دليل حول أنواع الطاقة الشمسية – 10 ألواح شمسية

هناك عدة أنواع من تقنيات الطاقة الشمسية التي تم تطويرها على مر السنين ، ولكل منها ميزاتها ومزاياها وعيوبها الفريدة. في هذا المقال ، سوف نستكشف الأنواع المختلفة للطاقة الشمسية ، وكيف تعمل ، وتطبيقاتها المختلفة. سواء كنت صاحب منزل تتطلع إلى تثبيت الألواح الشمسية على سطح منزلك ، أو خبير طاقة مهتم بأحدث التطورات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، ستوفر لك هذه المقالة نظرة عامة شاملة على أنواع الطاقة الشمسية والألواح المتاحة في السوق.

ما هي الطاقة الشمسية؟

الطاقة الشمسية في جوهرها هي طاقة تنبعث من ضوء وحرارة الشمس ، يمكن تحويلها إلى كهرباء باستخدام الالواح الشمسية أو استخدامها لتسخين الهواء أو الماء عبر مجموعة متنوعة من التقنيات.  تعتبر من أكثر مصادر الطاقة المتجددة انتشارا في العالم ، لأنها مصدر نظيف ومستدام ووفير للطاقَة ، ولديها القدرة على تحويل وتطوير قطاع الطاقة وتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري. 

 أنواع الطاقة الشمسية

هناك العديد من التقنيات والطرق المختلفة التي يمكن بها تسخير الطاقة الشمسية واستخدامها لتوليد الكهرباء أو توفير الحرارة. نذكر منها:

طاقة شمسية كهروضوئية (PV)

هي نوع من الطاقة الشمسية التي تُحول ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية. تتكون هذه الخلايا من مواد شبه موصلة مثل السيليكون ، والتي تمتص طاقة الشمس وتحولها إلى تيار كهربائي من خلال التأثير الكهروضوئي. تستخدم الطاقة الشمسية (PV) بشكل شائع في أنظمة الألواح الشمسية السكنية والتجارية لتوليد الكهرباء. كما يمكن بناء ودمج خلايا كهروضوئية المتكاملة (BIPV) في مواد البناء مثل الأسقف والنوافذ والجدران ، لتقليل اعتمادها على شبكة الطاقة.

طاقة شمسية مركزة (CSP)

نوع آخر من تقنيات الطاقة الشمسية التي تستخدم المرايا أو العدسات لتركيز ضوء الشمْس على منطقة صغيرة ، مما ينتج عنه حرارة يمكن استخدامها لتوليد الكهرَباء. غالبا ما تستخدم الحرارة المركزة لتسخين موائع تحرك التوربينات ، ثم يتولد الكهرباء. تستخدم تقنية (CSP) في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق مثل محطة نور ورزازات ، ولديها القدرة على توليد الكهرباء حتى عندما لا تكون الشمس مشرقة ، عن طريق تخزين الحرارة الزائدة في نظام تخزين الطاقة الحرارية.

طاقة شمسية حرارية (STE)

هذا نوع من الطاقة الشمسية التي تستخدم طاقة الشمس لتسخين سائل أو هواء أو غاز ، والتي يمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة ، مثل تسخين المياه وتدفئة الفضاءات وتوليد الكهرباء. تتضمن هذه التقنية استخدام المجمعات الشمسية ، التي تمتص طاقة الشمس وتحولها إلى سائل نقل الحرارة. تستخدم الطاقة الحرارية الشمسية (STE) في انظمة تسخين المياه السكنية والتجارية ويمكن أيضا اعتمادها في محطات الطاقة واسعة النطاق لتوليد الكهرباء.

طاقة شمسية اهجينة (Hybrid Solar)

نوع من تقنيات الطاقة الشمسية التي تجمع بين نوعين مختلفين أو أكثر من تقنيات الطاقة الشمسية ، مثل (PV) أو (CSP) أو (STE) ، لزيادة كفاءة الطاقة والإنتاج. من خلال الجمع بين أنواع مُختلفة من تقنيات الطاقة الشمسية ، يمكن للأنظمة الشمسية الهجينة أن تولد طاقة أكثر من نظام تكنولوجي واحد ويمكن أن تكون أيضا أكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة.

تتوفر عداة أنواع أخرى مثل:

• الطاقة الشمسية السلبية.
• طاقة شمسية نشطة.
• الهجين الحيوي.
• التمثيل الضوئي الاصطناعي.
• طاقة شمسية مباشرة.
• الطاقة الشمسية غير المباشرة.

