تعريف الاشعاع الشمسي وطرق الحصول عليه

تعريف الاشعاع الشمسي وطرق الحصول عليه

1 Comment

الطاقة الشمسية هي مصدر كل الطاقات علي سطح هذا الكوكب الذي نعيش عليه - كوكب مقرف الحقيقة - المهم عشان منخرجش برا الموضوع.... فيه سؤال مهم هنا لازم نسأله الطاقة دي بتوصلنا ازاااااااي؟
طبعا عن طريق الاشعاع. سواء كان ضوء او حرارة بيوصلنا من الشمس عن طريق الاشعاع الشمسي, ولكن ما هو الاشعاع الشمسي؟ ........وهل نستطيع استغلال كل قدر الاشعاع الشمسي الساقط علي كوكبنا؟.............. وهل توزيع هذه الطاقة يكون متساوي علي سطح الكوكب؟............و كيف يمكن قياس الاشعاع الشمسي في مكان ما؟
كل هذه الأسئلة سنحاول الأجابة عنها في هذا الموضوع باذن الله.

ما هو الاشعاع الشمسي؟

تحصل الأرض علي الطاقة الشمسية عن طريق الاشعاع الشمسي . وهذه الطاقة الاشعاعية تأتي الينا بواسطة جسيمات متناهية الصغر وعديمة الوزن تسمي الفوتونات. والفوتونات تتصرف كالموجات الكهرومغناطيسية حيث ان لها نفس الخصائص من ( طول موجي و تردد وطاقة ). وهذه الطاقة الكامنة في الفوتونات هي التي تتسبب في اثارة الألكترونات عند اصطدامها بالخلايا الفولتوضوئي. يمكنك قراءة المزيد عن طريقة عمل الخلايا الفولتوضوئية في موضوع الخلايا الشمسية ( PV Cells )

كل طاقة الفوتونات تعتبر طاقة كهرومغناطيسية تحتمل جميع الأطوال الموجية والترددات الممكنة. والشكل علي اليسار يوضح الاشعاعات المختلفة الصادرة من الشمس عن طريق الفوتونات. يوضح الشكل ايضا الطاقة والتردد والطول الموجي لكل منها. ويمكن تقسيمها كما هو واضح الي موجات الراديو والميكرو واف واشعة تحت الحمراء وموجات مرئية واشعة فوق البنفسجية واشعة أكس وأشعة جاما.

هذا المخطط يوضح كل انواع الاشعاع الممكن ليس فقط للشمس ولكن لأي نجم آخر في الكون. ولكن سبحان الله فان الشمس أغلب الاشعاعات الخارجة منها تكون في نطاق الاشعة المرئية وما حولها ولو ان الفوتونات الخارجة من الشمس كان معظمها يقع في منطقة أخري غير هذه لما كان باستطاعتنا ان نري الألوان والأشكال كما نحن الآن.

طرق جديدة لتخزين الطاقة الشمسية

3 طرق جديدة لتخزين الطاقة الشمسية

في الوقت الذي يحاول فيها خبراء الطاقة الشمسية والباحثون تطوير الواح الطاقة الشمسية لتصبح عملية تصنيعها أقل تكلفة وتصبح الألواح اكثر فاعليه لتجميع أكبر قدر ممكن من أشعة الشمس الساقطة عليها.
من الضروري أيضا ان تحدث طفرة في طرق تخزين هذه الطاقة لكي نستطيع ان نحصل علي الطاقة في فترات غياب الشمس لأطول فترة ممكنة. وفيما يلي بعض الطرق الحديثة في اختصار:

 Flow Batteries

بطاريات السريان المعدنية والتي هي قيد الاستخدام منذ عام 1980 والتي تستخدم ايونات الفناديوم لتخزين الطاقة الكهربية ثم أعادة استخدامها ( أي أنها قابلة للشحن ) هي أحد أهم انواع بطاريات السريان ( flow batteries ) كما انه يوجد منها انواع ذات قدرات عالية جدا وشكلها العام هي خزانات يتم ملأها بأيونات الفناديوم ولزيادة قدرتها التخزينية عليك ببساطة زيادة كمية الفناديوم, ولكن لسؤ الحظ فان عنصر الفناديوم ليس رخيص الثمن.

لذلك قام الباحثون بعرض فكرة أخري وهذه الفكرة مستوحاة من خلايا الوقود (fuel Cells) فخلايا الوقود التي أصبحت تستخدم في الكبسولات والمكوكات الفضائية لمدها بالطاقة والتي تقوم علي فكرة الاستفادة من التفاعلات التي تحدث في المركبات العضوية مثل الميثانول وتحول الطاقة الكيميائية الكامنة بها الي كهرباء. ,وهذه الفكرة كانت فيما اذا اصبح بأمكاننا أعادة شحن خلايا الوقود بالكهرباء مرة أخري مستغلين الطاقة الشمسية. وذلك ومن المعروف ان مكونات خلايا الوقود هي مكونات عضوية ليست مرتفة الثمن فبذلك نحصل علي قدرة تخزين عالية بتكلفة أقل.
وهذه الفكرة بدأت في التطور منذ عام 2013 حتي الآن وقد حققت نجاح مذهل حيث ان تكلفة الكيلو وات ساعة أصبح اقل من 1/4 سنت , كما ان هذا النوع من البطاريات يستطيع ان يقوم باكثر من 5000 دورة تفريغ عميقة, كما انه في عام 2015 تم استخدام مواد غير سامة بها. ولكن لسؤ الحظ لست أعرف ما اذا كان بامكاننا ان نجدها في الأسواق ام لا وأتمني لو أن أحدا من القراء الأعزاء يعرف بهذا الشأن ويفيدنا.

" أقرأ موضوع بطاريات الطاقة الشمسية لتتعرف علي أنواع بطاريات الطاقة الشمسية المتاحة في السوق والفرق بينها "

Hydrogen

في جامعة North Carolina قال البروفيسير توم مايلر "هناك العديد من الأشخاص الرائعون يقومون باشياء رائعة في مجال تخزين الطاقة"

وقد قام توم مايلر في بداية عام 2014 بالاعلان عن طريقة أخري جديدة لتخزين الطاقة الشمسية في شكل هيدروجين بدلا من الكهرباء, حيث ان الفكرة تقوم علي استخدام الماء وتفكيك الروابط بين عناصره للحصول علي الهيدروجين ثم وضع الهيدروجين في خزانات خاصة وحرقه للحصول علي الطاقة.
وفكرة توم مايلر لا تتوقف عند هذا الحد فهو يربو الي ان يجد طريقة يقلل بها الانبعاثات الكربونية في الهواء وذلك بأن يقوم باستخدام ثاني أكسيد الكربون لتخزين الطاقة به عن طريق تحويله الي ميثانول ثم حرق الميثانول كوقود للحصول علي الطاقة منه ثم اعادة استخدام ثاني أكسيد الكربون الناتج من عملية الاحتراق مرة أخري لتخزين الطاقة به عن طريق تحويله الي ميثانول مرة أخري في عملية مغلقة, علي ان تكون عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون الي ميثاونل باستخدام الطاقة الشمسية.

"هذه الفكرة مازالت في مرحلة البحث والتجربة ولكن, من يعلم قد تطرق أبواب عالم تخزين الطاقة الشمسية قريبا."

Salt

 طريقة أخري لتخزين الطاقة الشمسية في محطات الطاقة الشمسية الحرارية " يمكنك قراءة موضوع محطات الطاقة الشمسية الحرارية " وذلك عن طريق تخزين الطاقة الحرارية في خزانات حرارية تستخدم الأملاح المنصهرة والتي تستطيع ان تخزن كمية كبيرة من الطاقة الحرارية دون ان تغير من حالتها وهذه الطريقة أصبحت منتشرة وتم تنفيذها بالفعل في عدد من محطات الطاقة الشمسية الحرارية.

الصورة من محطة

الطاقة الشمسية في السعودية

الطاقة الشمسية في السعودية

تعود الطاقة الشمسية في المملكة العربية السعودية إلى عام 1970، ولا تزال العديد من المشروعات الرائدة للطاقة الشمسية في المملكة تعمل حتى الآن. وفي الآونة الأخيرة، قدمت المملكة دعمًا كبيرًا لمستقبل الطاقة المستدامة في المملكة العربية السعودية من خلال تشجيع تنمية قدرات الطاقة المستدامة البديلة والمدعومة بالكامل من جانب الصناعات المحلية ذات المستوى العالمي.

وكان الملك عبد الله بن عبد العزيز آل سعود بتاريخ 17 أبريل 2010 قد اصدر المرسوم الملكي رقم أ/35 والذي يؤسس لمدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة.

