك أن تفهم أنه في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، لن تزودك الألواح بالكهرباء. هذا لأسباب تتعلق بالسلامة لأن عمال الخطوط الجوية الذين يعملون على خطوط الطاقة يحتاجون إلى معرفة عدم وجود مصدر يغذي الشبكة. هذا يعني ببساطة أنك لا تتمتع برفاهية الاستمتاع ببعض القوة أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

هذا النوع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية مثالي لك إذا كنت ترغب في خفض فاتورة الطاقة والاستفادة من الحوافز الشمسية.

3. أنظمة تخزين الطاقة الشمسية الهجينة

نظام الطاقة الهجين هو نظام يتم بموجبه استخدام مزيج من نظامين أو أكثر من أنظمة الطاقة لإنتاج الطاقة. يمكن أن يكون هذا مزيجًا من تكنولوجيا الطاقة الشمسية وتوربينات الرياح لإنتاج الطاقة.

يمكن أن يكون نظام تخزين الطاقة الشمسية الهجين مزيجًا من بطاريات تخزين الطاقة الشمسية وشبكة المرافق العامة. عند استخدام هذا النوع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية ، يتم تخزين الطاقة الشمسية المولدة في بطاريات بينما يستخدم العميل المرافق العامة. عند استهلاك الطاقة في البطاريات ، يمكنك التبديل بسهولة إلى شبكة المرافق. من ناحية أخرى ، عند انقطاع التيار الكهربائي عن شبكة المرافق العامة ، يمكنك أيضًا التبديل إلى البطاريات.

4. الوقود الشمسي

لا يزال هذا النوع من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية قيد التنفيذ. إنه ليس شائعًا جدًا في سوق الطاقة التجارية في الوقت الحالي. الوقود الشمسي عبارة عن مواد كيميائية اصطناعية مثل الهيدروجين والأمونيا والهيدرازين يتم إنتاجها وتخزينها لفترات لا يكون فيها ضوء الشمس.

يمكن أن يكون إنتاج الوقود الشمسي من الكهرباء من الألواح الشمسية (كهروكيميائية) ، أو من الحرارة الحرارية المتولدة من الطاقة الشمسية المركزة (حراريًا) ، أو التمثيل الضوئي الاصطناعي (بيولوجي ضوئي) ، أو من الفوتونات (ضوئيًا). كل هذا يعمل عن طريق دفع بعض التفاعلات الكيميائية التي تحول الطاقة الشمسية شبه الشفافة إلى طاقة كيميائية.

يمكن أيضًا إنتاج الوقود الشمسي بشكل مباشر أو غير مباشر. تنتج العمليات المباشرة الوقود الشمسي من ضوء الشمس دون تحويل طاقة وسيط. تقوم العمليات غير المباشرة أولاً بتحويل الطاقة الشمسية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة (الكتلة الحيوية أو الكهرباء) وتستخدم هذه الطاقة أيضًا لإنتاج الوقود.

أثناء تحويل الطاقة ، يتم فقد قدر من الطاقة. هذا هو السبب في أن العمليات غير المباشرة أقل كفاءة من العمليات المباشرة. ومع ذلك ، فإن العمليات غير المباشرة أسهل في التنفيذ. يجري العلماء المزيد من الأبحاث حول كيفية تحسين العمليات المباشرة لإنتاج الوقود الشمسي.

يمكن تخزين الوقود الشمسي لأطول فترة ممكنة. يمكن أيضًا نقلها من مكان إلى آخر ونقلها في أي مكان ، مما يجعلها موردًا قيمًا ومرنًا لشبكة طاقة كهربائية أكثر موثوقية.

5. نظام تخزين الطاقة الشمسية الطبقية

يمكن تسخير الطاقة الشمسية واستخدامها بطريقتين ؛ باستخدام الخلايا الكهروضوئية واستخدام CSP. يعمل نظام تخزين الطاقة الطبقي مع CSP. يتضمن تخزين الطاقة الشمسية كطاقة حرارية يمكن تحويلها إلى كهرباء عند الحاجة.

