كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في المنزل

كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في المنزل تُغني عند اتباعها عن توليد الكهرباء بالطرق غير المستدامة، وتأتي تلك الوسيلة على غرار الأشعة الموجية لتحويل قوة المياه إلى كهرباء، وأيضًا مزارع الرياح الضخمة المستخدمة للغرض ذاته.

كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في المنزل

إن الطاقة الشمسية هي التي تنشأ من تفاعلات الاندماج الحراري النووي في الشمس، وتمثل الإشعاع الكهرومغناطيسي، وتعتبر من مصادر الطاقة المتجددة الأكثر شيوعًا، وهي تُستخدم في عدة مجالات منها تحلية المياه والتجفيف والطهي وكذلك التدفئة والإضاءة وأنظمة الري، وهي من المصادر النظيفة للطاقة فلا تُحدث تلوثًا، ويسهل صيانتها.. أما عن كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في المنزل فنشير إلى أنها تتم باستخدام الألواح الشمسية.

حيث إن أشعة الشمس التي تهبط على أسطح المنازل تعتبر بمثابة مصدر مجاني لتوليد الكهرباء، فقط يعتمد الأمر على استخدام لوح شمسي من أجل التقاط كمية من تلك الأشعة، مع العلم أنه يتم تركيبها من قبل متخصصين، حتى يتسنى لهم تحديد أفضل مكان لتثبيتها.

كما أنها تجعل مظهر المنزل انسيابيًا، ويجب أن تُستعمل الطاقة التي تخزنها تلك الألواح على الفور، حتى لا يتم توليد الكهرباء أكثر من استخدام المنزل، أما عن الطاقة الزائدة فيُمكن بيعها إلى مرفق الكهرباء، الأمر الذي يُخفض من الفواتير المدفوعة، وهناك حل آخر أكثر فاعلية وهو شراء بطارية منزلية فبإمكانها تخزين الطاقة إلى أن يتم استعمالها عند انقطاع الكهرباء.

كم عدد الألواح الشمسية التي أحتاجها

يجب تحديد عدد الألواح الشمسية التي تتناسب مع حجم المنزل من خلال العلم بأنماط استهلاك الكهرباء، كما أن حجم النظام الشمسي يُمكن قياسه بالكيلو واط، على أن كل كيلو واط من الألواح الشمسية سيعمل على إنتاج وتوليد ما بين 3 و5 كيلو واط من الطاقة النظيفة والمتجددة بشكل يومي، وهذا استنادًا إلى موقع المنزل واتجاه السطح.

بشكل عام عند اتباع كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في المنزل، يُمكن أن يكون عدد الألواح الشمسية التي تحتاجها لتوليد واحد كيلو واط هو 3 أو 4 ألواح، مع الأخذ في الاعتبار ما يلي:

• الاستهلاك اليومي للطاقة.
• حجم المنزل.
• مقدار مساحة السطح المتاحة.
• ساعات الشمس المشرقة.
• مواصفات الألواح الشمسية.
• الهدف من توليد الكهرباء.

مع العلم أن الألواح الشمسية تنتج أغلب طاقتها وقت الظهيرة، ويكون إنتاجها أقل في الصباح الباكر وبعد الظهر، وهذا نظرًا إلى قلة وصول أشعة الشمس إلى الألواح.

آلية عمل الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

تعمل محطات الطاقة الشمسية من خلال امتصاص الألواح الشمسية لضوء الشمس، على أن تحولها إلى كهرباء، وعندما تصطدم الفوتونات بخلية شمسية يتم فقدان الإلكترونات في الذرة، وتلك العملية تُسمى “الكهروضوئية”، والتي تكون دائرة كهربائية بربط الموجب بالسالب.. في تلك الدائرة الكهربائية عندما تتدفق الإلكترونات يتم تكوين ما يعرف بالخلايا الكهربائية التي تُشكل اللوحة الشمسية، وكلما زادت أعداد تلك اللوحات كان بالإمكان توليد المزيد من الكهرباء.