وقد نجحت السعودية في تحقيق تقدم ملحوظ في مؤشر الطاقة الشمسية العالمي، وذلك عندما قفزت مركزين في قائمة هذا المؤشر، حيث تقدمت إلى المرتبة الثانية عشرة بعد أن كانت في المركز الرابع عشر عالميا.

خريطة الاشعاع الشمسي في المملكة العربية السعودية 

يتضح من الخريطة ان شدة الاشعاع الشمسي في السعودية تتراوح ما بين 2000 الي 2450 كيلو وات ساعة لكل متر مربع.
اي ان كل متر مربع من مساحة المملكة العربية السعودية يجني سنويا كمية من الطاقة الشمسية تتراوح ما بين 2000 الي 2450 كيلو وات ساعة. وبهذا تعتبر السعودية من اغني البلاد بالطاقة الشمسية.

الدراسات المعنية بالطاقة الشمسية في السعودية

حسب تقرير مدينة الملك عبد الله للطاقة الذرية والمتجددة فان الدراسات المعنية بالطاقة الشمسية في السعودية تسير في اتجاهين هما : الطاقة الشمسية الكهروضوئية و الطاقة الشمسية المركزة.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية

وهي الواح الطاقة الشمسية المعروفة والتي تتكون من خلايا كهروضوئية photovoltaic cells والتي تقوم بتحويل الطاقة الضوئية الصادرة من الشمس الي كهرباء.

يمكنك قراءة المزيد في موضوع الالواح الشمسية لتوليد الكهرباء وموضوع الخلايا الشمسية

الطاقة الشمسية المركزة أو الحرارية

المبدأ الأساس للطاقة الشمسية المركزة أو ما يسمى بالطاقة الحرارية الشمسية هو استخدام أنظمة عاكسة لتوجيه الإشعاع الشمسي إلى جهاز مُستقبل يكون واقعًا على قمة برج شمسي . ويتم تحويل الأشعة المُركزة إلى طاقة حرارية ليتم تحويلها إلى كهرباء باستخدام توربينات. ويمكن استخدامها لتحلية المياه وللتطبيقات الصناعية. ويسمح هذا النظام بتخزين الطاقة الحرارية كي تستخدم في توليد الطاقة ليلاً.

تعريفة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح

تعريفة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في مصر

 كانت وزارة الكهرباء والطاقة قد أعلنت علي لسان الدكتور محمد شاكر، وزير الكهرباء والطاقة الحالي عن التعريفة المميزة لشراء الطاقة الجديدة " الطاقة الشمسية و طاقة الرياح " من القطاع الخاص.
 وبعد اعلانهم لتعريفة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح أصبح باستطاعة اي شخص او مؤسسة ان تقوم بعمل محطة توليد طاقة كهربية أما باستخدام الالواح الشمسية لتوليد الكهرباء أو باستخدام توربينات الرياح لتوليد الكهرباء ثم بيع الكهرباء التي تنتجها المحطة الي شركة نقل الكهرباء والتي بدورها تقوم بتوزيع الطاقة الكهربية علي المستهلك.

وأشار "الوزير" إلى أن مجلس الوزراء وافق على تخصيص الأراضى بنظام حق الانتفاع مقابل ٢٪ من إنتاج الطاقة المولدة، بالإضافة إلى حصول المستثمر على ضمانة حكومية للمحطات التى تصل قدرتها من ٢٠ ميجاوات إلى ٥٠ ميجاوات..
 وأوضح أنه تم تحديد الأماكن التى تصلح لإنشاء محطات لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية و طاقة الرياح.
 وقال الوزير إنه تم تحديد عمر محطة الطاقة الشمسية الافتراضى 25 عاماً، و20 عاماً لمحطات طاقة الرياح، مؤكداً أنه يحظر استخدام وحدات مستعملة بالمحطات الجديدة، وأن تكون الأرض التى تخصصها الدولة بنظام حق الانتفاع.

تعريفة الطاقة الشمسية

 تعريفة الطاقة الشمسية تكون فيها قيمة التعريفة ثابتة طوال 25 سنة (العمر الافتراضي للمشروع)،

وتم تقسيم المحطات الي خمس شرائح حسب القدرة الانتاجية لها :

الشريحة الأولي : توليد الطاقة اللازمة للمنازل , حيث تقوم الدولة بشراء الطاقة الفائضة عن احتياج المنزل الذي سيولد طاقته باستخدام الواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية بسعر 84.8 قرش / كيلو.وات.ساعة علي ان يكون تمويل المشروع ذاتي او عن طريق قرض ميسر من وزارة المالية بفائدة 4% .

الشريحة الثانية : محطات الطاقة الشمسية الأقل من 200 كيلو وات، ويكون التمويل ذاتى أو عن طريق قرض ميسر من وزارة المالية بفائدة %4 وتلتزم الوزارة بشراء الطاقة المنتجة بسعر 90.1 قرش/ كيلو.وات.ساعة.
الشريحة الثالثة : محطات الطاقة الشمسية التي قدرتها من 200 إلى 500 كيلووات، يمكن الحصول على قرض من المالية بفائدة %8 و تلتزم الوزارة بشراء الطاقة المنتجة بسعر 97.3 قرش/ كيلو.وات.ساعة.

الشريحة الرابعة : المحطات ذات القدرة الأنتاجية من 500 كيلو وات وحتى 20 ميجاوات، وستتم محاسبتها بسعر 97.3 قرش لكل كيلو وات/ ساعة.
أما الشريحة الخامسة والأخيرة : من 20 وحتى 50 ميجاوات وستتم محاسبتها علي 102.5 قرش/ كيلو.وات.ساعة،

 وفيما يتعدى هذه الشرائح ستتم المحاسبة وفقًا لآلية أخرى، سيتم تحديدها بعد التشاور مع مجلس الوزراء، علي ان تتم مراجعة التعريفة لمشروعات الطاقة الشمسية كل عامين.

تعريفة طاقة الرياح :ِ

سيتم احتساب التعريفة على فترتين زمنيتين الأولى خمس سنوات، والثانية 15 سنة حتى 20 سنة، ويتم التركيز على البدء بالمواقع ذات ساعات التشغيل المكافئة للسعة القصوى، وتتراوح بين 2500 و4000 ساعة، لأن التعريفة بهذه المواقع تكون أقل مقارنة بالمواقع ذات سعات التشغيل الأقل.
وتم تحديد تعريفة الرياح، حيث ستتم محاسبة ساعات التشغيل من 2500 ساعة وحتى 3000 ساعة بـ82.8 قرش في المرحلة الأولي، وفي الثانية تتراوح بين 53.7 و82.8 لكل كيلو وات ساعة، ومن 3000 ساعة حتى 4000 ساعة، تصل إلى 68.40 قرش، وفى المرحلة الثانية تتراوح بين 32.9 و63.8 قرش لكل كيلو وات ساعة.

وقد أشار الدكتور محمد شاكر وزير الكهرباء الحالي إلى أن مجلس الوزراء وافق على تخصيص مبلغ 2 مليار جنيه لتطوير شبكة النقل لتتمكن من نقل الطاقة المولدة من محطات شمسية ورياح.

وأوضح أنه سيتم تحديد نسبة إلزامية على المستهلكين المنزليين والتجاريين، لافتًا إلى أنه ستكون هناك زيادة بنحو %5 للاستهلاك على المواطن والقطاع التجارى بعد 3 سنوات نتيجة تحديد تعريفة شراء الطاقة وسيتم إعفاء الشرائح الثلاث الأولى من المنازل، والشريحة الأولى من القطاع التجارى من تلك الأعباء، وإلزام شركات الكهرباء بشراء الطاقة المنتجة من جميع المشروعات، كما سيتم إنشاء جهة واحدة تختص بجميع المشروعات والتراخيص وتخصيص الأراضى وإنهاء الموافقات على المشروعات منعًا لإضاعة الوقت والقضاء على الروتين.

وقد قال المهندس وائل النشار، رئيس مجلس إدارة مجموعة “أونيرا سيستم للطاقة الشمسية”، إن إقرار الحكومة المصرية لتعريفة الطاقة الشمسية سيفتح الأبواب لاستثمارات تصل إلى نحو 30 مليار جنيه (4.21 مليار دولار) بالسوق خلال عامين.

للأطلاع علي المزيد من تفاصيل تعريفة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يمكنك الذهاب الي الموقع الرسمي لوزراة الكهرباء والطاقة المصرية من هذا الرابط.