هنا ، تُستخدم صهاريج تخزين الماء الساخن المعروفة أيضًا باسم أسطوانات الماء الساخن أو صهاريج تخزين الحرارة أو خزانات التخزين الحرارية لتخزين المياه لتدفئة الأماكن أو للأغراض المنزلية.

يتم تخزين الماء الساخن في خزان معزول طالما. في حالة استخدام الطاقة لتوليد الكهرباء ، يتم استخدام الحرارة لغلي الماء ويؤدي البخار الناتج إلى تشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء.

6. البرك الشمسية

تعمل البرك الشمسية أيضًا مع أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية المركزة.

البركة الشمسية عبارة عن جسم مائي يجمع الطاقة الشمسية ويخزنها كحرارة. مبدأ عملها هو عكس الحمل الحراري الطبيعي. بطبيعة الحال ، عندما يصطدم ضوء الشمس ببركة مالحة ، فإنه يسخن أولاً الماء في قاع البركة. تصبح هذه المياه أقل كثافة ومن خلال الحمل الحراري ترتفع جزيئاتها إلى السطح.

في البرك الشمسية ، العكس هو الصحيح. تم بناء البرك لعرقلة الحمل الحراري. تتلقى البركة الملح بكمية كافية لتشبع الماء تمامًا في القاع. عندما يسخن الماء ، كالعادة ، لا يختلط الماء شديد الملوحة مع الماء الأكثر سخونة تمامًا مع الماء الأقل ملوحة والماء البارد على السطح.

الخلط خفيف والحمل يحدث بشكل منفصل في الماء العلوي والسفلي. هذا التأثير يقلل من فقدان الحرارة بشكل كبير. يمكن أن تسخن المياه الأكثر ملوحة حتى 90 درجة مئوية بينما يحافظ الجزء العلوي على درجة حرارة منخفضة تصل إلى 30 درجة مئوية

في وقت لاحق ، يمكن توجيه المزيد من المياه الساخنة الملوحة إلى التوربينات التي تتحول إلى توليد الكهرباء عندما يكون الطلب مرتفعًا.

الأسئلة الشائعة

كم عدد أنظمة تخزين الطاقة الشمسية الموجودة؟

لا تقتصر أنظمة تخزين الطاقة الشمسية على الأنظمة الخمسة التي تمت مناقشتها في هذه المقالة. هناك عدد كبير منها لا يزال قيد التطوير. توضح هذه المقالة تلك الشائعة في سوق الطاقة التجارية.

ماهي افضل طريقة لتخزين الطاقة الشمسية؟

لا توجد أفضل طريقة لتخزين الطاقة الشمسية. يجب أن يسترشد اختيارك لنوع معين من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية باحتياجاتك وميزانيتك وموقعك. بالنسبة للمباني البعيدة عن الشبكة العامة ، ستكون أنظمة التخزين خارج الشبكة مناسبة. تتطلب المباني المتصلة بالفعل بالشبكة ولكنها تحتاج إلى بعض الطاقة الاحتياطية نظام تخزين هجين.

هل يستحق تخزين البطاريات الشمسية كل هذا العناء؟

نعم إنهم هم. يمكن للبطاريات أن تحافظ على استمرارك أثناء انقطاع التيار الكهربائي من شبكة المرافق العامة. اعتمادًا على ميزانيتك ، يمكنك شراء بطاريات يصل عمرها الافتراضي إلى 7 سنوات.

كم من الوقت يمكن تخزين الطاقة الشمسية؟

أنظمة التخزين لها طاقات وقدرات طاقة مختلفة. سعة الطاقة (تقاس بالكيلوواط في الساعة) هي كمية الطاقة التي يمكن تخزينها بينما سعة الطاقة (تقاس بالكيلوواط) هي كمية الطاقة التي يمكن إطلاقها في أي وقت. يحدد هذا المدة التي يمكن أن يعمل فيها نظام التخزين عند تشغيل الحمل.

توصيات

+ المشاركات

اترك تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.