جدول المحتويات
من المحتمل أنك شاهدت العديد من الخلايا الكهروضوئية وتركيبات أنظمة الطاقة الشمسية في منطقتك أو في الأخبار. هل ألهمك هذا الأمر بشراء نظام لمنزلك على الفور؟ هذا أمر مفهوم، ولكن انتظر! قبل أن تتخذ قرارك، من الضروري أن تتحقق بدقة من مزايا وعيوب أنظمة الخلايا الكهروضوئية. لحسن الحظ، سوف ترشدك هذه المقالة خلال هذه العملية.
برزت الطاقة الشمسية كحل مستدام وأكثر فعالية من حيث التكلفة للعديد من المجتمعات. وفقًا لـ حاسبة وكالة حماية البيئة لمعادلات غازات الاحتباس الحراري، فإن متوسط استخدام المنزل الذي يستخدم الطاقة الشمسية لمدة عام يعادل
- منع إطلاق 6.25 طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض.
- زراعة ما يقرب من 122 شتلة أشجار والسماح لها بالنمو لمدة 10 سنوات.
- تجنب استهلاك 4 أطنان من الفحم.
- تقليل المسافة المقطوعة بالسيارة بمقدار 18,000 ميل.
في حين أن الألواح الشمسية توفر فوائد بيئية واقتصادية كبيرة، إلا أن لها أيضًا بعض القيود. هذه العيوب ذات صلة بشكل خاص بالمباني القديمة التي قد لا تكون مناسبة بشكل مثالي لتركيبات الطاقة الشمسية.
السؤال الحاسم هو: هل تفوق مزايا الطاقة الشمسية العيوب المحتملة في حالتك الخاصة؟
سوف تستكشف هذه المقالة مزايا وعيوب أنظمة الخلايا الكهروضوئية بالتفصيل لمساعدتك في اتخاذ قرار مستنير حول ما إذا كانت الطاقة الشمسية هي الخيار المناسب لمنزلك
ما هو تعريف الخلية الكهروضوئية؟
قبل استكشاف خيارات الخلايا الشمسية، دعنا نشرح بإيجاز ما هي الخلايا الكهروضوئية. تُعرف أيضاً بالخلايا الشمسية، وهي اللبنات الأساسية للألواح الشمسية وجوهر أي نظام طاقة شمسية. تتكون كل لوحة من العديد من الخلايا الفردية
توجد ثلاثة أنواع رئيسية من الألواح الشمسية الكهروضوئية بناءً على المواد المستخدمة في خلاياها الشمسية: أحادية البلورية ومتعددة البلورات والأغشية الرقيقة. لكل نوع مزاياه وعيوبه الخاصة به
المقارنة بين الخلايا الكهروضوئية الشمسية أحادية البلورية ومتعددة البلورية والخلايا الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة
- أحادي البلورية:تُصنع هذه الخلايا من بلورة سيليكون واحدة، مما يوفر أعلى كفاءة وأفضل مظهر من بين الأنواع الثلاثة.
- متعدد الكريستالات:تتكون هذه الخلايا من أجزاء متعددة من السيليكون المصهور، وهي أقل كفاءة بشكل عام من الخلايا أحادية البلورية ولكنها أكثر فعالية من حيث التكلفة لكل لوح.
- الأغشية الرقيقة (غير المتبلورة):هذه الخلايا هي الخيار الأقل تكلفة، وعادةً ما تكون أقل تكلفة من الخلايا الأخرى بحوالي 301 تيرابايت 3 تيرابايت، ولكنها أقل كفاءة. ومع ذلك، فهي مناسبة تماماً للمناطق ذات ضوء الشمس المحدود.
فوائد الخلايا الكهروضوئية
أخضر
صديقة للبيئة
التخلص من الكهرباء
التكاليف
سهولة الصيانة
المزايا الضريبية
كسب المال
يزيد من قيمة العقار
مثالية للمجتمعات النائية
توليد فرص العمل
تكلفة أقل/كفاءة عالية
1:مصدر الطاقة المتجددة
تعمل الخلايا الكهروضوئية، المستخدمة في الألواح الشمسية للمنازل وأضواء الشوارع، على تسخير الطاقة المتجددة.
إنها حل مستدام لأنها تعتمد على الشمس، وهي مصدر طاقة لا ينضب، ولا تحتاج إلى وقود أحفوري مثل البترول أو الفحم أو الغاز الطبيعي
2:مصدر الطاقة النظيفة
تُعد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية مفيدة للغاية من بين خيارات الطاقة المتجددة بسبب إنتاجها للطاقة النظيفة.
