افتح القائمة الرئيسية

تغييرات

لا تغيير في الحجم، ‏ قبل 4 سنوات
ط
[[ملف:Parking-meter hannover 20050625 111.jpg|250px|thumb|left|أجهزة دفع رسوم المواقف مزودة بألواح ضوئية لتوليد الطاقة]]
 
'''الألواح الضوئية''' {{إنج|Photovoltaics}} أو '''طاقة ضوئية جهدية''' هي '''نظام كهروضوئي ''' يستخدم [[طاقة شمسية|الطاقة الشمسية]] لتوليد [[الطاقة الكهربائية]] بكلفة زهيدة. وقد بدأت المدن باستخدامها بصورة واسعة، خصوصا بعد ارتفاع أسعار [[النفط]] بصورة كبيرة. وتعمل على تحويل طاقة أشعة الشمس مباشرة إلى [[طاقة كهربائية]]، ويمكن تخزين الطاقة الكهربائىة الناتجة في بطاريات خاصة لاستخدامها في وقت غياب الشمس. ومن البديهي أن دولاً كالسعودية والإمارات أن تهتما بهذه التقنية للحصول على الطاقة لتوفر أشعة الشمس أغلب ايام السنة.<ref>[http://www.asharqalawsat.com/details.asp?section=6&article=474050&issueno=10785 الشرق الأوسط (وصول في 21 يوليو 2008)]</ref>
== تاريخ ==
تم اكتشاف ظاهرة [[توليد الكهرباء]] من [[الضوء]] في أوائل القرن التاسع عشر، لكن لم يتم تطبيقها بشكل فعلي حتى منتصف القرن العشرين. تم تطوير أول [[خلية ضوئية جهدية]] من أجل برامج الفضاء في [[الولايات المتحدة]]، حيث كان عدد الخلايا قليلاً ومرتفعة الثمن. وبدأ بتطوير الخلايا الكهروضوئية كمصدر للطاقة في مخابر [[الولايات المتحدة الأمريكية]] في أوائل سبعينات القرن العشرين.
 
== استخداماتها ==
يتكون النظام الكهروضوئي من مصفوفة أو عدة مصفوفات مع عدد من المكونات الأخرى، تعرف باسم "النظام المتوازن". يختلف هذا النظام بحسب التطبيق المطلوب منه، وإذا ما كان من المطلوب فقط تشغيل النظام أثناء النهار أم أثناء النهار والليل. بحيث أنه إذا كان هناك حاجة لتشغيل النظام ليلاً يجب تأمين نوع من أنظمة تخزين الطاقة لاستعمالها ليلاً.
 
الخلايا الشمسية تولد الكهرباء مباشرة من [[ضوء]] [[الشمس]] بحيث تتمكن من شحن [[بطارية]] أو [[مركم]] أو أن تزود جهازا ما بالكهرباء. وقد استخدم هذا النظام بكثافة في [[توليد الكهرباء]] في معدات كثيرة وفي [[مركبة فضائية|المركبات الفضائية]]. وفي حالة الرغبة بتوصيل نظام توليد الطاقة بهذا النظام إلى شبكة كهربائية عادية لابد من تحويل التيار الكهربائي من [[تيار مستمر]] إلى [[تيار متردد]] وذلك باستخدام عاكس كهربائي. وقد بدأ انتشار تلك التقنية في المساكن الموجودة في المناطق النائية والبعيدة عن المدن، أو مصادر الطاقة.<ref>Chavez, J.M., Richards, E. M., VanArsdall, A. “Solar Power Systems, The Engineering Handbook,Ed. Richard C. Dorf ,Boca Raton CRC Press LLC, 2000</ref>
 
الخلايا بحاجة إلى حماية من عناصر الطبيعة وتخزن عادة تحت غلاف زجاجي. وحين الحاجة إلى طاقة أكبر من قدرة الخلية الواحدة يتم توصيل الخلايا كهربائيا لتشكيل ألواح ضوئية أو شمسية. واللوح الواحد يكفي لتأمين الطاقة لجهاز هاتف واحد. ولتأمين الطاقة لمصنع أو منزل فلابد أن تنشأ مصفوفة كبيرة من هذه الألواح. وبالرغم من غلاء أسعار هذه المنظومات نسبيا مقارنة مع شبكات الكهرباء العادية، إلا أن انتشار استخدامها أخذ بالتزايد باطراد في مختلف أنحاء العالم.<ref>[http://www.aljaredah.com/paper.php?source=akbar&mlf=interpage&sid=12575 الجريدة (وصول في 21 يوليو 2008)]</ref>
 
== تكلفة ==
[[محطة توليد الكهرباء|محطات توليد الطاقة الكهربائية]] الضوئية مكلفة جدا وبالتالي فإن جميع المرافق المنشأة حتى الآن هي تجريبية، بُنيت من قبل كيانات العامة مع حوافز مقدمة من الدولة. وتستغل الألواح الضوئية كثيرا في تزويد [[قمر صناعي|الأقمار الصناعية]] و[[مسبار|المسبارات]] المرسلة إلى [[كوكب|الكواكب]] [[تيار كهربائي|بالتيار الكهربائي]] بصرف النظر عن تكلفتها الباهظة.
 
