استخدام الطاقة الشمسية في المنازل

انظمة الطاقة الشمسية للمنازل:
حينما نقول تعبير " الطاقة الشمسية للمنازل " فاننا نعني بذلك كل التطبيقات التي تستطيع ان تحول الطاقة الشمسية الي اي شكل من اشكال الطاقة التي تلبي احتياجاتنا اليومية داخل المنزل.
هذه التطبيقات قد تكون انظمة الألواح الشمسية الفولتوضوئية ( Photovoltaic systems) او قد تكون سخانات شمسية لتسخين المياه او حتي قد تكون انظمة تبريد او تدفئة بالطاقة الشمسية او انها قد تكون حتي طهو الطعام بالطاقة الشمسية وكل ما قد يرد في ذهنك من تطبيقات الطاقة الشمسية الكهربية المختلفة داخل المنزل.
ولكن بما اننا قد تعودنا ان الكهرباء تستطيع ان تلبي لنا جميع الاحتياجات التي نريدها داخل المنزل فان اول ما يرد في ذهن من ليس له خلفية عن الطاقة الشمسية حينما نقول مصطلح " الطاقة الشمسية للمنازل " هو هذه الصورة التي بالأعلي وهي صورة منزل يلبي احتياجاته من الكهرباء بالطاقة الشمسية عن طريق نظام الألواح الشمسية الفولتوضوئية " Photovoltaic system "
لذلك فاننا في هذا الموضوع سنتحدث عن انظمة الطاقة الشمسية للمنازل لتوليد الكهرباء " Photovoltaic systems " محاولين تبسيط الموضوع للأجابة عن تساؤلات شخص عادي يريد ان يعرف ما سيحتاجه لتوفير احتياجات منزله من الكهرباء بالطاقة الشمسية وتكلفتها المبدئية وغيرها من التساؤلات.
" تستطيع ان تعلق علي الموضوع باي تساؤل يرد في ذهنك ولم نذكره في هذا الموضوع وسنجيب عليك بكل سرور "

ان كنت تفكر جديا في تشغيل منزلك بالطاقة الشمسية : فمن الطبيعي ان اول تساؤل لديك هو: ما هي تكلفة الطاقة الشمسية للمنازل وما هي المساحة التي احتاجها ؟؟
بالطبع نعلم ان هذا هو أهم سؤال يدور في ذهنك وقد تكون قرأت كثيرا وسمعت كثيرا ولكنك حتي الآن لم تصل الي شخص يخبرك بشكل مبسط كيف تعرف التكلفة المبدأية لاستخدام الطاقة الشمسية للمنازل. ولقد تركنا اجابة هذا التساؤل في آخر الموضوع نظرا لأهمية ان تفهم العديد من الامور أولا قبل ان نجيبك عليه. فتابع معنا ولا تتسرع فالأمر يحتاج الي القليل من الهدوء والصبر.
"تستطيع الآن ان تقوم لتحضر لنفسك كوب من الشاي ثم تأتي لتحتسيه وانت تتابع معي وتركز في كل ما أقول لتفهم الأمر جيدا ثم يسعدني ان تترك تعليقا باي تساؤل تريده ^_^ "

الطاقة الشمسية الفولتوضوئية للمنازل لتوليد الكهرباء ( Photovoltaic Systems ) :

انظمة الطاقة الشمسية للمنازل من هذا النوع هي عبارة عن تكنولوجيا تقوم بتحويل اشعة الشمس الساقطة علي الألواح الفولتوضوئية الي طاقة كهربية تستطيع ان تستخدمها لتلبية احتياجاتك داخل المنزل أو حتي جزأ منها وهذا يعتمد علي حجم النظام نفسه ومدي استهلاكك للكهرباء وموقعك الجغرافي علي الخريطة فشدة الاشعاع الشمسي يختلف من بلد الي اخري وحتي من مدينة الي أخري وأعتقد اننا في عالمنا العربي لايجب ان نقلق اطلاقا من موقعنا الجغرافي علي الخريطة فجميع البلاد العربية بفضل الله غنية بالطاقة الشمسية.

مكونات انظمة الطاقة الشمسية الفولتوضوئية للمنازل : Photovoltaic System Components

1- الألواح الشمسية Solar Panels :

الالواح الشمسية هي تعتبر العنصر الرئيسي والأساسي في انظمة الطاقة الشمسية للمنازل حيث انها هي التي تكمن فيها تكنولوجيا تحويل الطاقة الضوئية الي طاقة كهربية. واللوح الشمسي كما هو واضح في الصورة عبارة عن مجموعة من الخلايا الشمسية المتصلة مع بعضها بالتوالي او بالتوازي وموضوعة في اطار واحد اما اذا تم وضع مجموعة الواح في اطار واحد كبير فتسمي "  مصفوفة " كما في حالة المشاريع الضخمة ومحطات توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية.

