الصورة: فافكو
يمكن استخدام الطاقة الشمسية للقيام بجميع أنواع الأعمال في المنزل ، من توفير الكهرباء للأضواء والأجهزة إلى تدفئة حمام السباحة أو السبا أو الدش أو الغرفة. لكن مدى جودة عمل النظام الشمسي بالنسبة لك سيعتمد على عشرات العوامل ، بما في ذلك المكان الذي تعيش فيه ، وتعرضك للشمس ، معدل الكهرباء ، ما تدفعه مقابل وقود التدفئة ، وميزانيتك والتزامك بالاعتماد على طاقة الشمس بدلاً من تيارك مقدمي.
أي قلب نشط النظام الشمسيبغض النظر عما إذا كان يوفر الكهرباء أو الحرارة ، فهو المجمع (يسمى أحيانًا لوحة أو وحدة). تعتمد الأنظمة السلبية على القوى الطبيعية للعمل ، مثل حركة الحرارة من البرودة إلى الساخنة وحقيقة ارتفاع السوائل الساخنة. على العكس من ذلك ، يتطلب النظام النشط معدات أخرى ، مثل المنافيخ والمضخات والمحولات ، لاستخدام الطاقة التي تلتقطها من الشمس.
الأنواع الشائعة للمجمعات
هناك نوعان أساسيان من المجمعات الشمسية ، الكهربائية (تلك التي تحول أشعة الشمس إلى كهرباء) والحرارية (تلك التي تحولها إلى حرارة). يوجد كلاهما عادةً على الأسطح ، على الرغم من أن المصفوفات قد تكون مثبتة على الأرض أو العمود أيضًا.
الألواح الكهربائية الشمسية (يشار إليها أحيانًا بالوحدات الكهروضوئية أو الوحدات الكهروضوئية) تتكون عادةً من خلايا شمسية - رقائق سيليكون بحجم البلاط ، سلكية ومجمعة في لوحة أو وحدة نمطية. غالبًا ما يكون لها جبيرة زرقاء أو خضراء ولكن يمكن أن تكون سوداء أيضًا. أكثر أنواع المساكن شيوعًا مجمعات الطاقة الشمسية نكون:
• الوحدات الكهروضوئية البلوريةالغالبية العظمى من مجمعات الطاقة الشمسية الموجودة في السوق. يتم تصنيعها عن طريق تقطيع سبائك السيليكون المصنوعة من الكريستال ، أو الأرغفة ، إلى رقائق ، كل منها يحمل إلكترونًا موجبًا وسالبًا. يتم توصيل الرقاقات معًا لتشكيل وحدات ووحدات يتم توصيلها معًا لتشكيل مصفوفات. عندما تصطدم الرقائق بأشعة الشمس ، يمر تيار كهربائي من جهات الاتصال الأمامية إلى جهات الاتصال الخلفية ، ويوزع الشحنة من وحدة إلى وحدة.
الإعلانات
• وحدات الأغشية الرقيقة والشرائح يتم تصنيعها عن طريق ترسيب مختلف المواد شبه الموصلة في طبقات رقيقة جدًا على ركائز مختلفة ، بما في ذلك الزجاج والبطانات المرنة. هم أيضا ينتجون الكهرباء. إذا كانت المادة شبه الموصلة محمية بالزجاج ، فإن مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة يشار إليها على أنها وحدات. عندما تحتوي المادة شبه الموصلة على غطاء واقي مرن ، فإنها تسمى شرائح.
تمثل وحدات الأغشية الرقيقة والرقائق جزءًا صغيرًا من إجمالي مبيعات الوحدات الشمسية ، ومع ذلك ، يرجع ذلك جزئيًا إلى حقيقة أنها تتطلب مساحة سقف أكبر تصل إلى أربعة أضعاف لإنتاج نفس كيلوواط ساعة / سنة انتاج. التطبيق السكني الذي جذب الاهتمام الأكبر لـ PV ذات الأغشية الرقيقة هو على خط اللحام الثابت أسطح معدنية (بين اللحامات العمودية) و القوباء المنطقية الشمسية.