== تكامل الوحدات الكهروضوئية في المباني يقدم فوائد أخرى ==
== الظل بين صفوف الألواح الضوئية الموازية ==
وضع أسطح الألواح الضوئية في أكثر من صف متوازي، يضمن قدرا كبيرا من المرونة في تحديد مواقع الألواح الشمسية, ولكن هذا لة ميزات سلبية بالنسبة لصفوف الألواح الثانوية. من تحاليل خصائص مكونات الإشعاع الشمسي يمكن أن نرى أن ذلك الجزء من السماء الظاهر للصفوف الثانوية، هو محجوب جزئيا بسبب الصفوف الأمامية، وهذا يعني ان الالواح الضوئية تتلقى جزءا ضئيلا من الإشعاع المنتشر ولا شيء من الأشعاع المنعكس.
ومن المهم تقييم أداء الألواح الضوئية من خلال دراسة منهجية للظل التي يسمح بايجاد مواقع سليمة للصفوف وتجنب حجب بعضها البعض.
 
في الشكل التالي مُمثل الظل الناتج من سطح طولة X وميلة β
 
Dt= D1 + D2
(δm = 23,5°) يشير إلى ميل الشمس في [[انقلاب شتوي|الانقلاب الشتوي]]، حيث تكون الشمس عمودية على [[مدار الجدي]] وتكون في الحد الأدنى من الارتفاع في نصف الكرة الأرضية الشمالي.
 
لتحقيق أقصى قدر ممكن من المساحة التي تشغلها الألواح الضوئية وخفض الطاقة الضائعة الناجمة عن الميل، يجب علينا تحديد الحد الأدنى للمسافة بين الصفوف المتوازية ابتدأ من اعتبار أن الظل = صفر في الساعة 12 من يوم الانقلاب الشتوي.
من حيث المبدأ، المسافة المستخدمة = 3H
 
يجب التحقق من القيم المذكورة أعلاه عند تركيب الالواح الضوئية وفقا للصيغة المذكورة أعلاه بأخذ [[خط عرض]] موقع التركيب في الاعتبار.
 
== زاوية الشعاع الشمسي<ref>[http://www.phy6.org/stargaze/Isunangle.htm L'angolo di incidenza dei raggi solari]</ref> ==
 
''في حالة عدم وجود [[بوصلة]]، يمكن العثور على جهة الشمال ،عن طريق النظر إلى [[طحلب|الطحلب]] الذي ينمو على جذوع الأشجار، لأن [[موس|الموس]] يتجنب إضاءة الشمس المباشرة، وبما ان مسار الشمس في السماء هو نحو الجنوب، الجهة الشمالية لجذوع الشجر هي الأكثر تظليلاً.''
 
* [[ملف:Pannello-45.jpg|left|320px|(رسم 3) الألواح الشمسية التي ميلها 45 درجة تكسب كمية أكبر من أشعة الشمس]] لكسب أشعة الشمس وليس لتجنبها، الألواح الشمسية لتسخين المياه أو لتوليد الكهرباء يجب أن يتوجهوا للجنوب. وعلاوة على ذلك، يجب أن ان يكون ميلهم بزاوية حوالي 45 درجة مئوية، للتأكد أن أشعة الشمس يمكن أن تصل إلى بشكل عمودي. وبهذه الطريقة الألواح تتعرض إلى أعلى كمية من أشعة الشمس. مثلاً (رسم 3) إذا الشمس على ارتفاع أكثر من 45 درجة، لوح طوله 0.7 متر، عمودي لأشعة الشمس، يكسب نفس القدر من الضوء للوح طولة 1 متر، وضع على مستوى افقي. نفس ما يحدث لكوكب الأرض. أشعة شمس الصيف، تأتى بزاوية مائلة كثيرا بالنسبة للأفق، تُسخن التربة أكثر بكثير من الأشعة في فصل الشتاء، التي تصدم التربة بزاوية صغيرة.
 
* جاء في دراسة قامت بها المفوضية الأوروبية في [[إيطاليا]] وجدت أن مساحة الأسطح المتاحة (مع اتجاه الجنوب أو الشرق أو الغرب) تبلغ 370.000.000 متر مربع، في حين أk تبلغ الواجهات تقريبا = 200،000،000 متر مربع.
 
إذا كانت هذه المساحات مغطاة بوحدات ضوء جهدية، سيكون من الممكن إنتاج نحو 130 [[واط|تيرا واط]] ساعة TWh سنويا، أي 130 ألف مليون [[واط|كيلوواط]] في السنة وهو ما يعادل الاستهلاك السنوي من الكهرباء من جانب أكثر من 30 مليون أسرة (الاستهلاك المتوسط لكل أسرة = 4.000 كيلو واط في السنة).
 
== اقرأ أيضا ==
{{تصنيف كومنز|Solar cells}}
 
[[تصنيف:طاقة متجددة]]
[[تصنيف:تصميم بيئي]]
[[تصنيف:كهروضوئياتخلايا كهروضوئية]]
[[تصنيف:طاقة شمسية]]
[[تصنيف:طاقة متجددة]]
[[تصنيف:كهروضوئيات]]
1٬906٬796

تعديل