الطاقة البديلة و المتجددة في اليمن

الطاقة البديلة و المتجددة

اذا كنا نريد ان نتحدث عن الطاقة البديلة والمتجددة فأولا يجب ان نتحدث عن الطاقة الغير متجددة حيث ان مصادر الطاقة الغير متجددة أصبحت واقع نعيش معه وهذه حقيقة لا يجب ان ننكرها لذا يتوجب ان نتحدث عن الطاقة الغير متجددة لنعرف لماذا يجب ان نبدأ ان نتحول منها الي مصادر الطاقة البديلة والمتجددة.

الطاقة الغير متجددة :
في الوقت الحاضر معظم الطاقة التي ننتجها تأتي من الوقود الحفري كالغاز والفحم والبترول والوقود الحفري هو عبارة عن مركبات هيدروكربونية فاذا نظرت لها نظرة كيميائية ستجدها تتكون من الكربون والهيدروجين وهذه المركبات الهيدروكربونية عندما تحترق مع الأكسجين تنتج قدر كبير من الطاقة والتي يمكننا استخدامها في العديد من التطبيقات التي تساعدنا علي اتمام مهام حياتنا المعاصرة.
والوقود الحفري يسمي بهذا الأسم لأنه ناتج عن تراكم النباتات الميتة والكائنات الحية النافقة اسفل طبقات الأرض تحت ضغط عالي علي مدار ملايين السنين وحينما نقول ملايين السنين نعني بذلك أكثر من 300 مليون سنة.

ولكن سؤال : متي بدأنا نقلق بشأن انتهاء هذه المصادر ؟

في الحقيقة تحدث عن ذلك Augustin Mouchout منذ بداية عصر الثورة الصناعية في اوروبا وتسائل ماذا بعد نضوب الوقود الحفري الذي تمادينا وأفرطنا في استخدامه وهو لا محالة الي نهاية حتمية.

ناهيك عما حدث في البيئة من تلوث مستمر بالغازات الكربونية السامة والتغير المناخي ففي الحقيقة نحن كنا في منتهي الانانية ولم ننظر اطلاقا الي حق الأجيال القادمة في العيش في بيئة نظيفة وصحية. 

ونود ايضا ان نعبر سريعا الي الطاقة النووية حيث انه في الآونة الأخيرة وجدت الكثير من الذين يتحدثون عنها باعتبارها افضل حل للخروج من أزمة الطاقة الحالية وفي الحقيقة وفي نفس ذات الوقت الذي يعتبره البعض في بلادنا مفتاح النجاة من ازمة الطاقة نجد أن معظم الدول التي اعتمدت عليه كمصدر من مصادر توليد الطاقة الكهربية تفكر جديا في التخلص منه وتضع الخطط للتخلي عنه خلال السنوات القادمة وهذا لما له من سلبيات لايمكن تجاهلها فلن اتحدث عن الاشعاعات النووية ولن اتحدث ايضا عن خطورة حدوث مشاكل فنية في تشغيله ولكن عليك أولا ان تعلم ان محطة الطاقة النووية هي نقطة ضعف واضحة لعدوك فان كنت تعلم انك لن تستطيع حماية محطتك من اي هجمات محتملة من عدو لك فلا تقوم بانشائها ابدا لأنك بذلك تخلق لنفسك نقطة ضعف انت بغني عنها ثانيا أن تكلفة انتاج الكهرباء بالطاقة النووية ليست رخيصة كما يظنها البعض كما انها تحتاج الي متابعة خاصة جدا. 
ولكن اذا كنت أقول أن الوقود الحفري سينضب كما انه يلوث البيئة ويسبب ازمات اقتصادية وسياسية كبيرة كما ان الطاقة النووية ليست حلا ايضا... اذن فما هو الحل ؟؟؟
بالطبع انت تعلم اجابتي وهو ما كتبت هذا الموضوع لاتحدث عنه وهو الطاقة البديلة والمتجددة والتي سنحاول ان نعبر علي كل انواعها سريعا. 

الطاقة البديلة والمتجددة:

 

اذا نظرت الي الشكل الموضح بالأعلي ستجد بوضوح ان مصادر الطاقة المتجددة لا تستحوز علي أكثر من 7% من كم الطاقة المنتجة من كافة المصادر علي مستوي العالم كما يتضح ايضا انواع الطاقات البديلة والمتجددة المستخدمة حاليا بنسبة كل منها من كم الطاقة البديلة والمتجددة المنتجة عالميا.

ولكن ما هي الطاقة البديلة والمتجددة ولماذا نسميها الطاقة البديلة او الطاقة المتجددة؟

تسمي الطاقة البديلة لأنها البديل للوقود الحفري وهي ايضا الطاقة المتجددة لأنها تعتمد علي مصادر طبيعية متجددة لا تنفذ او يوجد احتمال ان تنتهي في يوم ما لطالما استمرت الحياة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المنتجة من مساقط المياه ومن المد والجزر وحرارة باطن الأرض وما الي ذلك من المصادر الطبيعية والمتجددة.

فنحن نعيش في محيط من الطاقة، فالطبيعة تعمل من حولنا دون توقف لتمنحنا كميات ضخمة من الطاقة البديلة والمتجددة والتي لا يستطيع الإنسان أن يستخدم إلا جزءاً ضئيلاً منها، فأقوى المولدات على الإطلاق هي الشمس، ومساقط المياه وحدها قادرة على أن تنتج من القدرة الكهرومائية ما يبلغ 80% من مجموع الطاقة التي يستهلكها الإنسان.

وتستطيع طاقة الرياح ان تنتج من الكهرباء ضعف ما ينتجه الماء اليوم، ولو استخدمنا طاقة المد والجزر في توليد الطاقة لزودنا بنصف احتياجاتنا من الطاقة.

ولكن وعلي الرغم من مزايا الطاقة البديلة و المتجددة الا أن هناك بعض الصعوبات التي تواجه استخدامها، فهي غير متوفرة دوماً عند الطلب، وتتطلب استثمارات أولية كبيرة نسبيا.

مصادر الطاقة البديلة والمتجددة :

* الطاقة الشمسية :

الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي للطاقة علي سطح كوكبنا وهي مصدر كل الطاقات التي نعرفها والتي لم نعرفها بعد , فحرارة الشمس هي السبب الرئيسي لتكوين الوقود الحفري كالفحم والبترول والغاز الطبيعي , والشمس هي المسبب الرئيسي لحركة الرياح علي سطح كوكب الأرض , وهي السبب في تبخر مياه البحار والمحيطات لتسقط لنا الأمطار بعد ذلك وهي السبب في الحفاظ علي حرارة الأرض مناسبة لنعيش فيها.

لذلك نستطيع القول أن الطاقة الشمسية هي المصدر الأساسي للطاقة علي سطح كوكبنا وهي طاقة نظيفة ومتجددة ومجانية ( فلا أحد يستطيع ان يشتري الشمس ويحجبها عن الباقين ) والطاقة الشمسية تصل لنا في صورتين فقط الصورة الأولي هي طاقة حرارية بالأشعاع والصورة الثانية هي طاقة ضوئية وقد استطاع الانسان استنباط بعض التطبيقات لتحقيق الاستفادة المباشرة من الطاقة الشمسية لتلبية احتياجاته المختلفة للتماشي مع متطلبات عصره.ويمكنك ان تقرأ المزيد عن استخدامات الطاقة الشمسية في موضوع " استخدامات الطاقة الشمسية "

*  الطاقة الهيدروكهربائية (Hydroelectric power )

تنتج الطاقة الهيدروكهربائية من الماء المتساقط لتحريك توربينات وتوليد الكهرباء. الطاقة المتولدة بهذه الطريقة تعتمد على التحكم بتدفق الماء-مثل النهر-من خلال سد في الغالب. و للطاقة الكهربائية المائية ميزات عديدة. فمن المعروف أنها طاقة متجددة. كما أن المولدات التي تعمل بالماء لا تنتج أي انبعاثات. ويحدد تدفق الماء -الذي يتحكم به المعمل- كمية الكهرباء المنتجة, و لذا يمكن توفير الطاقة حسب الطلب. وحوالي 20% من كهرباء العالم تأتي من هذا المصدر. إن الريادة في استخدام هذا النوع من الطاقة هي لدول النرويج, روسيا  ,الصين, الولايات المتحدة, كندا, والبرازيل. وأكبر مثال علي هذا السد العالي في مصر.

* طاقة الرياح (wind power ) :

طاقة الرياح هي أحد أهم مصادر الطاقة البديلة والمتجددة والتطور فيها في تزايد مستمر.