أفضل أنواع الالواح الشمسية

من المهم فهم أنواع الألواح الشمسية لاختيار اللوحة المناسبة لتطبيقات أو مشاريع معينة. تشمل العوامل التي يمكن أن تؤثر على اختيار الالواح الشمسية كفاءة اللوحة والتكلفة والمساحة المتاحة للتركيب والاحتياجات المحددة لنظام الطاقة الشمسية. فيما يلي افضل أنواع الألواح الشمسية:

الألواح الشمسية أحادية البلورية (Monocrystalline solar panels)

يصنع هذا اللوح الشمسي من بلورة أحادية نقية من السيليكون. انواع الألواح الشمسية هذه فعالة للغاية ولها خرج طاقة عالي ، حيث يسمح الهيكل أحادي البلورة بتدفق إلكتروني أفضل. تميل الألوَاح الشمسية أحادية البلورَة أيضا إلى أن تكون أكثر تكلفة من أنواع الأخرى من الالواح الشمسية ، لكنها معروفة بمتانتها وعمرها الطويل. عادة ما تكون سوداء اللون وغالبا ما تستخدم في أنظِمة الألواح الشمسية السكنية والتجارية نظرا لكفاءتها العالية ومظهرها الأنيق.

الواح متعددة الكريستالات (Polycrystalline solar panels)

يصنع هذا النوع من بلورات مُتعددة من السيليكون التي يتم صهرها معا لتشكيل لوح شمسي واحد. على الرغم من أنها أقل كفاءة قليلا من ألواح MONO ، إلا أن التطورات الحديثة في التكنولوجيا حسنت كفاءتها ، ولا يزال بإمكانها توليد قدر كبير من الكهرَباء. غالبا ما تحتوي الألواح الشمسية على كريستالات زرقاء اللون ولها مظهر مبقع بسبب الهياكل البلورية المتعددة داخل اللوحة.

الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (Thin film solar panels)

يتم تصنيعها عبر ترسيب طبقات رقيقة من مادة أشباه الموصلات ، مثل السيليكون غير المتبلور أو تيلورايد الكادميوم ، على ركيزة. هذه الالواح الشمسية أخف وزنا وأكثر مرونة وأقل تكلفة في الإنتاج من الأنواع الأخرى من الألواح الشمسية ، ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل الخلايا الكَهروضوئية المدمجة ، وأجهزة الشحن الشمسية المحمولة.

الألواح الشمسية ثنائية الوجه (Bifacial solar panels)

ثنائية الوجه أو الطور هي نوع من الأَلواح الشمسية التي يمكنها التقاط الأشعة الضوئية من كلا جانبي اللوحة ، مما يسمح لها بتوليد كهرباء أكثر من الألواح الشمسية الأخرى. مصنوعة من صفيحة خلفية شفافة ، والتي تسمح لأشعة الشمْس بالمرور من خلالها وانعكاس السطح الموجود أسفل اللوحة ، مثل الأرض أو السقف ، والعودة إلى الجزء الأمامي من اللوحة. تعتبر الأغلى بشكل عام من الألواح الشمسية التقليدية وتتطلب نظام تركيب متخصص لزيادة كفاءتها.

هناك أنواع أخرى مثل الواح شمسية:

• الذكية: تعمل بتقنيات متقدمة وأنظمة ذكية لمراقبة إنتاج وأداء أنظمة الطاقة الشمسية.
• العائمة: مصممة لتثبيتها على المسطحات المائية مثل الخزانات أو البحيرات لتوليد الكهرباء.
• غير متجانسة: تستخدم مزيجا من السيليكون غير المتبلور والبلوري لتحسين الكفاءة.
• عضوية: ألواح شمسية مصنوعة من مواد كربونية مرنة وخفيفة الوزن.
• هجينة: تجمع بين نوعين أو أكثر من الخلايا الشمسية ، كالأغشية الرقيقة والسيليكون البلوري.
• ذات الاتصال الخلفي: تحتوي على جهات اتصال في الجزء الخلفي من الخلية بدلا من الواجهة.

أهم استخدامات ألواح الطاقة الشمسية

شحن السيارات الكهربائية (EV):
يمكن استخدام اللوح الشمسي لشحن السيارات الكهربائية عن طريق تَحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن تخزينها في بطاريات المركبات. كما يمكن تَركيب الالواح في محطات شحن السيارات بالكهرباء. تأتي بعض السيارات الكهرَبائية مزودة بألواح شمسية على السطح للمساعدة في شحن بطارية السيارة أثناء وقوفها أو تحركها.

