كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل

الطاقة الشمسية وأهميتها

تُعد الشمس من أهم مصادر الطاقة للكرة الأرضية، فالجاذبية الأرضية تُؤخَذ من الشمس المسؤولة عن ثبات جميع كواكب المجموعة الشمسية، والشمس تصدر إشعاع شمسي، وهذا الإشعاع يمدنا بالطاقة المنبعثة من الشمس على شكل ضوء وحرارة، ولهذه الطاقة أهمية كبيرة للكائنات الحية على سطح الأرض. تعد الطاقة الشمسية عالية جدًا، مما شكل فكرة بوجوب استغلالها واستثمارها في الطاقة النظيفة بدلًا من الطاقة المصنعة، وتكمن أهمية هذه الطاقة بأن أشعة الشمس سهلة الوصول للأرض، وهي المسؤولة عن عمليات إنتاج الغذاء والبناء الضوئي للكائنات الحية، بالإضافة لدورها في تشكل طاقة الرياح والماء، وللطاقة الشمسية أهمية كبرى في الزراعة وإنتاج المحاصيل وتجفيفه منعًا من التلف، وأحدث استخدام وفائدة للطاقة الشمسية كان باستبدالها بالغاز والنفط والفحم ومشتقاتهم بطاقة حديثة يطلق عليها اسم الطاقة المتجددة.^[١]

الطاقة الشمسية للمنازل

تستخدم الطاقة الشمسية كأحد مصادر الطاقة الرافدة للمنازل، ويكون ذلك بتركيب ألواح طاقة شمسية على سطح المنازل أو خارجها للاستفادة من طاقة الشمس وتحويلها لطاقة كهربائية وحرارية، ثم تشغيل أجهزة المنزل المختلفة من السخنات، والإنارة، والأجهزة الكهربائية، والتكييف، وتدفئة المنازل، والمداخن الكهربائية وأنظمة الاتصال والتلفاز، ولهذه الطاقة العديد من المميزات وهي:^[٢]

• الطاقة الشمسية غير قابلة للنفاذ، مما يساعد على الاستفادة منها دون الخوف من انقطاعها في وقت ما.
• منتج آمن، إذ أن الطاقة لا تمثل أي خطر لأي شخص، ولا تمثل خطرًا للبيئة بتركها للمخلفات بعد استخدامها.
• موفرة للمال الذي يدفع للفواتير، إذ بعد دفع كلفة تكاليف إنشاء النظام، يدفع مبلغ قليل ورمزي للدولة مقابل الخدمة ولا تدفع الفواتر لاستخدام شبكة الدولة.
• لا يتأثر النظام الشمسي بحالة الطقس، فسواء كان الجو مشمسًا أم لا سينتج الكهرباء.
• لا يحتاج النظام الشمسي للصيانة الدائمة المتواصلة، فقط صيانة دورية ونظافة للوحات يكفي لها.
• لا يسبب الضوضاء كالمواتير والآلات الأخرى المستخدمة في إنتاج الكهرباء.

تركيب الطاقة الشمسية للمنازل

تركب أنظمة الطاقة الشمسية للمنازل من قبل شركات وفنيين مختصين، ويمكن بكل سهولة أن يعرف المتخصصون منهم التكلفة للنظام والمدة الزمنية لسداد النظام الكهربائي، إذ يجب للمختص بدايةً معرفة استهلاك المنزل من الفواتير الشهرية لمدة عام تقريبًا بقياس الكيلوواط المستهلك، وتقسِم قيمة الاستهلاك على أيام المدة كاملة لمعرفة كم كيلوواط يحتاج المنزل يوميًا، وبعد معرفة متوسط عدد الساعات لسطوع الشمس اليومية يتمكن المختص في معرفة العدد اللازم للألواح والتي يمكنها تحمل حمل المنزل الكهربائي، ويراعي الفنيون والمهندسون الذين يركبون النظام اتجاه الشمس وزاوية الاستقبال للأشعة بحيث تستقبل الشمس كاملة، ويتكون النظام الكهربائي الشمسي من عدة أجزاء وهي:^[٣]

• الألواح الشمسية وإطارات تثبيتها: تثبت الألواح ويحدد عددها حسب المساحة المتوافرة، وزاوية استقبال الألواح والابتعاد عن الظل بالقدر اللازم للاستفادة الكبرى من النظام.
• البطاريات: لتخزين الطاقة الكهربائية يستغنى عنها إذا كان النظام موصول بالشبكة الحكومية، أي النظام المزدوج.
• منظم الشحن: ومهمة هذا الجهاز هي تنظيم التيار والجهد الداخل للبطاريات، ويستغنى عنها إذا كان النظام موصول بالشبكة الحكومية، أي النظام المزدوج.
• محول التيار: يُستفاد من هذا الجهاز في تحويل التيار الكهربائي المستمر لتيار متردد حتى يناسب النظام الكهربائي.
• الكوابل: تستخدم الكوابل المختلفة في النظام الشمسي سواء كوابل التيار المتردد أو كوابل التيار المستمر.
• القواطع: توجد العديد من القواطع المستخدمة في النظام الشمسي، كالقاطع الرئيسي، والفرعي والقاطع الأرضي الذي يحمي البشر والأجهزة من أي تسريب كهربائي في النظام.
• نظام التأريض: لحماية الأجهزة والبشر والحيوانات من التسريبات الأرضية.
• نظام الحماية من الصواعق.
• القواعد: وتثبت من قبل المهندسين المدنيين أو الفنيين المختصين لتثبيت الألواح الشمسية.

أنظمة الطاقة الشمسية للمنازل

لتوصيل الكهرباء للمنازل عن طريق الطاقة الشمسية نظامين رئيسيين هما:^[١]

• النظام المزدوج: نظام متصل بشبكة الكهرباء العمومية الحكومية، وتكون الكهرباء فيه باتجاهين: كهرباء خارجة من المنزل إلى الشبكة العمومية، وكهرباء داخلة للمنزل، ويمكن في هذا النظام الاستفادة القصوى من الكهرباء، إذ يمكن استجرار الكهرباء وتشغيل أكثر من مبنى في عدة مناطق، ويمكن بيع الكهرباء للحكومة في العديد من الدول أو تخزين الكهرباء الزائدة في عدادات الكهرباء بشكل أرقام للاستفادة منها في حالة حدوث نقصان في أحد الأوقات.
• النظام الفردي: نظام غير متصل بشبكة الكهرباء العمومية الحكومية، وهذا النظام يحتاج للبطاريات في تخزين الطاقة الكهربائية، مما يزيد التكلفة التشغيلية له، ويعمل هذا النظام أوتوماتيكيًا في حالة انقطاع الكهرباء عن المنزل، أو يعمل دائمًا في حال عدم وصول الكهرباء العمومية للمنزل.

المراجع

1. ^ ^{أ ب} S. Ashok (08-02-2019), " Solar energy "، britannica, Retrieved 26-07-2019. Edited.
2. ↑ Editors of Tufts now (13-05-2013), " How can we effectively store solar energy? "، Tufts now, Retrieved 26-07-2019. Edited.
3. ↑ Andrew Sendy (21-01-2019), " How the pros and cons of solar power have changed in 2019? "، solarreviews, Retrieved 26-07-2019. Edited.