وفي الحقيقة هي أحد ابناء الطاقة الشمسية حيث ان حركة الرياح بالأساس تحدث نتيجة سخونة جزء من طبقات الهواء عند تعرضه للشمس فيبدأ الهواء الساخن في التصاعد لأعلي نتيجة انخفاض كثافته تاركا ورائه ضغط منخفض فيبدأ الهواء الأقل سخونة المحيط به بالتحرك باتجاه منطقة الضغط المنخفض وهكذا تحدث تيارات الهواء.

وطاقة الرياح هي استخدام الطاقة الناتجة عن حركة الرياح بأي صورة من الصور فقديما استخدمت طاقة الرياح في تسيير المراكب الشراعية كما انه تم استغلالها لتدوير الطواحين وايضا يمكن استخدامها لرفع المياه ولكن الصورة المعروفة لنا الآن حينما نسمع كلمة طاقة الرياح هي صورة توربينات الرياح ذات الريش الثلاثية والمثبتة علي أعمدة طويلة كالموجودة في الصورة في الأعلي وهي التي تستخدم في توليد الطاقة الكهربائية.

تتم العملية بأن تدير الرياح أذرع المحرك التي تدير بدورها أسطوانة العمود المتصلة بواسطة مجموعة تروس تشكل ناقل حركة لإدارة مولد كهربائي. وتستطيع التربينات الكبيرة الحجم المصممة لمؤسسات إنتاج الكهرباء للاستعمال العام، توليد ما بين 650 كيلو واط. وتستخدم المنازل ومحطات الاتصالات عن بعد ومضخات الماء تربيناً واحداً صغيراً لا يزيد إنتاجه عن 100 كيلو واط كمصدر لطاقتها، خاصة في المناطق النائية التي لا توجد فيها شركات توليد وتوزيع طاقة للاستعمال العام.

 وسنفرغ لطاقة الرياح موضوع خاص بها لنتحدث عنها باستفاضة باذن الله نظرا لأهميتها كأحد أهم مصادر الطاقة البديلة والمتجددة.

 * طاقة الحرارة الجوفية (geothermal energy )

طاقة الحرارة الجوفية هي أحد مصادر الطاقة البديلة والمتجددة والتي لا يعرف عنها الكثير من الناس.

من المعروف انه درجة الحرارة تتزايد كلما تعمقنا اكثر في باطن الأرض ونحن نستطيع استفلال هذه الظاهرة فيما يعرف بطاقة الحرارة الجوفية.

 فالطاقة الجوفية للأرض تستعمل الظواهر الطبيعية مثل الينابيع الحارة والفوهات البخارية لإنتاج الكهرباء أو لتزويد منطقة ما بالماء الساخن. فالبخار الصاعد إلى سطح الأرض يمر علي طوربينات  فتدور الطوربينات والتي بدورها تقوم بتوليد الكهرباء. وقد تم انشاء أول محطة للطاقة الجوفية في لارديريلو, في إيطاليا, عام 1904. و لا تزال تعمل حتى اليوم. 

ولكي تعرف مدي اهمية هذا النوع من المحطات عليك ان تعلم ان 24 دولة تقوم باستخدام هذه المحطات ليكون مجموع انتاجها سنويا 11224 ميجا وات من الطاقة الكهربية. وهذا التقدير لعام.2012

وحصة كل دولة بالميجا وات كالآتي:

الولايات المتحدة الأمريكية 3,187
الفلبين 1,904
اندونيسيا 1,222
المكسيك 958
ايطاليا 883
نيوزيلاندا 768
ايسلاندا 661
اليابان 535
السلفادور 204
كينيا 202
كوستاريكا 208
نيكاراجوا 124
روسيا 82
تركيا 93
Papua New Guinea 56
جواتامالا 52
البرتغال 29
الصين 24
فرنسا 16
أثيوبيا 7
المانيا 7
استراليا 1
اوستيريا 1
تايلاند 0.3
المجموع سنويا : 11,224.3

 

* طاقة المد والجذر ( Tidal power او Ocean power )

 

  محطة توليد طاقة المد والجزر هي أحد مصادر الطاقة البديلة والمتجددة ويقوم مبدأ عملها عن طريق استغلال الطاقة الناتجة من تدفق الأمواج من وإلى خليج ما أو من مصب نهر.

وتحتاج الي انشاء نوع خاص من السدود  (barrage) يفصل منطقة الأمواج إلى حوضين علوي وسفلي. تتحرك طوربينات الخزان عندما تتدفق المياه من حوض لأخر, حسب اتجاه الموجة. وهذا الطوربين يحرك المولد لإنتاج الكهرباء.

أنشاء محطة من هذا النوع أمر باهظ  لذا يجب أن تكون المحطة على إنتاج طاقة تكفي لتعويض قيمة للاستثمار.

ويمكن انشاءها في المناطق التي يحدث فيها فرق بمعدل 5 أمتارعلى الأقل في منسوب المياه بين الجذر. وهناك 40 موقعا فقط في العالم تتوفر فيها هذه المعايير. و أشهر محطة لطاقة المد والجذر هو محطة لارانس في بريتاني في فرنسا. ومحطة أنابوليس الملكي في نوفا سكوتيا بكندا ويوجد ايضا محطات أخري في روسيا, والصين, والهند, وويلز.

* خلايا الوقود الهيدروجينية (Hydrogen fuel cells) 

 

خلايا الوقود الهيدروجينية هو أحد أحدث الطرق للحصول علي الطاقة الكهربائية ويعتبر من مصادر الطاقة المتجددة والبديلة ومازل تحت التطير حتي الآن وتطبيقاته واسعة جدا حيث انه يمكن أن يكون علي مستوي كبير كمحطات لتوليد الطاقة الكهربائية ويمكن يكون علي مستوي صغير لتدوير محركات سيارات أو ما شابه والعديد من التطبيقات الأخري.

 ومزايا خلايا الوقود الهيدروجينية عديدة جدا حيث أن تفاعل الهيدرجين مع الأكسجين ينتج حرارة, وكهرباء, وماء لكن دون تلوث. كما أن غاز الهيردجين متوفر جدا ويمكن انتاجه من مصادر عدة من ضمنها الوقود الحفري ومصادر أخري متجددة ولذلك فأن غازالهيدرجين رخيص الثمن.

كما ان خلايا الوقود الهيدروجينية اكثر فاعلية من أي تكنولوجيا تتضمن طوربينات وأكثر فاعلية أيضا من الاحتراق الداخلي. ولكن حتي الآن تكنولوجيا خلايا الوقود الهيدروجينية تكلف أكثر من أي مصادر أخرى للطاقة. كما ان عملية التركيب الفعلي للأنظمة لضبط درجات الحرارة غير معروفة حتى الآن حيث ان غاز الهيدروجين غاز قابل للأنفجار فسيحتاج الي معاملات امان خاصة ويجب ايضا ان نجعل خلايا الوقود بحجم يمكن استعماله.

هناك بالطبع مصادر طاقة أخري بديلة كالوقود الحيوي وايضا المفاعلات النووية ولكنها لا تعتبر صديقة للبيئة بشكل كامل لذلك لم اتحدث عنها. وبالطبع مصادر الطاقة المتجددة والبديلة في تطور مستمر كما انه في اي لحظة يمكن ان نكتشف مصادر أخري للطاقة " وما اتيتم من العلم الا قليا "

 

هاذي تعود لموقع

 http://www.arabsolarenergy.com/2015/05/renewable-energy-sources.html

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية

 كما هو موضح في هذه الدائرة البسيطة فان الواح الطاقة الشمسية Solar panel تقوم بتحويل ضوء الشمس الي تيار مستمر ثم يمر التيار عبر اسلاك التوصيل الي منظم الشحن Regulator واحيانا نسميه Charge controller ووظيفته هي تنظيم الجهد قبل مروره الي بطاريات الطاقة الشمسية التي بدورها تقوم بتخزين الطاقة الكهربية طوال فترة عمل الالواح الشمسية في فترة النهار ثم يمر التيار بعد ذلك الي محول التيار او الانفرتر الذي يقوم بتحويل التيار من مستمر الي متردد وينظم الجهد حتي يصبح مناسب للاستخدام بالنسبة للادوات الكهربية داخل المنزل.

ولكن هناك سؤال يدور في بال الكثيرين ممن يبدأوا في التفكير في بدأ استخدام انظمة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء ثم يأتي ذكر البطاريات الشمسية فيسأل أحدهم :  

هل يمكن استخدام بطارية السيارة لتخزين الطاقة الشمسية؟

في الحقيقة وبكل تأكيد لا وحتي لو أخبرك أحدهم انها ستعمل فعليك ان تعرف جيدا ان عمل البطارية لفترة مؤقتة ليس معناه نجاحها في العمل فان بطارية السيارة لو استخدمتها في نظام شمسي ستفسد بعد فترة قصير جدا ثم انها لن تستطيع تلبية احتياجك من الكهرباء لفترة طويلة اثناء غياب الشمس.