التدفئة والتبريد بالطاقة الشمسية (SHC):
يمكن استخدام انظمة التدفئة والتبريد بواسطة ألواح الطاقة الشمسية لتوفير تكييف الهواء عن طريق تدوير الهواء عبر المباني ، وكذلك لتشغيل سخانات المياه في الأوقات الباردة.

تشغيل المواقع غير المتصلة بالشبكة:
تُشغل الأنظمة الشمسية خارج الشبكة بشكل شائع في المواقع أو المناطق النائية حيث يكون الوصول إلى شَبكة المرافق محدودا أو صعبا. يمكن أن توفر مصدرا موثوقًا ومستدامًا للكهرباء للمنازل والمباني الأخرى خارج الشبكة. يمكن أيضا دمج أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة مع مصادر الطاقات المتجددة الأخرى ، مثل طاقة الرياح أو الطاقة المائية.

فوائد ومميزات أخرى:

• توليد الكَهرباء للمَنازل السكنية والمباني التجارية.
• توفير الكهرباء لإنارة الشوارع والمرافق العمومية.
• تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة غير المتجددة.
• توفير الطاقة الكهربائية لضخ المياه والري في الزراعة.
• تشغيل الأجهزة الإلكترونية المنزلية والصناعية.

اختيار ألواح الطاقة الشمسية المناسبة

يعد اختيار الألواح الشمسية المناسبة اعتبارا مهما لأي شخص مهتم بتركيب نظام طاقة شمسية. فيما يلي بعض العوامل التي يجب مراعاتها وطرق تقييم جودة اللوح الشمسي:

– عدد الشرائط الفضية في خلية Busbars: تساعد هذه الخطوط الرفيعة ذات اللون الفضي على سَطح الخلية الشمسية على توصيل الكهرباء التي تنتجها الخلية. كلما زادت شرائط الفضة الموجودة في الخلية ، زادت فعاليتها على الأرجح.

– نوع الزجاج الداخلي والخارجي: يمكن أن تؤثر جودة الزجاج المستخدم في الألواح الشمسية على متانته وأدائه. ابحث عن ألواح ذات الزجاج عالي الجودة والمضاد للانعكاس بسمك 3.2mm الذي يمكنه تحمل الظروف الجوية القاسية.

– الصمامات الثنائية Bypass Diodes: تساعد هذه المكونات الإلكترونية في منع تلف الأَلواح الشمسية في حالة التظليل الجزئي أو مشاكل أخرى. ابحث عن ألواح ذات الصمامات الثنائية الجانبية المتعددة لزيادة الموثوقية.

– قياس سعة اللوح الشمسي: تعد سعة الألواح الشمسية مقياسًا لمقدار الطاقة التي يمكن أن تولدها في ظل الظروف المثلى. ابحث عن لوحات ذات تصنيف عالي السعة باستخدام الافوميتر AVOmeter للحصول على أكبر قدر من خرج الطاقة.

– قياس الفولت: يمكن أن يساعد قياس خرج الجهد للوحة شمسية في تحديد أدائها وجودتها.

– قياس Ampere: يمكن أن يساعد قياس تَيار الدائرة القصيرة (Isc) بالأمبير أيضًا في تقييم جودة الألواح الشمسية.

تخزين الطاقة الشمسية

يعد تخزين الطاقة جانبا مهما آخر في صناعة الطاقة الشمسية. نظرا لأن الطاقة الشمسية غير متوافرة دائما. لذلك ،فإن تقنيات التخزين تسمح بتخزين الطاقة الشمسية الزائدة واستخدامها في حالة عدم توفر أشعة الشمس. تتضمن بعض تقنيات تخزين الطاقة الشائعة البطاريات وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ وتخزين الطاقة الحرارية.

أسئلة شائعة

خلاصة: في هذه المقالة ، اكتشفنا أنواع الطاقة الشمسية المختلفة ،  وأنواع الألواح الشمسية ، مع التعرف على أهم استخدامات الطاقة الشمسية ، بما في ذلك توليد الكهرباء والتدفئة والتبريد والأنظمة خارج الشبكة. كما نظرنا في أهمية اختيار الالواح الشمسية المناسبة وكيفية معرفة جودتها. نتمنى أن يكون هذا المقال مفيدا لك عزيزي القارئ.