فالألواح تتكون من مجموعة من الخلايا الشمسية، على أن الخلايا بذاتها تُصنع من مواد موصلة مثل السيليكون، وتضم طبقات موجبة وسالبة، بيد أن الألواح الشمسية إن تم تركيبها في المنزل تسقط أشعة الشمس عليها ومن ثم تحولها الألواح إلى تيار كهربائي مباشر وبشكل مستمر.. حيث يتدفق التيار إلى العاكس، وهو ما يحول الكهرباء من حالة التيار المستمر إلى حالة التيار المتردد، وعليه يُمكن استخدام الكهرباء في المنزل من خلال الألواح الشمسية لتوليد الطاقة الشمسية.

اقرأ أيضًا: المحطة الشمسية مكوناتها ومبدأ تشغيلها

آليات توليد الكهرباء في المنزل

علاوة على كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في المنزل، نذكر أن هناك بعض من الطرق الأخرى التي تقوم بتوليد الكهرباء، وهي:

1- أنظمة الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح

من الممكن تحويل التدفقات المائية من خلال توربين صغير إلى كهرباء بشكل مجاني، حيث يسمح للتيار بتوليد الكهرباء في حالة امتلاك تيار قيد التشغيل في المنزل، وعلى الأغلب يعتبر نظام الطاقة الكهرومائية أفضل من النظام الهجين، لأن تدفق المياه يستمر أكثر من الرياح والشمس.

كما أن الأيام المشمسة والعاصفة يُمكنها معًا أن تولد كهرباء بشكل مثالي، بالجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية، فمن الممكن أن يكون خيارًا رائعًا لضمان توليد الكهرباء أطول وقت ممكن.

2- مضخات الحرارة الجوفية

إن درجات الحرارة تحت الأرض تعتبر الأكثر استقرارًا عن المنازل، لا سيما في فصل الشتاء، إذ يُمكن استعمال مضخة الحرارة التي تمر في جوف الأرض، ومنها تخرج الحرارة المدفونة، باستخدام أنابيب معلقة لضخ السوائل عبر القناة، ومنها تصل إلى منزلك، ثم سرعان ما تعود إلى الأرض.

لذا في المنازل يتم استخدام المبادل الحراري من الأنابيب، حتى يعمل على التدفئة المطلوبة، جنبًا إلى جنب مع استخدام الطاقة.

3- سخانات المياه بالطاقة الشمسية

إن كان نظام الألواح مكلفًا بالنسبة للبعض، فإنه يُمكن الاستيعاض عنه من خلال سخان المياه الشمسي، وهو ما يعتبر بذاته طريقة أقل تكلفة يُمكن من خلالها الحصول على طاقة، لا سيما مع امتلاك عقارات مشمسة.

كما يُمكن من خلال تلك السخانات تسخين الخزان على السطح، مما يعطي مظهر أكبر، إذ يتيح للشمس القيام بتشغيل أكبر من خزانات الطاقة.

4- توربينات الرياح

لا يُشترط تلك الموجودة في مزارع الرياح لتوليد الكهرباء، إنما يُمكن في المنزل أن تكون التوربينة عبارة عن مروحة صغيرة يتم تثبيتها في منطقة تصل إليها الرياح بقدر كافٍ، مع مراعاة التأكد من درجة أمان التوربين، على أن يتم تفقدها مع الوقت عند توليد الطاقة.

كيفية عمل الكهرباء

إن المبدأ الأساسي في عمل الطاقة الكهربائية هو أن الأسلاك النحاسية تحتوي على إلكترونات حرة، وعليه تكون كل شحنة إلكترون سالبة، ذات حركة محكومة بقوة الجذب مع الشحنة الموجبة، مع اعتبار قوى التنافر بين الشحنات.

بناءً عليه، يقوم المجال الكهربائي المحيط بالجسم المشحون بفرض القوة اللازمة على الجسيمات الأخرى مما يجعلها تتحرك، ومنها يتم إنتاج الكهرباء، ومن تلك الشحنات: الإلكترونات، البروتونات، النواة الذرية، الكاتيونات، الأنيونات، البوزيترونات.

يعتبر توليد الطاقة الشمسية أقل تكلفة من الطاقة العادية المستخرجة من المازوت والسولار والوقود، فضلًا عن كونها من أنواع الطاقة النظيفة التي لا يتبعها آثارًا ضارة على البيئة.