بطاريات السيارات مصممة لكي تعطيك كمية كبيرة من الشحنة الكهربية في فترة قصيرة وهي فترة بداية دوران المحرك ثم باقي الوقت يتم شحنها عن طريق الدينامو في السيارة. علي عكس بطاريات الطاقة الشمسية التي هي مصممة لكي يتم شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم تقوم بتفريغ شحنتها طوال الليل. وفي الحقيقة بطاريات الطاقة الشمسية هي ما يسميه المتخصصون Deep cycle batteries او بطاريات دورة الشحن العميقة . فما هي اذن بطاريات دورة الشحن العميق ؟

 

بطاريات دورة الشحن العميق ( بطاريات الطاقة الشمسية )

بطاريات الشحن العميق تستخدم في انظمة الطاقة الشمسية الغير متصلة وكذلك انظمة طاقة الرياح وتطبيقات صناعية وبحرية متعددة. و بطاريات الطاقة الشمسية هي من هذا النوع حيث ان هذه البطاريات تسطيع ان تقوم بعملية الشحن في وقت طويل وبتيار منخفض وكذلك تستطيع تفريغ الشحنة في وقت طويل. كما ان كفاءة الشحن والتفريغ بها قد تصل الي 90% او حتي 95% وهذا رقم كبير جدا ويجعلها مميزة.

ويعتبر الفرق العملي ما بين بطاريات دورة الشحن العميق الحقيقية ( بطاريات الطاقة الشمسية ) و بطاريات الشحن العميق ( للأغراض الملاحية وفي عربات الجولف ) و البطاريات العادية ( بطاريات السيارات )

هو ان بطاريات الشحن العميق الحقيقية ( بطاريات الطاقة الشمسية ) تستطيع ان تتحمل ان تفرغ شحنتها كاملة دون ان تتلف 1200 مرة . أما بطاريات الشحن العميق للأغراض الملاحية وفي عربات الجولف فتستطيع ان تقوم ما بين 200 الي 300 مرة من تفريغ شحنتها كاملة دون ان تتلف. أما بطارية السيارة العادية فقد تتحمل ذلك ما بين 50 الي 100 مرة.

بطاريات الطاقة الشمسية هي بطارية شحن عميق حقيقية ويميزها ان حجم وسمك صفائح الرصاص التي بداخلها كبير حتي يتحمل الحمل الواقع عليها اثناء الشحن الكامل أو التفريغ الكامل. وهذا ما يرفع ثمنها نظرا لأن الرصاص سعره مرتفع.

 

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية

في الواقع يوجد نوعين رئيسيين من بطاريات الطاقة الشمسية وهما :
بطاريات الرصاص المغمورة FLA - Flooded Lead Acid و الغير مغمورة VRLA Valve Regulated Lead Acid

بالنسبة لبطاريات الرصاص المغمورة  FLA
  كما هو واضح من اسمها فالواح الرصاص بها تكون مغمورة تماما بسائل قابل للتأين الكهربي. وعليك جيدا ان تأخذ في اعتبارك ان هذا النوع اثناء عمله يقوم باطلاق غاز الهيدروجين القابل للانفجار فعليك ان تكون حذر جدا الا يتواجد بجانبها اي نوع من اللهب او الشرارة اثناء عملها.

 أما بالنسبة لبطاريات الرصاص الغير مغمورة VRLA
فهي تقريبا لا تحتاج الي صيانة كما انها تطلق كمية مهملة من غاز الهيدروجين ما يجعلها اسهل في النقل وفي التركيب ولا يعتبر التعامل معها فيه شيء من الخطورة.
وهذا النوع يوجد منه ثلاثة انواع رئيسية وهم Wet أو AGM أو Gel .

ال Wet يستطيع ان يقوم بعمل ما يقرب من 500 عملية تفريغ عميقة لما يقرب من 80% من شحنته وهو اصلا مصمم لاأغراض ملاحية ولكن يمكن استخدامه في انظمة الطاقة الشمسية وهو يعتبر حل مثالي واقتصادي اذا كنت تبحث عن التوفير.

اما ال AGM فهو أختصار Absorbed Glass Mat وهو يعني السائل القابل للتأين الكهربي تم امتصاصه في حصيرة اسفنجية.

وبالنسبة لل Gel فهو من اسمه واضح ان السائل تم تحويله الي ما يشبه الجيلي اي انه اصبح أقل ميوعة وأكثر تماسك.

فكلا النوعين سواء AGM أو Gel هما جيدان جدا ويمكن ان يعملوا في اي ظرف ولكن بالطبع ال Gel هو أفضل وأكثر كفاءة وعمره الافتراضي اكبر كما انه بستطيع ان يقوم بعمل دورة تفريغ عميقة قد يصل فيها الي تفريغ 95% من الشحنة الموجودة بالبطارية.

 أنواع بطاريات الطاقة الشمسية من حيث شكل شرائح الرصاص

بكل بساطة هناك نوعين من بطاريات الطاقة الشمسية اعتمادا علي التقسيم من حيث شكل شرائح الرصاص فهما نوعين :
شرائح مسطحة ( Flat Plates ) وهو يكون فيه الواح الرصاص علي شكل شرائح متراصة وعمرها الافتراضي يكون ما بين 10 الي 12 سنة.

الواح اسطوانية الشكل ( Tubular plate ) وتكون فيه الرصاص علي شكل اسطوانات متداخلة وعمرها الافتراضي يكون ما بين 20 الي 25 سنة.
ويمكن التمييز بين النوعين بمجرد النظر حيث انك ستجد البطاريات ذات الالواح الاسطوانية أطول من الأخري ذات الالواح المسطحة بشكل ملحوظ.

بطاريات الطاقة الشمسية

بطاريات الطاقة الشمسية

بطاريات الطاقة الشمسية هي بطاريات وظيفتها تخزين الطاقة الكهربية التي ولدتها الألواح الشمسية الفولتوضوئية Photovoltaic panels اثناء سطوع الشمس في ساعات النهار لكي نستخدم هذه الطاقة الكهربية المخزنة في البطاريات اثناء فترة غياب الشمس بالمساء. وطبعا تستخدم بطاريات الطاقة الشمسية في المنازل في حالة كان النظام منفرد " أي انه ليس متصل اتصال عكسي بشبكة الكهرباء العمومية " ( يمكنك القراء أكثر عن مكونات النظام الشمسي وانظمة التوصيل في الطاقة الشمسية للمنازل )

ولكننا هنا نتحدث فقد عن بطاريات الطاقة الشمسية.

انظمة الطاقة الشمسية

 - انظمة الطاقة الشمسية المزدوجة او النظام المتصل بالشبكة ( on grid system )

في حالة انظمة الطاقة الشمسية المزدوجة يكون عداد الكهرباء مزدوج الاتجاه اي انه يدور في كلا الاتجاهين اما ان تكون الكهرباء متجهة الي المنزل أو ان تكون خارجة من المنزل الي شبكة الكهرباء العامة. بمعني آخر انك بهذا يعتبر انك تقوم ببيع الكهرباء الذائدة عن حاجاتك والتي حصلت عليها بالطاقة الشمسية الي مصلحة الكهرباء.

 ولكن يجب ان تكون سياسة الدولة تعمل بهذا النوع من العدادات حتي تستطيع تركيبه واعتقد ان الدول العربية بدأت تتجه الي هذا النظام. ومن مزايا هذا النظام انه لا يوجد فيه بطاريات ولا منظم شحن كما انه لا يوجد طاقة مهدرة.

 " تخيل لو ان كل المنازل عملت بهذا النظام اعتقد اننا سنصدر كهرباء الي كواكب أخري ^_^ "
 

 ففي النظام الفردي اذا امتلأت البطارية وما زال هناك ضوء للشمس سيقوم منظم الشحن بغلق الدائرة حتي لا تتلف البطارية وبالتالي يكون هناك كمية من الطاقة الشمسية التي لم تستغل. 

وحتي لو كانت سياسة الدولة لا تعمل بنظام العداد المزدوج يمكن ايضا تركيب انظمة طاقة شمسية مزدوجة لديك ولكن ستحتاج الي اضافة دائرة كهربية لتقوم بفصل نظام الطاقة الشمسية وتوصيل شبكة الكهرباء الأرضية اوتوماتيكيا في حالة كان الحمل زائد عن ما يستطيع نظام الطاقة الشمسية انتاجه وغالبا سيحدث هذا ليلا لأن النظام لا يوجد به بطاريات لتخزين الطاقة.

