ما هي الطاقة الشمسية وانظمتها المختلفة؟
هل الطاقة الشمسية ضرورية؟
وكيف تفاضل بين انظمة الطاقة الشمسية المختلفة لاختيار الأنسب و الأفضل والاكثر جدوي اقتصادية طبقا" لحالتك و ظروفك؟
هل الطاقة الشمسية هى الخيار الأمثل و الأفضل دائما"؟

متى يكون اختيارك خاطئا"؟ وما هي معايير الاختيار؟

سنكون معك خطوة بخطوة لإختيار نظامك الشمسى الأفضل .......

                           

اولا:التعريف بالطاقة الشمسية؟

• تنشأ من تفاعلات الاندماج الحراري النووي التي تحدث في الشمس.
• تمثل الإشعاع الكهرومغناطيسي بأكمله (الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وموجات الراديو).

ثانيا:مزايا استخدام الطاقة الشمسية:-

• الطاقة الشمسية هي مصدر الطاقة المتجددة الأكثر انتشارًا.
• يمكن استخدام الطاقة الشمسية في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل التدفئة والطهي والتجفيف وتحلية المياه والإضاءة وانظمة الرى مصدر طاقة للمناطق النائية.
• لا تسبب أنظمة الطاقة الشمسية أي تلوث.
• لا تحتوي عادة على أجزاء متحركة ويسهل صيانتها.

ثالثا:التكنولوجيات الرئيسية لتوليد الطاقة الشمسية:-

• الطاقة الشمسية الحرارية:

تستخدم فى السخانات الشمسية، التدفئة المباشرة ، الطهي ، التجفيف ، توليد الطاقة بطريقة غير مباشرة ، الخ.

• الطاقة الشمسية الفوتوفولطية(الفوتوفولتية) او الفوتوضوئية:

   تستخدم فى توليد الكهرباء بطريقة مباشرة، و فيها تقوم الألواح الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى تيار كهربائي،  و سنتكلم عن انظمتها بإستفاضة.

  وسوف نخص بالحديث الانظمة الفوتوفولتية ذات الاستخدام المنزلي او التجاري المحدود التي تهم الشريحة الاكبر من المستخدمين العاديين.

• انظمة طاقة شمسية متصلة بالشبكة الحكومية:

يتم تغذية الطاقة المتولدة من الألواح مباشرة إلى شبكة الكهرباء العمومية و/ او الأحمال الكهربية  عن طريق عاكس(انفرتر).

 شبكة الكهرباء العمومية فى هذا النظام أمر لا بد منه.  

المكونات الرئيسية للنظام:

• الألواح الشمسية: تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى تيار مستمر.
• هياكل معدنية لحمل الألواح الشمسية
• عاكس(انفرتر): يحول خرج الألواح الشمسية(التيار المستمر) إلى تيار تيار متردد للأجهزة المنزلية أو يتم إعادته إلى خط شبكة الكهرباء.
• الحمل الكهربى: الأجهزة الكهربائية المتصلة بنظام الطاقة الشمسية مثل الأضاءة ، الراديو ، التلفزيون ، الكمبيوتر ، الثلاجة ،.. إلخ.

ملحوظة:

• هذه المحطات لا تحتوى على بطاريات لتخزين الطاقة الكهربية فهى تعمل على توليد الطاقة نهارا فقط وإمداد الشبكة الحكومية بالكهرباء ونظرا لتغير الطاقة المتولدة من هذه المحطات طوال فترة النهار لا يتم توصيلها مباشرة بالأحمال .
• يتم فصل الطاقة المولدة من الألواح الشمسية فى حالة انقطاع الكهرباء الحكومية.

ويكون الاتصال بالشبكة على النحو التالى :-

    أ – الجهد المنخفض ( 220 فولت 50 هيرتز – 380 فولت 50 هيرتز )

   كما فى حالة التركيب فوق أسطح المنازل والمباني ، لا توجد حاجة الى تركيب محولات رفع الجهد

 يمكن توضيح الحالات الثلاثة التالية أثناء النهار :-

1 – الطاقة الكهربية المتولدة من المحطة تعادل الطاقة المطلوبة للأحمال ( حالة تعادل )

2 – الطاقة المتولدة أكبر من الطاقة المطلوبة للأحمال ( المحطة الفوتوفولتية تعطى طاقة كهربية للشبكة الحكومية )

3 – الطاقة المتولدة أقل من الطاقة المطلوبة للأحمال ( الشبكة الحكومية تعطى طاقة كهربية للأحمال )

وفى أثناء الليل تقوم الشبكة الحكومية بتزويد الأحمال بالطاقة الكهربية المطلوبة 

ب – الجهد المتوسط – الجهد العالى أو أية جهود متاحة بالشبكة الحكومية ( 11 كيلو فولت 50 هيرتز – 20 – 66 .......الخ )

