إيجابيات وسلبيات الألواح الشمسية: ما تحتاج إلى معرفته قبل التثبيت

أصبحت الألواح الشمسية ذات شعبية متزايدة في العالم وفي روسيا. وهي عبارة عن خلايا ضوئية شبه موصلة تمتص ضوء الشمس وتحول الطاقة الناتجة إلى كهرباء. إذا قمت بتركيب العديد من هذه البطاريات، فسيكون أدائها كافيًا لتلبية احتياجات المنزل الخاص بأكمله. توضح المقالة إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية والخصائص التقنية وأنواع البطاريات.

التصميم ومبدأ التشغيل

قبل أن تفكر في إيجابيات وسلبيات الألواح الشمسية، عليك أن تفهم هيكلها ومبدأ عملها. المعدات الرئيسية من هذا النوع هي الخلايا ذات الخلايا الكهروضوئية. وهي متصلة بالإطار، ويوجد في الأعلى زجاج وطلاءات واقية مصنوعة من البوليمرات (أعلى وأسفل - EVA وPVC). الأساس هو الجدار الخلفي، وحتى في الأسفل يوجد صندوق اتصال وقوس يتم من خلاله تثبيت العنصر على السطح أو في مكان آخر.

الجزء الرئيسي من البطارية الشمسية هو خلية ضوئية. هذا هو الاسم الذي يطلق على لوحة رقيقة مصنوعة من مادة شبه موصلة - السيليكون، موضوعة في طبقتين. يمكن استخدام مواد أخرى بدلاً من ذلك:

• السيليكون غير المتبلور غير مكلف، ولكن كفاءته هي الأدنى بين جميع أشباه الموصلات: الكفاءة لا تزيد عن 8٪؛
• تيلورايد الكادميوم باهظ الثمن، ولكن ذو كفاءة عالية تصل إلى 11٪؛
• CIGS عبارة عن سبيكة من الغاليوم والإنديوم والسيلينيوم والنحاس بكفاءة 15٪.

كما ترون، ترتبط عيوب الألواح الشمسية بالكفاءة المنخفضة، أي بكفاءة منخفضة إلى حد ما. لكن لا ينبغي لنا أن ننسى أن الطاقة يتم إنتاجها مجانًا وبكميات غير محدودة تقريبًا. مبدأ التشغيل بسيط للغاية:

1. تسقط أشعة الشمس على سطح الخلية الكهروضوئية.
2. ونتيجة للتسخين، أي امتصاص الطاقة، فإنها تطلق الإلكترونات.
3. وتحت تأثير المجال الكهربائي، فإنها تبدأ في التحرك بطريقة منظمة، أي أنه يتم إنشاء تيار كهربائي.
4. بمساعدة العاكس، يتم تحويل التيار المباشر على الفور إلى تيار متردد، وهو أمر مطلوب لتشغيل المعدات والأجهزة المنزلية (وهذا ما يستخدم في المقابس).
5. يدخل التيار إلى الشبكة ويستخدم للغرض المقصود منه.

إيجابيات وسلبيات الألواح الشمسية

ومن الواضح أن الطاقة الشمسية لها إيجابيات وسلبيات. مزايا خلايا البطارية هذه واضحة:

• إمكانية الحصول على كهرباء مجانية بكميات غير محدودة؛
• عملية صامتة
• تركيب وصيانة بسيطة إلى حد ما؛
• عمر خدمة طويل
• لا تشغل مساحة كبيرة - علاوة على ذلك، يتم وضع البطاريات على الأسطح، ولا يتم استخدام مساحتها؛
• آمنة على البيئة بنسبة 100% - لا توجد انبعاثات أو نفايات ضارة.

ولكن هناك أيضًا عيوب واضحة لمحطات الطاقة الشمسية:

• المعدات باهظة الثمن.
• سيكون التثبيت باهظ الثمن أيضًا ؛
• تعتمد كمية الطاقة بشكل كبير على الخصائص المناخية للمنطقة، أي عدد ومدة الأيام المشمسة؛
• لإنتاج قدر كبير من الكهرباء حقًا، تحتاج إلى تثبيت عدة عناصر على مساحة كبيرة، وهذا ليس ممكنًا دائمًا.

الخصائص الرئيسية وأنواع البطاريات

وبالتالي، هناك إيجابيات وسلبيات للطاقة الشمسية.ولكن من أجل اختيار الخلية الكهروضوئية المناسبة، ستحتاج أيضًا إلى التعرف على الخصائص الرئيسية:

1. في الممارسة العملية، المعيار الأكثر أهمية هو القوة. إذا كنت تخطط لاستخدام بطارية لتوليد الطاقة للمنزل بأكمله، فأنت بحاجة إلى التفكير في الأجهزة ذات تصنيف 1000 واط أو أكثر. في أغلب الأحيان، يتم استخدام العناصر فقط لأغراض معينة، على سبيل المثال، للأجهزة المنزلية. ثم يمكنك شراء بطارية غير مكلفة بقوة 500-600 واط.
2. الكفاءة أو الكفاءة المحددة – على النحو الأمثل من 15%.
3. التسامح – الانحراف عن القوة المعلنة في كلا الاتجاهين (على سبيل المثال، ما يصل إلى 3 واط).
4. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل عادة من -45 إلى +90 درجة.
5. مستوى تدهور LID هو معدل فقدان خصائص الخلايا الكهروضوئية بسبب التآكل. على سبيل المثال، بعد 30 عامًا، قد ينخفض ​​أداء البطارية بنسبة 15-20%، وهو أمر طبيعي.
6. الحساسية لشدة الضوء - من الأفضل اختيار البطاريات ذات العناصر الأحادية البلورية.
7. يجب أن يكون الطلاء الواقي من مواد عالية الجودة، على سبيل المثال، فيلم EVA أو PET.

ومن المفيد أيضًا معرفة تصنيف الخلايا الشمسية اعتمادًا على بنية الخلية الكهروضوئية (أشباه الموصلات):

1. متعدد البلورات - يتكون من بلورات سيليكون صغيرة تتراوح كفاءتها بين 13-17٪.
2. أحادي البلورية - تصل الكفاءة إلى 20٪ أو أكثر.
3. غير متبلور - عناصر ذات سطح قابل للانحناء ولكن ذات كفاءة عالية غير كافية (تصل إلى 11٪).
4. هناك أيضًا مواد أفلام تعتمد على تيلورايد الكادميوم أو سيلينيد النحاس. كما أنها تنحني جيدًا وخفيفة الوزن. الكفاءة تصل إلى 12%.

استخدام الألواح الشمسية أمر مربح للغاية. وليس فقط في الجنوب، بل في الشمال أيضًا. الشرط الرئيسي ليس درجة الحرارة، ولكن عدد الأيام المشمسة.وبهذا المعنى، فإن استخدام مثل هذا المصدر للكهرباء هو الأكثر ربحية في مدن مثل خاباروفسك وأومسك وأستراخان. قبل الشراء، من المهم حساب الطاقة المطلوبة بدقة بناءً على أهدافك وحجم استهلاكك.