المزدوجة او النظام المتصل بالشبكة ( on grid system )

في حالة انظمة الطاقة الشمسية المزدوجة يكون عداد الكهرباء مزدوج الاتجاه اي انه يدور في كلا الاتجاهين اما ان تكون الكهرباء متجهة الي المنزل أو ان تكون خارجة من المنزل الي شبكة الكهرباء العامة. بمعني آخر انك بهذا يعتبر انك تقوم ببيع الكهرباء الذائدة عن حاجاتك والتي حصلت عليها بالطاقة الشمسية الي مصلحة الكهرباء.

 ولكن يجب ان تكون سياسة الدولة تعمل بهذا النوع من العدادات حتي تستطيع تركيبه واعتقد ان الدول العربية بدأت تتجه الي هذا النظام. ومن مزايا هذا النظام انه لا يوجد فيه بطاريات ولا منظم شحن كما انه لا يوجد طاقة مهدرة.

 " تخيل لو ان كل المنازل عملت بهذا النظام اعتقد اننا سنصدر كهرباء الي كواكب أخري ^_^ "
 

 ففي النظام الفردي اذا امتلأت البطارية وما زال هناك ضوء للشمس سيقوم منظم الشحن بغلق الدائرة حتي لا تتلف البطارية وبالتالي يكون هناك كمية من الطاقة الشمسية التي لم تستغل. 

وحتي لو كانت سياسة الدولة لا تعمل بنظام العداد المزدوج يمكن ايضا تركيب انظمة طاقة شمسية مزدوجة لديك ولكن ستحتاج الي اضافة دائرة كهربية لتقوم بفصل نظام الطاقة الشمسية وتوصيل شبكة الكهرباء الأرضية اوتوماتيكيا في حالة كان الحمل زائد عن ما يستطيع نظام الطاقة الشمسية انتاجه وغالبا سيحدث هذا ليلا لأن النظام لا يوجد به بطاريات لتخزين الطاقة.

انظمة توصيل الطاقة الشمسية الفولتوضوئية

انظمة توصيل الطاقة الشمسية الفولتوضوئية

 حينما نتحدث عن أنطمة الطاقة الشمسية أو انظمة توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية فاننا نعني بذلك فاننا نعني بذلك أحد الخيارين :
- النظام الفردي او النظام المنفصل عن الشبكة ( off grid system )
- النظام المزدوج او النظام المتصل بالشبكة ( on grid system )
وكنا في موضوع الطاقة الشمسية للمنازل قد تحدثنا بشكل عابر عن مكونات انظمة الطاقة الشمسية مثل الألواح والانفرتر والبطاريات والوصلات ومنظم الشحن... وانصحك بقراءة موضوع الطاقة الشمسية للمنازل قبل ان نكمل هذا الموضوع عن انظمة الطاقة الشمسية.

في الحقيقة الأختيار بين النظامين سواء كان المنفصل عن الشبكة أو المتصل بالشبكة لا يكون عشوائي ولكن هناك معايير يتم الأختيار علي اساسها بين النظامين فمثلا لو كان المكان لا يتوفر فيه شبكة كهرباء عمومية بالأساس فليس أمامنا بديل عن أختيار النظام الفردي.

ومثلا ان كانت المساحة المتوفرة لدينا صغيرة نسبيا ولن نستطيع تركيب نظام الواح شمسية فيها يستطيع ان يولد لنا كل كمية الطاقة الكهربية التي نحتاجها بالطاقة الشمسية وحدها سنضطر في هذه الحالة ان نقوم بعمل النظام المتصل بالشبكة.

والأختيار ايضا قد يكون له جدوي اقتصادية فأحيانا نولد نصف الحمل بالطاقة الشمسية والنصف الآخر بالشبكة الأرضية للتوفير.

أو حتي لجعل النظام يعمل فقط في حالات انقطاع التيار الكهربي عن شبكة الكهرباء العمومية.

انظمة الطاقة الشمسية الفردية او النظام المنفصل عن الشبكة ( off grid system )

انظمة الطاقة الشمسية الفردية كما هو واضح بالشكل تعمل بدون ان تتصل بشبكة الكهرباء العمومية ويتطلب هذا النظام وجود بطاريات لتخزين الطاقة الكهربية الزائدة عن الاستخدام لاستخدامها في الليل.  وهذه الانظمة لا بديل عنها في الاماكن النائية والتي لا يتوافر فيها شبكة كهرباء عمومية وبالطبع يمكن ان يعمل هذا النظام في منزل يوجد به كهرباء علي الخط الأرضي ايضا ويمكن بدائرة كهربية بسيطة جعله يعمل اوتوماتيكيا في حالات انقطاع التيار الكهربي فقط اما باقي الوقت يظل المنزل يعمل علي خط الكهرباء العمومي. 

الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية ( PV Cells )

مصطلح PV Cells هو أختصار "Photovoltaic cells" اي الخلايا الشمسية الكهروضوئية أو الخلايا الشمسية الضوئية لتوليد الكهرباء وهي ما يطلق عليها معظم الناس الخلايا الشمسية وهذه هي ما نتحدث عنه في هذا الموضوع.

 ما هي الخلية الشمسية ؟

يتضح من اسمها انها تقوم بتحويل الضوء الساقط عليها الي جهد كهربي لذلك بمكننا القول أن الخلايا الشمسية تقوم بتحويل فوتونات الضوء الساقطة عليها من اشعة الشمس المباشرة الي جهد كهربي يتسبب في مرور تيار كهربي .

والخلايا الشمسية اذا ما تم توصيلها مع بعضها وتركيبها في لوح واحد تكون ما يسمي باللوح الشمسي. اذن يمكننا القول ان الخلايا الشمسية هي وحدة البناء الرئيسية في اي نظام شمسي لتوليد الكهرباء وتبدأ في توليد الكهرباء اذا ما تعرضت لأشعة الشمس المباشرة.

يمكنك القراءة عن الالواح الشمسية  في موضوع "الالواح الشمسية لتوليد الكهرباء"

مم تصنع  الخلايا الشمسية " PV Cells " ؟

قبل ان تفهم عمل الخلايا الشمسية يجب اولا ان تعرف المواد الرئيسية المصنوع منها الخلية الشمسية.

المواد الكهروضوئية او الحساسة للضوء تصنع من اشباه الموصلات ويعتبر عنصر السليكون هو اشهر انواع اشباه الموصلات واكثرها انتشارا وسيتخدم في كل الدوائر الالكترونية ويستخد ايضا في الخلايا الشمسية لتوليد الكهرباء حيث انه هو المكون الرئيسي لها. "هناك انواع من الخلايا الشمسية تستخدم مواد أخري ولكن السليكون مازال الأكثر انتشارا علي الاطلاق"

تصنع الخلايا الشمسية من السليكون النقي ويضاف اليه بعض الشوائب كما هو واضح في الصورة لكي يتكون لدينا نوعين من سبائك السليكون دعونا نتحدث عنهم قليلا. " تابع النظر للصورة التوضيحية وانت تقرأ لتفهم المقصود جيدا"

النوع الأول  N-Type :

 عنصر الفوسفور يوجد لديه خمس الكترونات في المدار الخارجي أما عنصر السليكون يوجد لديه اربع الكترونات في مداره الخارجي.
يتم وضع نسبة قليلة جدا من الفسفور لعنصر السليكون النقي وفي هذه الحالة سوف تتولد روابط بين زرات السليكون وذرات الفسفور المتناثرة ولكن كل ذرة فسفور سوف يظل لديها الكترون حر لا يجد ما يرتبط به وتكون مستعدة للاستغناء عن هذا الالكترون في اي فرصة. وتسمي هذه الالكترونات بالحاملات السالبة الحرة.

النوع الثاني P-Type :

عنصر البورون لديه فقط ثلاثة الكترونات فقط في مداره الخارجي وكما زكرنا فان عنصر الفسفور لديه اربع الكترونات في مداره الخارجي.
يتم وضع نسبة قليلة جدا ايضا من عنصر البورون مع السليكون النقي وفي هذه الحالة تتولد روابط بين ذرات السليكون وذرات البورون المتناثرة ولكن ستظل كل ذرة بورون مازالت بحاجة الي الكترون لكي تكمل الرابطة مع السليكون فتظل دائما في اشتياق الي الكترون جديد حتي تكمل الترابط. وتسمي الثقوب أو الحاملات الحرة الموجبة.