كما أن لها تأثير بيئي ضئيل مقارنةً بمحطات الطاقة الكهرومائية والنووية وطاقة الرياح.
3:تقليل تكاليف الكهرباء
سواء كنت تقوم بتركيب الطاقة الشمسية على سطح منزلك أو مبناك، أو تستخدم إضاءة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، يمكنك تقليل فواتير الكهرباء بشكل كبير أو حتى التخلص منها.
وهذا ينطبق بشكل خاص على أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة. فمع الصيانة المناسبة، يمكن أن تدوم الألواح الكهروضوئية من 20 إلى 25 سنة، مما يوفر وفورات طويلة الأجل في تكلفة الكهرباء.
4 ：ميسورة التكلفة ومنخفضة الصيانة
يسمح التصميم الانسيابي للوحة الشمسية بانزلاق الثلج بسهولة خلال فصل الشتاء. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى التنظيف الدوري لإزالة الثلوج المتراكمة أو الحطام. تتوفر أيضًا خدمات تنظيف الألواح الشمسية الاحترافية.
نظرًا لأن أنظمة الطاقة الشمسية ثابتة، بدون أجزاء متحركة مثل المحركات أو المولدات، فهي بطبيعتها أقل عرضة للتلف.
عادةً ما تقدم الألواح الشمسية ضماناً طويل الأجل يتراوح بين 20 و30 عاماً، ويمكن أن يصل عمرها التشغيلي إلى 35 عاماً حسب جودتها. وهذا يعني أن الاعتبار الرئيسي للصيانة يصبح عمر المكونات الداعمة مثل العاكس والبطارية.
بالنظر إلى عمر العاكس من 5-10 سنوات، فمن المحتمل أن يحتاج إلى الاستبدال مرتين على الأقل خلال فترة تشغيل اللوحة. تدوم البطاريات، اعتماداً على النوع المستخدم، بشكل عام من 10 إلى 15 سنة، مما يتطلب استبدالها مرتين إلى ثلاث مرات خلال فترة تشغيل اللوحة.
5:الاستفادة من الإعفاءات الضريبية
تقدم الحكومة حوافز ضريبية لأصحاب المنازل الذين يقومون بتركيب أنظمة الألواح الشمسية. وتساعد هذه الحوافز على تعويض الاستثمار الأولي، وهو ما يمكن أن يكون رادعًا للأفراد الذين يتبنون الطاقة الشمسية.
6:توليد دخل إضافي
ولتحفيز اعتماد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، أنشأت الحكومة آليات لكسب الإيرادات أثناء إمداد الشبكة بالطاقة. من خلال برامج صافي القياس وشهادة الطاقة الشمسية المتجددة (SREC)، تعوضك شركات المرافق عن الطاقة التي تساهم بها.
لذلك، تتيح لك أنظمة الطاقة الشمسية المساهمة في الاستدامة البيئية مع توليد دخل إضافي في الوقت نفسه. وهذا يسرّع أيضاً من عائد استثمارك على مدى عدة سنوات
7:يزيد من قيمة عقارك
قد يفاجئك كم يصبح منزلك أكثر جاذبية للمشترين المحتملين - وبسعر أعلى - عندما يتضمن أنظمة الطاقة الشمسية. في الولايات المتحدة، بيعت المنازل المزودة بتركيبات الطاقة الشمسية ومعدات القياس بـ 4.11 تيرابايت 3 تيرابايت أكثر من المنازل المماثلة التي لا تحتوي على هذه الأنظمة.
8- مصدر طاقة فعال للمنازل والمناطق المعزولة
سواء كنت تقوم بالتخييم أو تعيش في مكان معزول خارج الشبكة، فإن الألواح الكهروضوئية توفر حلاً مثالياً لشحن الأجهزة المحمولة وتشغيل المعدات المختلفة.
وبالإضافة إلى ذلك، أصبحت إضاءة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية سمة قياسية في القرى النائية والمجتمعات الريفية في بلدان مثل الهند والفلبين ونيجيريا وغيرها.
ويرجع ذلك إلى سهولة تركيب هذه المصابيح وصيانتها، وغالبًا ما تتطلب فقط جهاز تحكم عن بُعد. مع تتبع MPPT، أصبح تحديد المشكلات داخل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاص بك أمرًا مبسطًا أيضًا. يمكن للتطبيقات المعاصرة الآن أتمتة الكثير من أعمال الصيانة النموذجية عن بُعد.