ما هي آليات عمل هذه المنظومة؟

يوجد مجموعة من الآليات لإنشاء مشروعات الطاقة الشمسية  ذات الاستخدام المنزلي او التجاري المحدود التي تهم الشريحة الاكبر من المستخدمين العاديين، وتشمل الآتي:

• تعريفة التغذية(Feed In Tariff) : هي آلية لتشجيع إنتاج الكهرباء من مصادر متجددة بحيث تقوم شركات الكهرباء بشراء الطاقة المتجددة من منتجيها بسعر معلن مسبقا يحقق عائد جاذب للإستثمار من خلال إتفاقيات شراء طاقة طويلة الأجل لمدة 25 عام للطاقة الشمسية، وهي تختلف باختلاف التكنولوجيا المستخدمة وسعة المحطة وموقعها. هذا و قد تم الغاء العمل بهذه الآلية فى مصر.
• صافى القياس (Net Metering): هى آليه تقوم فيها شركة توزيع/ نقل الكهرباء بتركيب عداد ثنائى الإتجاه اللازم لتبادل و إستخدام الطاقة الكهربائية المنتجة من الطاقة الشمسية، و هذه هى الآلية المستخدمة حاليا" فى مصر.

• انظمة طاقة شمسية غير متصلة بالشبكة(منفصلة عن الشبكة) الحكومية:

                يتم تغذية الأحمال بالطاقة الشمسية فى حالة عدم توافر شبكة الكهرباء.

المكونات الرئيسية للنظام:

• الألواح الشمسية: تقوم بتحويل ضوء الشمس إلى تيار مستمر.
• هياكل معدنية لحمل الألواح الشمسية
• منظم شحن: ينظم الجهد والتيار القادم من الألواح الشمسية المتجه إلى البطارية ويمنع الشحن الزائد ويطيل عمر البطارية.
• عاكس(انفرتر): يحول خرج الألواح الشمسية(التيار المستمر) إلى تيار متردد للأجهزة المنزلية .
• البطاريات: تخزن الطاقة لتزويد الأجهزة الكهربائية عندما يكون هناك طلب.
• الحمل الكهربى: الأجهزة الكهربائية المتصلة بنظام الطاقة الشمسية مثل الأضاءة ، الراديو ، التلفزيون ، الكمبيوتر ، الثلاجة ،.. إلخ.

ملحوظة: هذه المحطات تقوم بتغذية الأحمال بالطاقة الكهربية المطلوبة طوال ساعات الليل والنهار دون الاعتماد على الشبكة الحكومية ويمكن زيادة السعة الخاصة بالبطاريات للتغلب على فترات عدم سطوع الشمس فى بعض أيام الشتاء لتغذية الأحمال.

• انظمة طاقة شمسية هجينة:

عندما يتم دمج مصدر طاقة آخر او اكثر (كالكهرباء الحكومية، مولد الكهرباء"ديزل"، رياح، ......)  في نظام الطاقة الفوتوفولطية ، يطلق عليه نظام هجين.

أمثله لبعض الأنظمة الهجينة:

• محطات متصلة بالشبكة الحكومية ذات طاقة احتياطية عندما يتم تخزين الطاقة المولدة من الألواح الشمسية التي لا يتم استخدامها بواسطة الأحمال في البطاريات أو تتم إعادتها إلى الشبكة، و يتم استخدامها فى حالة انقطاع الكهرباء الحكومية.
• محطات غير متصلة بالشبكة الحكومية ذات طاقة احتياطية عندما يتم تخزين الطاقة المولدة من الألواح الشمسية في بطاريات تخزين، و يتم استخدامها فى حالة انقطاع الكهرباء الحكومية.
• محطات غير متصلة بالشبكة الحكومية مع مولد كهربائى احتياطي عندما يتم الإعتماد على الطاقة الشمسية كمصدر رئيسى و فيه يتم  تخزين الطاقة المولدة من الألواح الشمسية في البطاريات، و فى حالة عدم وجود طاقة كافية فى الألواح او البطاريات لتشغيل الحمل، يتم استخدام المولد الكهربائى كإحتياطى لتوليد الكهرباء اللازمة و شحن البطاريات.
• محطات غير متصلة بالشبكة الحكومية مع طاقة الرياح عندما يتم الإعتماد على الطاقة الشمسية و طاقة الرياح كمصدر رئيسى و فيه يتم  تخزين الطاقة المولدة من الألواح الشمسية و توربينات الرياح في البطاريات، وفى حالة اهمية الأحمال الكهربية و لضمان عدم انقطاع الكهرباء عنها ، يتم استخدام المولد الكهربائى كإحتياطى لتوليد الكهرباء اللازمة و شحن البطاريات.

تطبيقات الطاقة الشمسية الفوتوفولطية

و هى تطبيقات اثبتت كفاءة و جدوى اقتصادية تصلح لإستخدامات معينة.

 من افضل تطبيقات الطاقة الشمسية و فيه يتم تحويل الكهرباء من الألواح الشمسية الى موتور الرى بدون استخدام بطاريات تخزين، عن طريق عاكس(انفرتر) لتغذية مواتير الرى، و يتم تخزين فائض الإنتاج فى خزان مياه.