فعليك ان تعلم الآن ان الخلايا الشمسية تتكون بشكل رئيسي من هذين النوعين من سبائك السليكون النوع الموجب P-type والنوع السالب N-type

تركيب الخلايا الشمسية وطريقة عملها :

تركيب الخلايا الشمسية PV Cells  :

كما هو واضح فان الخلية الشمسية تتكون بشكل رئيسي من طبقتين من السليكون الطبقة العليا من النوع السالب N-type والذي تحدثنا عنه وقلنا ان لديها الكترونات تريد التخلص منها عند اقرب فرصة. والطبقة السفلي فهي من النوع الموجب P-type والتي قلنا ان بها فجوات وتتمني لو انها تجد الكترونات تملأ بها هذه الفجوات.

وايضا يوجد شبكة من الأسلاك الموصلة للكهرباء بالأعلي "الكاثود" وطبقة موصلة بالأسفل "الآنود" وفوق كل ذلك طبفة من الزجاج مغطي بمادة غير عاكسة اي انها تسمح للضوء بالدخول ولا تسمح له بالخروج حتي تستطيع استغلال اكبر كمية من الضوء الساقط عليها ولا يرتد جزء منه للخارج.

طريقة عمل الخلايا الشمسية PV Cells :

كما هو واضح فان فوتونات الضوء الساقطة علي الخلية الشمسية من الشمس تسمح للالكترونات الموجودة في طبقة السليكون السالبة N-type ان تتحرر متجهة الي الفجوات الموجودة في طبقة السليكون الموجبة P-type مولدة بذلك جهد كهربي مستمر داخل الخلية مما يؤدي الي مرور تيار كهربي في الكاثود والآنود ( الكاثود والآنود عبارة عن اسلاك موصلة للكهرباء وفي الغالب نحاس )

اذا تم توصيل الكاثود والآنود بطرفي مصباح كهربي صغير مثلا يعمل بتيار مستمر ستجد انه يضيء وهكذا تصبح الخلية الشمسية كالبطارية الصغيرة . اي انها تصبح مصدر للجهد الكهربي طالما انها معرضة لأشعة الشمس.

" لا تنسي ان تشارك الموضوع علي احد مواقع التواصل الاجتماعي المفضلة لديك ان اعجبك الموضوع لتعم الفائدة كما ان تعليقك واستفساراتك تسعدنا بالتاكيد وأعاننا الله واياكم علي نشر العلم النافع "

أكبر الشركات المنتجة لالواح الطاقة الشمسية

أكبر الشركات المنتجة لالواح الطاقة الشمسية

تستعد الشركات المنتجة والمصنعة لأجهزة ومعدات توليد الطاقة الشمسية والواح الطاقة الشمسية لتوسيع انتاجها مرة أخري في العام الجديد 2015 بعد أن توقف لفترة. حيث أن قطاع الطاقة الشمسية كان قد عاني من الركود الناتج عن فائض الالواح الشمسية.

هذا الفائض دفع الشركات الكبيرة الي خفض انتاجها وتأجيل خطط بناء مصانع الواح الطاقة الشمسية الجديدة. أما الشركات الصغيرة فمنها من أجبر علي اعلان افلاسه.

فمثلا شركة " فيرست سولار " وهي من أكبر الشركات في الولايات المتحدة الأمريكية اضطرت الي اغلاق أحد مصانعها الكبري في المانيا, وقامت بخفض انتاجها بضع سنوات وأجرت العديد من المواجعات والدراسات الفنية لتحسين آداء الواح الطاقة الشمسية وزيادة قدرتها علي تحويل الأشعة الشمسية الي كهرباء.
ومن الجدير بالذكر ان شركة " فيرست سولار " مثل العديد من الشركات المنتجة لالواح الطاقة الشمسية كانت تهتم بأنتاج الواح شمسية قليلة التكلفة ولكنها لم تكن علي درجة عالية من الكفاءة, وهذا لم يعد قابل للأستمرار مرة أخري بعد أن وسع المنافسون الصينيون انتاجهم وباعو الواح الطاقة الشمسية بأسعار أقل من القيمة السوقية العادلة.

يسأل العديد من الناس هذه الأيام عن أفضل الشركات التي تنتج الواح الطاقة الشمسية بالطبع من المهم أن تعرف جيدا عن الشركة التي ستشتري منها الواح الطاقة الشمسية الخاصة بك ولكن هذا المعيار ليس له درجة عالية جدا من الأهمية وقد أوضحنا في موضوع " كيف تختار الواح الطاقة الشمسية الجيدة " أن الشركات المنتجة للالواح الشمسية خبراتها متقاربة جدا فلا يوجد من لديه خبرة تزيد عن عشر سنوات واوضحنا أيضا أن الشركات لا تقوم بتصنيع كل الاجزاء بنفسها فكل شركة تصنع أجزاء وتعتمد علي الشركات الأخري في أجزاء أخري. ولكن لا مانع بالطبع من أن نذكر أفضل عشر شركات مصنعة لالواح الطاقة الشمسية للعام الماضي ومن الجيد لك أن تتعامل معها.

 يمكنك قراءة " كيف تختار الواح الطاقة الشمسية الجيدة " لكي تتفهم معايير الأختيار بشكل أكبر.

تركيب الواح الطاقة الشمسية

تركيب الواح الطاقة الشمسية

يسأل العديد من الناس عن طريقة تركيب الواح الطاقة الشمسية. والحقيقة أن هذا السؤال في منتهي الأهمية وفي منتهي البساطة في نفس الوقت. حيث ان في مخيلة العديد من المهتمين بالطاقة الشمسية ان تركيب الواح الطاقة الشمسية هو أمر معقد ويحتاج الي متخصصين.
ونحن في هذا الموضوع سوف نحاول توضيح كيفية تركيب الواح الطاقة الشمسية من ناحية التوجيه ( التوجيه هو في اي اتجاه وبأي زاوية ميل ستقوم بتوجيه الواح الطاقة الشمسية الخاصة بك أعتمادا علي موقعك الجغرافي. ) وعليك ان تعلم انه يوجد حسابات أخري تعتمد علي وزن الألواح والأطارات المصنوعة من الصلب التي ستحتاجها لكي تحمل الواح الطاقة الشمسية دون حدوث اي اهتزاز او انهيار لها. أما بخصوص التوصيلات الكهربية الخاصة بالواح الطاقة الشمسية سنتناولها في موضوع لاحق ولكن مبدأيا فنحن تحدثنا من قبل عن مكونات انظمة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء  ويمكنك قرائتها في موضوع  الطاقة الشمسية للمنازل

من المعروف ان الشمس يتغير موقعها في السماء من ساعة الي أخري ومن يوم الي آخر ومن شهر الي شهر. وعلي الرغم من أهمية ذلك لتتابع الليل والنهار وكذلك فصول السنة ولكن هذا لا يعجب المهتمين بالطاقة الشمسية كثيرا. ويجعلنا دائما نسأل السؤال المعروف في اي اتجاه احتاج الي توجيه الواح الطاقة الشمسية الخاصة بي؟؟ دعونا نحلل هذا السؤال سويا لكي تعرف وعن فهم كيف تستطيع تحديد اتجاه الواح الطاقة الشمسية في اي مكان كنت علي سطح الكرة الأرضية.

الواح الطاقة الشمسية الجيدة

معايير أختيار الواح الطاقة الشمسية الجيدة

كلنا يخرج الي الأسواق ليشتري أحتياجاته من أكل أو ملابس أو أجهزة كهربية أو حتي أجهزة الكترونية ...وغيرها. وبالطبع ليس بالضرورة ان تصطحب معك خبير أغذية وانت تشتري الأكل أو خبير في المنسوجات وانت تشتري ملابسك او خبير الكتورنيات وانت تختار هاتفك الجوال الجديد. فكل منا يعتمد في أختياره للسلعة المناسبة له علي عدة معايير تختلف هذه المعايير باختلاف نوع السلعة والمعيار الوحيد الثابت لكل السلع هو السعر.

في الحقيقة فان منتجات الطاقة الشمسية مثلها مثل باقي السلع فليس بالضرورة ان تكون متخصص في مجال الطاقة المتجددة حتي تستطيع ان تعرف كيف تشتري الألواح الشمسية الجيدة. فالامر أشبه بأنك تبحث مثلا عن لاب توب بأمكانيات معينة وسعر مناسب وتكون الشركة المصنعة له لها اسم جيد في السوق. هذا هو كل الأمر ببساطة..



هاذي تعود لموقع http://www.arabsolarenergy.com/2014/12/solar-panels_29.html

التبريد بالطاقة الشمسية

هل يمكن فعلا ان نقوم بعملية التبريد او التكييف باستخدام الطاقة الشمسية؟

سألت عدد من الناس هذا السؤال ووجدت ان معظم الناس منهم من درس العلوم الهندسية لا يعلمون انه يوجد من التطبيقات  والمتوفرة بالفعل أنظمة تكييف وتبريد باستخدام الطاقة الشمسية أو بمعني أصح حرارة الشمس.