9. دعم التوظيف
مع ارتفاع عدد المنازل التي تختار حلول الطاقة الشمسية، أدى الطلب على إنتاج الخلايا الكهروضوئية وتوزيعها وتركيبها إلى خلق العديد من فرص العمل. يُظهر إحصاء وظائف الطاقة الشمسية أن صناعة الطاقة الشمسية توفر الآن وظائف أكثر من صناعة الفحم.
عندما تفكر في شراء ألواح الطاقة الشمسية، تذكر أن شرائك يساعد في دعم هذه الوظائف
10- مستقبل أفضل: أكثر كفاءة وأقل تكلفة وأكثر كفاءة
يتسم سوق الألواح الشمسية اليوم بتنافسية عالية، حيث يوجد عدد أكبر من المصنعين أكثر من أي وقت مضى. وقد أدت هذه المنافسة، بالإضافة إلى تزايد الطلب ووفرة المعروض، إلى انخفاض أسعار الألواح الكهروضوئية بشكل كبير. وقد شهد المستهلكون انخفاضاً في تكاليف الألواح الشمسية بمقدار 501 تيرابايت و3 تيرابايت على مدى السنوات الست الماضية.
إن السعي إلى زيادة الكفاءة بين الشركات المصنعة يعني أنه يمكن للمستهلكين أن يتوقعوا أداءً أفضل من الألواح الشمسية في المستقبل.
عيوب الخلايا الكهروضوئية
هل هناك أي مصادر طاقة متجددة مثالية تماماً؟ لسوء الحظ، حتى الألواح الشمسية لها بعض العيوب. وفي حين أنها بسيطة نسبيًا، إلا أنه من المهم الاعتراف بها. فيما يلي بعض سلبيات الألواح الشمسية التي قمنا ببحثها وتجميعها.
توليد الطاقة غير المستمر
استثمار أولي مرتفع
غير مناسب للأسطح المسطحة
الحساسية للتظليل
انعكاس التيار المستمر إلى تيار متردد
المنتجات الثانوية السامة لتصنيع الخلايا الكهروضوئية
1- توليد الطاقة المتقطعة
يتمثل أحد الشواغل الشائعة فيما يتعلق بأنظمة الألواح الشمسية في اعتمادها على ضوء الشمس. ولا يزال التصور بأن ضوء الشمس الثابت ضروري لتلبية الاحتياجات اليومية من الطاقة يشكل عائقاً أمام بعض المتبنين المحتملين. ومن المفهوم أن وجود مصدر طاقة مستقر هو مطلب أساسي.
ومع ذلك، يمكن أن يقلل الغطاء السحابي من إنتاج الطاقة الشمسية. من المهم ملاحظة أنه حتى في الأيام الأقل إشراقاً، لا تزال الألواح الشمسية تولد الطاقة حتى في الأيام الأقل إشراقاً.
ماذا يمكننا أن نفعل من أجل ذلك؟ تلتقط الألواح الشمسية الضوء المتاح، مما يزيد من مدخلات الطاقة.
أدت التطورات في التكنولوجيا الكهروضوئية إلى زيادة كفاءة تحويل الطاقة الشمسية. عند اختيار الألواح الشمسية، أعط الأولوية للنماذج التي تتراوح كفاءتها بين 15% و23% لتحسين تحويل الطاقة وضمان القيمة.
وعلاوة على ذلك، تستخدم بعض مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بطاريات ليثيوم أيون عالية السعة قادرة على تخزين الطاقة لمدة تتراوح بين يومين و7 أيام دون ضوء الشمس.
في حالات الفترات الطويلة التي لا يتوفر فيها إشعاع شمسي كافٍ بسبب سوء الأحوال الجوية، توجد حلول. ويتمثل أحد الخيارات في تركيب أنظمة شمسية بألواح قابلة للتعديل والإمالة، مما يسمح بتغيير موضعها لتقليل التظليل، خاصةً خلال فصل الشتاء. لمزيد من المعلومات، راجع مقالتنا عن أداء "هل تعمل المصابيح الشمسية في الشتاء"
2- ارتفاع التكلفة الأولية
في حين أن الاستثمار الأولي لنظام الطاقة الشمسية يمكن أن يتراوح بين 1 تيرابايت و1 تيرابايت و10,000 إلى 1 تيرابايت و20,000 تيرابايت لإعداد سكني نموذجي بقدرة 5 كيلوواط (مع ألواح تكلف 1 تيرابايت و2,000 إلى 1 تيرابايت و4,000 تيرابايت)، من المهم النظر في القيمة طويلة الأجل.