أما بخصوص انواعها : فيمكن تقسيمها الي ثلاثة انواع من حيث طريقة التصنيع كل منها له سعره وله كفائته وهذه الانواع هي :
Monocrystalline و polycrystalline و thin film وبالطبع هذه الانواع لا يعلمها الكثير ولا يستطيعون التفريق بينها. فكل منهم له سعره وله كفائته وله استخداماته وعلي اي حال سنفرغ لانواع الألواح الشمسية موضوعا خاصا فيما بعد. وكمعلومة مبدأية " معظم الشركات العربية تستورد النوع الأول poly نظرا لانه يعتبر ارخص في السعر ولكنه اقل في الكفائة من ال mono "

وجميع هذه الأنواع تنتج تيار مستمر طبعا وتذكر هذه المعلومة جيدا.

2- أطار التثبيت:
وهو الاطار الذي سيتم تثبيت الألواح الشمسية عليه ولكن ما أهمية الحديث عنه ؟؟
بالطبع له أهمية كبيرة في تحديد المساحة والمكان وزاوية الميل اعتمادا علي وضع المنزل والمكان الجغرافي وعوامل اخري كثيرة وسوف نفرغ له أيضا موضوع خاص به فيما بعد بعنوان " تثبيت الواح الطاقة الشمسية "

3- منظم الشحن:
بكل بساطة وظيفته تنظيم الجهد والتيار الداخل الي البطارية حتي نحافظ عليها من التلف " كشاحن بطارية المحمول مثلا "

4- البطاريات:
بالطبع بطاريات الطاقة الشمسية هدفها الرئيسي هو تخزين الطاقة الكهربية لكي نستخدمها في الاوقات التي لا تكون الشمس ساطعة فيها كالليل مثلا. ومعظمها تكون بجهد 12 فولت
حينما ينظر الي شكلها اي شخص عادي يظن ان باستطاعته استخدام بطارية السيارة بدلا منها وهذا بالطبع لا يصح لانها بطاريات من نوع دورة الشحن العميق أي انها يمكنها ان تفرغ 80% من شحنتها الكهربية دون ان تفسد. أما بطارية السيارة فستفسد من أول يوم تشغيل. " بالطبع اعلم ان هناك من سيكون له تعليق علي هذا الأمر بان نجعل فصل البطارية عند قيمة تفريغ تعادل نظام فصلها داخل السيارة ولكنك بالطبع بذلك ستستطيع استخدام الطاقة في الليل ساعة علي الأكثر ثم تهدر كل هذا الكم من الطاقة التي جمعتها خلال النهار " ولا نريد ان ندخل في جدالات جانبية.

5- محول التيار Inverter :
أتذكر حينما تحدثت عن الألواح الشمسية وقلت لك تذكر جيدا معلومة انها تنتج تيار مستمر؟
ولكن جميع الاجهزة الكهربية التي بداخل المنزل تعمل بتيار متردد وهنا تأتي وظيفة محول التيار أو الانفرتر.
فهو الذي يقوم بتحويل التيار من مستمر الي متردد وينظم الجهد الخارج ليتماشي مع نظام الاجهزة الموجودة في المنزل.
وهو يعتبر أغلي قطعة في هذه المجموعة.
وهنا نكون قد انهينا الحديث عن مكونات انظمة توليد الكهرباء ب الطاقة الشمسية للمنازل . وننتقل الي نقطة اخري .....

أنظمة توصيل الطاقة الشمسية للمنازل :

يمكن تقسيم انظمة توصيل الطاقة الشمسية للمنازل الي طريقتين رئيسيتين للتوصيل اولهما هو النظام الفردي وهو يعني ان النظام غير متصل بشبكة الكهرباء العمومية. اما النظام الآخر فهو النظام المتصل بالشبكة العمومية للكهرباء. وسنتحدث ع الأثنين الآن.

 

1- النظام الفردي:

نظام الطاقة الشمسية للمنازل الفردي كما هو واضح بالشكل يعمل بدون ان يتصل بشبكات الخط العمومي للكهرباء ويتطلب هذا النظام وجود بطاريات لتخزين الطاقة الكهربية الزائدة عن الاستخدام لاستخدامها في الليل.  وهذه هي الانظمة المنتشرة لدينا حتي الآن 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 يعمل علي خط الكهرباء العمومي.

2- النظام المزدوج أو المتصل بالخط الأرضي

 

في هذه الحالة 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 بنظامك الشمسي الي مصلحة الكهرباء. ولكن يجب ان تكون سياسة الدولة تعمل بهذا النوع من العدادات حتي تستطيع تركيبه فمعظم الدول حتي هذه اللحظة في العالم العربي لم تتفهم هذا الأمر بعد. ومن مزايا هذا النظام انه لا يوجد فيه بطاريات ولا منظم شحن كما انه لا يوجد طاقة مهدرة. 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 اشعة الشمس التي لم تستغل.

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

 

أعتقد انك الآن جاهز لتعلم كيف تعرف التكلفة المبدأية لتشغيل منزلك بالطاقة الشمسية ولقد أفرغنا لهذه النقطة موضوع مستقل بعنوان " حساب تكلفة الطاقة الشمسية للمنازل " يمكنك قرائته الآن بعد ان فهمت أساسيات الطاقة الشمسية للمنازل.