وسنحاول ان نعبر علي عدد من الأنظمة المتوفرة والتي اثبتت نجاح وأصبح لها شركات تنتجها حول العالم في موضوعنا هذا عن التبريد بالطاقة الشمسية.

التبريد بالطاقة الشمسية:

عندما يسأل أحد عن أمكانية توفير الكهرباء لمنزله بالطاقة الشمسية ثم يبدأ بالحديث عن أن لديه تكييفات يجد الرد المباشر :
حاول أن تلغي أحمال التكييف من علي نظام الطاقة الشمسية.
وذلك ليس تعسفا ولكن لابد ان نفهم جيدا أن أحمال التكييفات كبيرة جدا لدرجة انها وحدها قد تعادل أحمال باقي الأجهزة الكهربية الموجودة بالمنزل أو قد تزيد, فأضافة حمل التكييف علي نظام توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية سيجعلنا نضاعف نظام الطاقة الشمسية والذي هو ليس رخيص التكلفة ففي هذه الحالة ننظر للتكييف علي انه من الكماليات وليس من الأساسيات فمن غير المعقول ان ازيد من سعر نظام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء الذي ساقوم بتركيبه عشرات الآلاف من الجنيهات الأضافية لمجرد انني اريد ان أجعل التكييف يعمل بالطاقة الشمسية.
ولكن ليست هذه هي النهاية مع الطاقة الشمسية والتي تعودنا منها دائما علي الحلول المباشرة فكما تحدثنا سابقا عن تسخين المياه بالطاقة الشمسية وسخانات المياه بالطاقة الشمسية والتي تقوم بتوفير المياه الساخنة بشكل مباشر من الشمس بدون كهرباء والتي تجعلنا نستغني عن سخانات المياه الكهربائية بالمنزل.
هناك أيضا طرق للتبريد والتكييف باستخدام الطاقة الشمسية بشكل مباشر وهذا هو ما سنتحدث عنه في هذا الموضوع.

1-  Solar Absorption Technology

أو تكنولوجيا التبريد بالطاقة الشمسية بالأمتصاص وهذا النظام يعتمد علي مبدأ عمل أساسه اذابة الماء في محلول شديد الامتصاص للماء وفي الغالب يكون برومايد الليثيوم ( Lithium bromide ) ويرمز له بالرمز الكيميائي LiBr.

ودورة الامتصاص هذه تحدث داخل وحدة منفصلة يمكن تركيبها علي نظام التبريد العادي وتسمي وحدة Absorption Chiller

الصورة بالأسفل توضح دورة تكييف عادية لا تستخدم الطاقة الشمسية

التبريد بالطاقة الشمسية الان

هل يمكن فعلا ان نقوم بعملية التبريد او التكييف باستخدام الطاقة الشمسية؟

سألت عدد من الناس هذا السؤال ووجدت ان معظم الناس منهم من درس العلوم الهندسية لا يعلمون انه يوجد من التطبيقات  والمتوفرة بالفعل أنظمة تكييف وتبريد باستخدام الطاقة الشمسية أو بمعني أصح حرارة الشمس.

وسنحاول ان نعبر علي عدد من الأنظمة المتوفرة والتي اثبتت نجاح وأصبح لها شركات تنتجها حول العالم في موضوعنا هذا عن التبريد بالطاقة الشمسية.

التبريد بالطاقة الشمسية:

عندما يسأل أحد عن أمكانية توفير الكهرباء لمنزله بالطاقة الشمسية ثم يبدأ بالحديث عن أن لديه تكييفات يجد الرد المباشر :
حاول أن تلغي أحمال التكييف من علي نظام الطاقة الشمسية.
وذلك ليس تعسفا ولكن لابد ان نفهم جيدا أن أحمال التكييفات كبيرة جدا لدرجة انها وحدها قد تعادل أحمال باقي الأجهزة الكهربية الموجودة بالمنزل أو قد تزيد, فأضافة حمل التكييف علي نظام توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية سيجعلنا نضاعف نظام الطاقة الشمسية والذي هو ليس رخيص التكلفة ففي هذه الحالة ننظر للتكييف علي انه من الكماليات وليس من الأساسيات فمن غير المعقول ان ازيد من سعر نظام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء الذي ساقوم بتركيبه عشرات الآلاف من الجنيهات الأضافية لمجرد انني اريد ان أجعل التكييف يعمل بالطاقة الشمسية.
ولكن ليست هذه هي النهاية مع الطاقة الشمسية والتي تعودنا منها دائما علي الحلول المباشرة فكما تحدثنا سابقا عن تسخين المياه بالطاقة الشمسية وسخانات المياه بالطاقة الشمسية والتي تقوم بتوفير المياه الساخنة بشكل مباشر من الشمس بدون كهرباء والتي تجعلنا نستغني عن سخانات المياه الكهربائية بالمنزل.
هناك أيضا طرق للتبريد والتكييف باستخدام الطاقة الشمسية بشكل مباشر وهذا هو ما سنتحدث عنه في هذا الموضوع.

1-  Solar Absorption Technology

أو تكنولوجيا التبريد بالطاقة الشمسية بالأمتصاص وهذا النظام يعتمد علي مبدأ عمل أساسه اذابة الماء في محلول شديد الامتصاص للماء وفي الغالب يكون برومايد الليثيوم ( Lithium bromide ) ويرمز له بالرمز الكيميائي LiBr.

ودورة الامتصاص هذه تحدث داخل وحدة منفصلة يمكن تركيبها علي نظام التبريد العادي وتسمي وحدة Absorption Chiller

الصورة بالأسفل توضح دورة تكييف عادية لا تستخدم الطاقة الشمسية

اسباب تلف البطاريات في اليمن

نورد لكم في هذا المقال أهم الأسباب التي تؤدي إلى تلف البطاريات المستخدمة في منظومة الطاقة الشمسية..

 

السبب الاول

شراء بطاريات لا تصلح للطاقة الشمسية

بسبب خداع التجار والبائعين لزبائنهم وإقناعهم بان بطارية السيارة(الأسيت ) او البطارية الالكترونيه تصلح لتخزين والاستخدام للطاقة الشمسية لتصريف مالديهم من بضاعة..

هل يمكن استخدام بطارية السيارة لتخزين الطاقة الشمسية؟

في الحقيقة وبكل تأكيد لا وحتي لو أخبرك أحدهم انها ستعمل فعليك ان تعرف جيدا ان عمل البطارية لفترة مؤقتة ليس معناه نجاحها في العمل فان بطارية السيارة لو استخدمتها في نظام شمسي ستفسد بعد فترة قصير جدا سته اشهر الي سنه وبعدها تضطر الى شراء بطارية جديدة والإلكترونية اذا فرغت عدة مرات مائة بالمئة يمكن ان تنتهي وتخرب خلال سته اشهر ثم انها لن تستطيع تلبية احتياجك من الكهرباء لفترة طويلة اثناء غياب الشمس.

بطاريات السيارات الأسيت والإلكترونية مصممات لكي تعطيك كمية كبيرة من الشحنة الكهربية في فترة قصيرة وهي فترة بداية دوران المحرك ثم فورا يتم شحنها وتعويض المسحوب منها مباشره عن طريق الدينامو في السيارة.

وليست مصممة لتستخدمها حتي تفرغها الي حد ٩٠٪

علي عكس بطاريات الطاقة الشمسية المخصصة التي هي مصممة لكي يتم شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم تقوم بتفريغ شحنتها طوال الليل الى ٩٠٪

وفي الحقيقة بطاريات الطاقة الشمسية هي ما يسميه المتخصصون Deep cycle batteries او بطاريات دورة الشحن العميقة .

لذا ننصح بشراء بطاريات. ديب سايكل مثل sealed lead acidاو AGM أو بطاريات الجل gel وكلها ممتازه والأفضل الجل.

 

السبب الثاني

ربط الالواح ألى البطارية مباشره

عدم تركيب منظم الطاقة الذي يحمي البطارية من الشحن الزايد النازل من الالواح الشمسية الذي يودي الي سخونتها وتفاعلات كيمائية زائدة تقصر عمر البطارية وتلفها.

 

السبب الثالث

التفريغ السريع والتفريغ كاملا ١٠٠٪

 

يجب الاحتفاظ بنسبة ١٥٪ من الشحن فيها وعدم تفريغها الي النهاية

واهاذي هي المشاكل الذي يعنون منهاء كافة الشعب اليمني