تسمح لك الطاقة الشمسية أساساً بالدفع المسبق لما يقرب من 25 عاماً من الكهرباء، مما يقلل بشكل كبير من نفقات الطاقة على المدى الطويل ويقلل من تكاليف الصيانة. مصدر الطاقة نفسه - ضوء الشمس - مجاني ولا ينضب.
وقد انخفضت تكلفة مكونات الطاقة الشمسية، بما في ذلك الألواح والبطاريات والعاكسات ومصابيح LED، بشكل ملحوظ. وتبلغ الأسعار الحالية حوالي $0.4T0.W للمشتريات واسعة النطاق و$0.9T0.W للمستهلكين الأفراد.
يمكن للحوافز الحكومية، مثل الإعفاءات الضريبية والخصومات والقروض منخفضة الفائدة، أن تعوض الاستثمار الأولي.
مع ارتفاع تكاليف الكهرباء، حتى أولئك الذين يفضلون تجنب القروض يجب أن يفكروا بجدية في التوفير على المدى الطويل وإمكانية التخلص من فواتير الكهرباء الشهرية التي توفرها الطاقة الشمسية
3- ملاءمة السقف
ليست كل الأسطح مناسبة لتركيب الألواح الشمسية. تشير الدراسات الاستقصائية في الولايات المتحدة الأمريكية إلى أن جزءًا كبيرًا من المنازل لا يمكن أن تستوعب الألواح الشمسية بسهولة. وفي حين أن بعض المنازل القديمة يمكن تعديلها لدعم الألواح الكهروضوئية، فإن البعض الآخر يمثل تحديات أكبر. فالأسقف المسطحة، على سبيل المثال، يمكن أن تعيق تساقط الثلوج والحطام، مما يجعلها أقل مثالية لتركيب الألواح الشمسية. وبالمثل، قد لا تتلقى الأسطح ذات التظليل الكبير أشعة الشمس الكافية لتوليد الطاقة بشكل فعال. كما يمكن أن تعيق العوائق مثل الأشجار أو المداخن وضع الألواح الشمسية. وفي مثل هذه الحالات، قد لا تكون الطاقة الشمسية خياراً قابلاً للتطبيق.
كيف يمكن حل المشكلة؟
الطريقة الثانية :استخدام الأقواس المائلة للتثبيت
الطريقة الثالثة :تركيب نظام مصفوفة الألواح الشمسية في مكان مفتوح وواسع
طريقة واحدة : المحولات الدقيقة وزيادة سعة الألواح ومع ذلك، توجد حلول لمواجهة هذه التحديات. وتشمل الخيارات استخدام المحولات الصغيرة، أو زيادة عدد الألواح الشمسية لتحسين نسبة التيار المستمر إلى التيار المتردد، أو استخدام ألواح شمسية عالية الكفاءة.
الطريقة الثانية :بالنسبة للأسطح المسطحة، هناك طريقة أخرى لتركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية: جعل الشركة المصنعة للألواح الكهروضوئية توفر أقواس مائلة. أثناء التركيب، قم بمحاذاة حافة الألواح الشمسية مع حافة الطنف. وهذا يسهل الانزلاق التلقائي للثلوج المتراكمة في الشتاء وأوراق الشجر والحطام في الأيام العادية
الطريقة الثالثة :تركيب نظام مصفوفة الألواح الشمسية في موقع مفتوح وواسع."
كما تظهر الصورة
4- الحساسية للتظليل
تُظهر الخلايا الكهروضوئية حساسية كبيرة للتظليل. وتعيق هذه الحساسية التحقيق الكامل لكفاءتها التحويلية وتحسينها عند وجود عوائق في الألواح.
كيف تحل المشكلة؟
الأنظمة الاحتياطية المربوطة بالشبكة يتمثل أحد الحلول في تنفيذ نظام كهروضوئي مزود بنظام احتياطي مربوط بالشبكة. يسمح هذا التكوين بالانتقال السلس إلى طاقة الشبكة عندما يكون توليد الطاقة الشمسية غير كافٍ
5- تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد
من المهم ملاحظة أن الألواح الشمسية والبطاريات تولد كهرباء التيار المباشر (DC)، في حين أن معظم الأجهزة المنزلية تستخدم التيار المتردد (AC). لذلك، يلزم وجود عاكس لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. يمكن أن يؤدي هذا التحويل إلى عدم الكفاءة، خاصة إذا كان النظام الشمسي يقع على مسافة كبيرة من نقطة الاستخدام، مما يجعل النقل بعيد المدى صعبًا.
