كيفية إنتاج الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في الأنظمة الكهربائية بالطاقة الشمسية وفقاً لنوع النظام وحجمه. ومن أهم الدوائر الكهربائية المستخدمة في هذه الأنظمة:

1- دائرة التحويل (Inverter): وهي الدائرة المسؤولة عن تحويل التيار الكهربائي الذي يتم توليده بواسطة الخلايا الشمسية من التيار المستمر (DC) إلى التيار المتناوب (AC) الذي يستخدمه المنازل والأجهزة الكهربائية.

2- دائرة المراقبة والتحكم (Control Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لرصد ومراقبة أداء النظام الكهربائي الشمسي وتعديله، وتحكم في التشغيل والإيقاف ونظام الشحن وفصل البطاريات والحماية من الأضرار.

3- دائرة البطاريات (Battery Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية التي تتم توليدها بواسطة الخلايا الشمسية، وتوفيرها للأجهزة الكهربائية والمنازل خلال فترات عدم توليد الطاقة، مثل الليالي أو الفترات الغير مشمسة.

4- دائرة التوزيع (Distribution Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لتوصيل الطاقة الكهربائية من النظام الشمسي إلى الأجهزة والأنظمة المختلفة في المنزل أو المحطة الكهربائية. ويتم ذلك من خلال استخدام الكابلات والمفاتيح والأجهزة الكهربائية المناسبة.

تشغيل دوائر كهربائية بالطاقة الشمسية يتم من خلال الاستفادة من الأشعة الشمسية لتوليد التيار الكهربائي باستخدام الخلايا الشمسية. والخطوات الأساسية لتشغيل دوائر كهربائية بالطاقة الشمسية هي:

1- تركيب الخلايا الشمسية: يتم تركيب الخلايا الشمسية على سطح معرض بشكل جيد للأشعة الشمسية مثل السطح السطح المائل أو السطح الأفقي.

2- توصيل الخلايا الشمسية: تتم توصيل الخلايا الشمسية مع البطارية أو متحكم الشحن عن طريق الأسلاك الكهربائية الموجودة داخل الدائرة الكهربائية.

3- تخزين الطاقة: يتم تخزين الطاقة المولدة من الخلايا الشمسية في البطارية ومع توفر الطاقة الشمسية يتم شحن البطارية بها.

4- تشغيل الأجهزة: بعد شحن البطارية بالطاقة الكافية، يمكن تشغيل الأجهزة الموصلة إلى الدائرة الكهربائية.

يجب متابعة مستوى الطاقة المتاحة في البطارية وتقييم طاقة الخلايا الشمسية ومعدات الشحن لضمان تشغيل الدائرة الكهربائية بشكل مستمر.

تاراسكان هي ولاية في المكسيك وتشتهر بعدة صناعات، ومن أبرزها:

1- الألبان والمنتجات الألبانية.
2- الفواكه والخضروات المجففة والمعلبة والتي تُصدَّر إلى الداخل والخارج.
3- القطن والصوف، وتصنع منها العديد من الملابس والأقمشة.
4- الكهرباء والطاقة الشمسية وتوجد فيها محطات لتوليد الكهرباء وتوليد الطاقة الشمسية.
5- السياحة والتي تستقطب العديد من السياح لزيارة معالمها السياحية الطبيعية والثقافية والتاريخية.

هناك عدة طرق لتحسين كفاءة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية في الصناعة، ومنها:

1- استخدام التقنيات الحديثة للألواح الشمسية وتحسين كفاءتها.

2- استخدام الأنظمة الذكية Smart Grids لإدارة وتحكم في توليد واستهلاك الطاقة، وذلك للحد من الفاقد الطاقة وتحسين كفاءة النظام.

3- استخدام التخزين الكهربائي للطاقة الشمسية، للسماح بتخزين الطاقة الزائدة وتأمين الإمداد الكهربائي عندما يكون الطقس غير مشمس.

4- تحسين نظام الأسلاك والكوابل لتقليل فقد الطاقة خلال نقلها.

5- تنظيم الموقع وتحديد الزوايا للألواح الشمسية للحصول على أفضل زاوية للإشعاع الشمسي.

6- توفير الصيانة الدورية للمعدات والأنظمة لضمان عملها بكفاءة وتأمين استمرارية إنتاج الكهرباء.

7- الاستثمار في مشاريع الأبحاث والتطوير لاستخدام أحدث التقنيات الفعالة في توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية.

يمكن الإشارة إلى المساهمات العلمية التالية في مجال التيار الكهربي المستمر:

– اكتشاف الفيزيائي العالم الإيطالي Alessandro Volta للتيار الكهربائي المستمر في عام 1800.
– اكتشاف الفيزيائي الألماني Georg Ohm في عام 1827 لقانون أوم الذي يصف العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في دائرة كهربائية.
– اختراع الفيزيائي الأمريكي Thomas Edison للمصباح الكهربائي في عام 1879، والذي يعمل بالتيار المستمر.
– تطوير الفيزيائي السويسري Charles Edouard Guillaume سبيكة خاصة تسمى Invar في عام 1895، والتي تستخدم في الأجهزة الكهربائية التي تحتاج إلى دقة عالية في القياسات بسبب خواصها الكهربائية والحرارية المميزة.
– اختراع الفيزيائي السلوفاكي Juraj Matula في عام 1957 لمحرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر يستخدم في الصناعات الثقيلة، ويعرف باسم محرك Matula.
– تطوير الفيزيائي الأمريكي John Bardeen في عام 1947 لـ “التأثير المتغير” الذي يحدث في بعض المواد الشبه موصلة ويستخدم لتصنيع المفاتيح الإلكترونية والمرشحات والموصلات.
– طريقة إنتاج الطاقة الكهربائية بالطاقة الشمسية، باستخدام الخلايا الشمسية التي تولد التيار الكهربائي المستمر، وهذا المجال شهد تطورًا كبيرًا في العقود الأخيرة.