مقدمة لتوليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة

خلفية توليد الطاقة الكهروضوئية:

سيحتل توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية مكانًا مهمًا في استهلاك الطاقة العالمي في القرن الحادي والعشرين، ليس فقط ليحل محل بعض مصادر الطاقة التقليدية، ولكن أيضًا ليصبح الجسم الرئيسي لإمدادات الطاقة في العالم.

ومن المتوقع أن تشكل الطاقة المتجددة أكثر من 30% من إجمالي مزيج الطاقة بحلول عام 2030، في حين ستشكل الطاقة الشمسية الكهروضوئية أكثر من 10% من إجمالي إمدادات الكهرباء في العالم؛ وبحلول عام 2040، ستشكل الطاقة المتجددة أكثر من 50% من إجمالي إمدادات الكهرباء في العالم. سيشكل إجمالي استهلاك الطاقة، وتوليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية أكثر من 20% من إجمالي الكهرباء؛ وبحلول نهاية القرن الحادي والعشرين، ستمثل الطاقة المتجددة أكثر من 80% من هيكل الطاقة، وستمثل الطاقة الشمسية أكثر من 60%.

هذه الأرقام كافية لتوضيح آفاق تطور صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وموقعها الاستراتيجي المهم في مجال الطاقة.

مبدأ توليد الطاقة الكهروضوئية:

الخلية الكهروضوئية هي جهاز أشباه الموصلات يتميز بخصائص تحويل الضوء إلى كهرباء، والتي تحول طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة إلى تيار مباشر، وهي الوحدة الأساسية لتوليد الطاقة الكهروضوئية.

تعتمد الخصائص الكهربائية الفريدة للخلايا الكهروضوئية على تطعيم عناصر معينة (مثل الفوسفور أو البورون) في السيليكون البلوري، مما يخلق خللًا دائمًا في الشحنة الجزيئية للمادة، مما يشكل مادة شبه موصلة ذات خصائص كهربائية خاصة.

تحت ضوء الشمس يمكن توليد شحنات حرة في أشباه الموصلات ذات خواص كهربائية خاصة، وتتحرك هذه الشحنات الحرة وتتراكم بشكل اتجاهي، وبالتالي تشكل قوة دافعة كهربائية عند كلا الطرفين، ويولد تيار عندما يتم إغلاق الطرفين بموصل.وتعرف هذه الظاهرة باسم 'التأثير الكهروضوئي'.

تكوين توليد الطاقة الضوئية:

يتكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية الموزع من مصفوفة مربعة من الخلايا الكهروضوئية (تتكون المصفوفة المربعة من الخلايا الكهروضوئية من وحدات كهروضوئية متصلة على التوالي وبالتوازي)، وعاكسات كهروضوئية، ودعامات كهروضوئية، وصناديق متصلة بالشبكة الكهروضوئية، ووحدة تحكم (اختياري)، وحزمة بطارية (اختياري) )، وكابلات التيار المتردد والتيار المستمر والمكونات الأخرى، وتوليد وبيع الكهرباء لشبكة الدولة، والحصول على إعانات الدولة المقابلة ودخل رسوم الكهرباء.

مزايا توليد الطاقة الكهروضوئية:

1. موارد الطاقة الشمسية لا تنضب، علاوة على ذلك، فإن الطاقة الشمسية موزعة على نطاق واسع على الأرض، ويمكن استخدام أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية حيثما يوجد ضوء، دون التقيد بعوامل مثل الجغرافيا والارتفاع.

2. توليد الطاقة الكهروضوئية نفسها لا يستخدم الوقود، ولا تنبعث منها أي مواد، بما في ذلك الغازات الدفيئة والانبعاثات الأخرى، لا تلوث الهواء، لا ضوضاء، صديقة للبيئة، عدم التعرض للصدمات الناجمة عن أزمات الطاقة أو عدم استقرار سوق الوقود، هو نوع جديد من الطاقة المتجددة التي هي حقا خضراء وصديقة للبيئة.

3. توليد الطاقة الكهروضوئية بدون أجزاء نقل ميكانيكية، عملية وصيانة بسيطة، تشغيل مستقر وموثوق.

4. يعمل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية بثبات وموثوقية، وعمر خدمة طويل، ويمكن أن تدوم الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلورية لمدة تصل إلى 20-35 عامًا.