ماذا يمكننا أن نفعل؟
تنفيذ العاكس (عند الضرورة) بعض أنظمة الطاقة الشمسية، مثل مصابيح الشوارع الشمسية المستقلة، لا تتطلب عاكسات. عادةً ما تستخدم هذه الأنظمة مصابيح LED للإضاءة، وبطاريات الليثيوم لتخزين الطاقة، والألواح الشمسية لتوليد الطاقة، وكلها تعمل على طاقة التيار المستمر. والعاكس ضروري فقط في تكوينات مصابيح الشوارع الشمسية المربوطة بالشبكة لتزويد الشبكة بالطاقة المترددة
6- التأثير البيئي للخلايا الكهروضوئية
الإنتاج يمثل تصنيع الخلايا الكهروضوئية تحديات بيئية، مما يتطلب من المصنعين تنفيذ بروتوكولات صارمة للتخلص من النفايات من المنتجات الثانوية.
تنطوي عملية الإنتاج، على عكس الطبيعة المفيدة بيئيًا للمنتجات النهائية، على استخدام مواد خطرة أثناء التصنيع وبعده.
إن تحويل السيليكون المعدني إلى بولي سيليكون يولد رابع كلوريد السيليكون، وهو مركب شديد السمية يطلق أبخرة مسببة للتآكل ويلوث الأرض.
وتستخدم عمليات التكرير الأخرى أيضاً رابع كلوريد السيليكون. ينتج عن تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع السيليكون عالي النقاء لتكوين ثلاثي كلورو السيلان، الذي يتفاعل بعد ذلك مع الهيدروجين، رابع كلوريد السيليكون السائل الإضافي.
وتستهلك العملية الكلية ما يقرب من 3 إلى 4 أطنان من رابع كلوريد السيليكون. وعلاوة على ذلك، تنبعث غازات الدفيئة مثل ثلاثي فلوريد النيتروجين وسادس فلوريد الكبريت. وقد أسفرت الممارسات السابقة للتخلص غير السليم من المواد الكيميائية من قبل مصنعي الألواح الشمسية عن أضرار بيئية كبيرة، بما في ذلك تلوث الأنهار والتربة.
الحل: الامتثال للوائح التنظيمية وممارسات التصنيع المحسنة ونتيجة لذلك، تم تطبيق لوائح بيئية أكثر صرامة على مصنعي الألواح الشمسية في مناطق مثل الصين والولايات المتحدة الأمريكية، مما يفرض إعادة تدوير المنتجات الثانوية والتخلص من النفايات بشكل صحيح. وتعد الجهود المتواصلة التي يبذلها المصنعون أمرًا بالغ الأهمية لتقليل المزيد من التأثير البيئي.
الخاتمة
نحن على ثقة من أن هذه النظرة العامة على مزايا وعيوب أنظمة الخلايا الكهروضوئية كانت مفيدة وساعدت في تحديد مدى ملاءمة حلول الإضاءة الشمسية على الأسطح والإضاءة الخارجية لمتطلباتك الخاصة.
ونظراً للأهمية المتزايدة للطاقة الشمسية كمصدر مفضل للطاقة المتجددة، فإننا نشجع على تطوير استراتيجيات تنفيذ فعالة للعقارات السكنية والتجارية.
في Bestsolarlight، نقدم مجموعة من المنتجات، بما في ذلك مصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الكل في واحد, الأضواء الشمسية الكاشفةوقابل للتعديل مصابيح شمسيةمصممة لاستيعاب مختلف أنواع العقارات. كشركة مصنعة، نقدم خيارات التخصيص لتلبية احتياجات المشروع الفريدة، مما يوفر مرونة واسعة في التصميم.
لمزيد من الاستفسارات المتعلقة بأنظمة الطاقة الشمسية والصيانة والتركيبات، ندعوك للرجوع إلى مواردنا الإضافية أو الاتصال بأفضل ضوء شمسي.
هل تريد معرفة المزيد عن الأضواء؟
هناك العديد من الأشكال المختلفة لممرات المصابيح الشمسية ومصابيح LED
