شارك
الرئيسية
3 دقائق 
تصل أشعة الشمس إلى الأرض حاملة معها كميات هائلة من الطاقة تزيد على احتياجات البشر جميعاً بأكثر من عشرة أضعاف، وبذلك فإن الشمس هي مصدر الطاقة الأكثر وفرةً على الكوكب، لذلك كان على الإنسان أن يستفيد منها لتكون البديل للوقود الأحفوري، فهي مورد متجدد ويوفّر إمداداً غير محدود من الطاقة عبر الوقت دون انبعاثات وملوثات، لتصبح الأفضل في توليد الطاقة الكهربائية. فكيف تتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية؟
ما هي الطاقة الشمسية؟
الطاقة الشمسية هي الطاقة التي تنتجها الشمس على شكل حرارة وضوء، وهي من أكثر مصادر الطاقة المتجددة والمتاحة بسهولة على كوكب الأرض لأنها متوفرة بكثرة ومجانية، وليست مملوكة لأحد محدد لذاته ليستفيد من الطاقة الشمسية بتحويلها إلى طاقة حرارية أو طاقة كهربائية.
اقرأ أيضاً: ما أنواع الطاقة الشمسية؟ وما أبرز مميزاتها وعيوبها؟
كيفية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية
كي تتحول الطاقة المنبعثة من الشمس نحو الأرض إلى طاقة كهربائية، تحتاج إلى الوسيط المتمثل بالألواح الشمسية، وذلك بعد المرور بأربع خطوات:
-
امتصاص ضوء الشمس
تتكون الألواح الشمسية من خلايا مرتبة بطريقة متسلسلة تُسمى الخلايا الكهروضوئية، تتألف كل خلية من شريحة مصنوعة من معدن شبه موصل هو السيليكون، وتُحاط بإطار معدني وغطاء زجاجي محاط بغشاء خاص وأسلاك. تمتص الخلايا الشمسية ضوء الشمس المتسلط عليها خلال ساعات النهار.
-
تنشيط الإلكترونات بالفوتونات
يجمع اسم الخلايا الكهروضوئية بين الكهرباء والضوء، فهي النقطة التي تتحول عندها الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تحتوي كل خلية شمسية على شريحة رقيقة من أشباه الموصلات مصنوعة من طبقتين من السيليكون. إحدى الطبقتين موجبة الشحنة تمنح الإلكترونات، والأخرى سالبة الشحنة تستقبل الإلكترونات فتشكلان مجالاً كهربائياً.
تُحمَل الطاقة الضوئية القادمة من الشمس على الفوتونات، وعندما تصطدم الفوتونات بالخلية الضوئية تُنشطها وتتسبب في تحرير الإلكترونات من الذرات داخل رقاقة أشباه الموصلات. تتحرك الإلكترونات خلال المجال الكهربائي المحيط بالرقاقة، ما ينتج عنه تيار كهربائي.
-
توليد التيار الكهربائي
يُسمى التيار الناتج عن تحرير الإلكترونات وحركتها بالتيار المباشر أو المستمر. في المقابل، تعمل الأجهزة الكهربائية والإضاءة في المنازل بالتيار المتردد أو المسمى بالتيار المتناوب. لذلك نحتاج إلى أداة تحول التيار المستمر إلى تيار متناوب، تسمى هذه الأداة بالعاكس. يمكن أن تجد عاكساً واحداً لمنظومة الطاقة الشمسية بأكملها، أو عدة محولات صغيرة فردية مثبتة خلف الألواح.
-
تشغيل الكهرباء
يدخل التيار المتناوب إلى لوحة المنزل الكهربائية، ومن ثم يتوزع داخل المنزل لتشغيل الأجهزة كما تُشغلها الكهرباء المتولدة من شبكة المدينة، لذلك لا يلزم إجراء أي تعديل داخل المنزل على اللوحة الكهربائية أو على الأجهزة.
في الأيام المشمسة، غالباً ما تُنتج الألواح طاقة تزيد عن حاجة المنزل، لذلك تُوصَل ببطاريات تُخزّن الفائض من الطاقة لاستخدامه ليلاً. وعندما يكون الجو غائماً، لا تصل إلى الألواح الكمية اللازمة من أشعة الشمس، لذلك تستهلك الطاقة المخزنة في البطاريات، أو يمكن الاستعانة بشبكة الكهرباء الأساسية.
اقرأ أيضاً: لماذا لم نشهد الثورة التي تعد بها مركبات البيروفسكايت في صناعة الطاقة الشمسية بعد؟
قبل تركيب الألواح الشمسية
قبل تركيب منظومة الطاقة الشمسية في منزلك للحصول على الطاقة الكهربائية ضع في حسبانك الاعتبارات التالية:
- تأكد من توفر ضوء الشمس الكافي في المنطقة التي تعيش فيها وفي منزلك. إذا كانت كمية الأشعة الشمسية غير كافية في منطقتك لن تحصل على الفائدة المرجوّة.
- يجب تركيب الألواح الشمسية على منطقة مفتوحة لا تغطيها الأشجار أو أي شيء آخر. وسطح المنزل هو أفضل مكان، يليه الفناء الخلفي.
- تحقق من أن مساحة سطح المنزل أو الفناء كافية وتتسع للألواح.
- إذا أردت تركيب الألواح على سطح المنزل تأكد من أن هيكله مناسب لحمل الألواح.
- من المهم أيضاً معرفة القوانين المحلية المتعلقة بتركيب الألواح الشمسية لتجنب الوقوع في مشكلات مع السلطات المحلية.
اقرأ أيضاً: رفع درجة الحرارة يزيد من معدل عمل الطاقة الشمسية
الأثر البيئي للألواح الشمسية
على الرغم من أن الطاقة الشمسية من أنظف مصادر الطاقة المتجددة، فإن لها بعض التأثيرات البيئية السلبية أيضاً. يتطلب تصنيع الخلايا الكهروضوئية السيليكون، وتصنيع أعداد هائلة منها يعني استنزاف هذا العنصر من الطبيعة، وإنتاج بعض النفايات. وقد يؤدي التعامل غير المناسب مع هذه المواد إلى تعرّض الإنسان والبيئة للخطر. ولأن تركيب محطات الطاقة الشمسية يتطلب مساحة واسعة من الأرض، فقد تؤثر على النظم البيئية.
اقرأ أيضاً: كيف يمكن استخدام إنترنت الأشياء لتحسين إنتاج الطاقة الشمسية ومردود توربينات الرياح؟
من ناحية أخرى، لا تلوث الطاقة الشمسية الهواء عند تحويلها إلى كهرباء بواسطة الألواح الشمسية، ولا تساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.