حيث ان تخزين المياه فى خزان افضل و اوفر من تخزين الكهرباء بالبطاريات.

 و فيه يتم استخدام الطاقة الشمسية الضوئية  بديل للطرق التقليدية مثل مولد الديزل.

لقراءة  مقال: الرى بالطاقة الشمسية مقابل مولدات الديزل،، دراسة جدوى بالأرقام من   هنا:

http://solarmarketegypt.com/ar/articles/%20مقارنة-بين-تشغيل-طلمبة-20-حصان-بالطاقة-الشمسية-مقابل-مولد-الديزل

• اعمدة انارة بالطاقة الشمسية: هى عبارة عن نظام منفصل عن الشبكة.

و هي تتكون من  ألواح شمسية مركبة  على عامود الإنارة. تقوم الألواح الشمسية بشحن بطارية قابلة لإعادة الشحن عن طريق منظم شحن (يتم وضعهم داخل صندوق – اعلى او اسفل العامود- لحمايتهم من السرقة، الأمطار..)، والذي يقوم بتشغيل كشافات  LED خلال الليل.

تستخدم اعمدة الإنارة بالطاقة الشمسية عادة بالطرق الجديدة التى لم يتم مد كابلات كهرباء به او لا يوجد بها مصدر كهرباء، اما الأعمدة الموجودة و التى يوجد بها كابلات كهرباء موجودة فلا يفضل استخدام الطاقة الشمسية بها و يفضل تغيير الكشاف الموجود بكشاف LED لتوفير الطاقة.

• محطات طاقة شمسية للمنازل: و تكون فوق اسطح المنازل او تكون متكاملة او مدمجة مع المنزل، و قد تكون متصلة بالشبكة (يتم ربطها على الجهد المنخفض)، منفصلة عن الشبكة أو قد تكون محطة هجين و سنتكلم لاحقا متى نستخدم كل نوع من الأنواع السابقة.

• محطات طاقة شمسية للمبانى: و غالبا ما تكون مبانى لشركات خاصة او حكومية، مجمعات تجارية او مصانع، و غالبا ما تكون محطة متصلة بالشبكة (يتم ربطها على الجهد المنخفض).

• محطات كبرى للطاقة الشمسية: هى محطات استثمارية كبيرة و يتم تنفيذها على مسطحات ارضىة بمساحات واسعة والتي تفضل أن تكون قريبة من محطات محولات الشبكات الحكومية حيث يساعد ذلك فى تقليل تكلفة كابلات الربط الكهربي بين المحطة الشمسية والشبكة الحكومية ، و يتم تنفيذ هذه المحطات عن طريق الدولة ذاتهاحيث تقوم بطرح مناقصات بنظام البناء و التملك و التشغيل (BOO) و التعاقد على شراء الكهرباء المنتجة من المحطة لمدة 20 سنة بالسعر الذى تنتهى اليه المناقصة، او عن طريق مستثمر يقوم ببيع الكهرباء المنتجة للدولة او للمستهلكين مباشرة  و يتم ربطها على الجهد المتوسط او الجهد العاالى.

وفى هذه المحطات يتم أمداد الشبكة الحكومية طوال فترة النهار بالطاقة الكهربية المتولدة من المحطة الفوتوفولتية أما أثناء الليل فتقوم الشبكة الحكومية بتزويد المحطة بالطاقة المطلوبة لتغذية المذبذبات والإنارة وغيرها.

• تطبيقات اخرى لإستخدام الطاقة الشمسية: و هى غالبا" انظمة غير متصلة بالشبكة الحكومية.

• محطات تحلية المياه بالطاقة الشمسية.

• تشغيل محطات الإتصالات بالطاقة الشمسية.

• تشغيل إشارات السكك الحديدية و اشارات المرور بالطاقة الشمسية.

• تشغيل الإعلانات بالطاقة الشمسية.

الي هنا ينتهي الجزء الاول من المقال والذي عرضنا فيه تعريف وشرح الانظمة والتطبيقات المختلفة لأنظمة الطاقة الشمسية.

في الجزء الثاني بإذن الله سوف نناقش بشكل اكثر تفصيلا متي يكون اختيارك لكل نظام بعينه صحيح او خاطئ بناءا علي تحليل الجدوي الاقتصادية واحتياجات العميل.

لقراءة الجزء الثانى: http://www.solarmarketegypt.com/ar/articles/دليلك-للإختيار-بين-انظمة-وتطبيقات-الطاقة-الشمسية-2  

"اقرأ أيضا"

مقال تركيب محطات الطاقة الشمسية للمنازل والمزارع والمنشآت الصناعية ، دليل شامل خطوة بخطوة (1)

 لإضافة طلب (توريد وتركيب/صيانة) (محطة طاقة شمسية/ سخانات شمسية/ انفرتر) اضغط هنا