المجمعات الحرارية الشمسية تستخدم لتطبيقات التدفئة ، وهي بشكل عام أكبر حجمًا ، وتقف بعيدًا عن السقف أكثر من ذلك بقليل. ومع ذلك ، هناك الكثير من الاستثناءات. تبدو بعض المجمعات الحرارية مثل الصناديق الكبيرة المسطحة أو بها خزانات أسطوانية ملحقة بها. يتكون البعض الآخر من سلسلة من الأنابيب الزجاجية الكبيرة. أكثر أنواع المجمعات الحرارية الشمسية يشمل:
• المجمعات الحرارية المسطحة، المصممة للتدفئة ، عادة ما تكون عبارة عن حاويات مستطيلة من 4 - 5 سميكة مع أغطية زجاجية في الأعلى. يوجد داخل العلبة صفيحة امتصاص سوداء مع ممرات متكاملة يتدفق خلالها سائل لسحب حرارة الشمس بعيدًا. يمكن بعد ذلك استخدام السائل المسخن للمياه المنزلية أو لتدفئة المكان. تنتقل الأنابيب عبر حاوية المجمع ، بحيث يمكن توصيلها بمجمعات إضافية بالإضافة إلى أنابيب الإمداد والعودة. السائل الذي يدور عبر المجمع هو عادة ماء أو مضاد للتجمد (جليكول) ، أو مزيج من الاثنين.
الإعلانات
• المجمعات الحرارية غير المطلية تنبثق عادةً من بوليمر أسود وتتضمن سلسلة من الأنابيب التي يمكن من خلالها ضخ السائل المراد تسخينه. المجمعات الحرارية غير المزججة مناسبة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة ، مثل تلك المستخدمة للتسخين حوض سباحة و المنتجعات الصحية.
• مجمعات الهواء الساخن تميل إلى أن تكون أكبر من المجمعات التي تسخن السائل ، وتغطي أحيانًا جدارًا خارجيًا كاملًا للمبنى. وبالتالي فهي تستخدم في كثير من الأحيان في التطبيقات التجارية. يتم تزجيج بعض مجمعات الهواء الساخن ، والتي تسمى أيضًا المجمعات "المبردة بالهواء". تستخدم هذه المجمعات لتدفئة الفضاء. لا يوجد الكثير مما يمكن أن يحدث بشكل خاطئ معهم ، لأن التجميد والسخونة الزائدة ليسا مشكلة.
كيف تعمل الأنظمة الشمسية
تقوم المجمعات الكهربائية الشمسية بتحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء ، والتي يمكن استخدامها على الفور ، أو تخزينها في البطاريات ، أو إرسالها إلى الشبكة الكهربائية. في الحالة الأخيرة ، يتلقى صاحب المنزل ائتمانًا مقابل ما يتم إنتاجه ، وبالتالي يخفض فاتورة الكهرباء. في الواقع ، تعمل شركة المرافق العامة كمخزن للكهرباء التي يتم إنتاجها خلال فترات اليوم التي لا تحتاج فيها إليها. الشبكة موجودة أيضًا كنسخة احتياطية للفترات الملبدة بالغيوم ، عندما لا تنتج الكثير الكهرباء الشمسية.
تقوم المجمعات الحرارية بتحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة. يضرب الإشعاع لوحة الامتصاص ، ويتم سحب الحرارة بواسطة السائل أو الهواء. يجب اتخاذ الترتيبات اللازمة للتعامل مع ارتفاع درجة حرارة أنظمة التبريد بالسائل ، عندما لا يكون هناك طلب على الحرارة. في حالة استخدام الماء ، يجب وضع أحكام للتجميد. يمكن استخدام الحرارة على الفور أو تخزينها لاستخدامها لاحقًا. في أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية، خزان يخزن الماء الساخن. في حالة حمامات السباحة ، يعمل المسبح كخزان تخزين.
في تسخين الفضاء الشمسي ، يمكن تخزين الحرارة في خزانات كبيرة من الماء أو في نوع من أنواع البناء ، بما في ذلك الصناديق المملوءة بالحجر. يمكن توزيع الهواء الساخن على غرف مختلفة عن طريق القنوات أو الأنابيب بنفس طريقة أنظمة التدفئة التقليدية.
الإعلانات
الإعلانات
بشكل عام ، تطبيقات تسخين المياه الساخنة المنزلية وتدفئة حمامات السباحة لها أقصر مردود (5 إلى 7 سنوات) وتتطلب أصغر الاستثمارات (3000 دولار إلى 10000 دولار قبل الحوافز). تكلفة التركيبات أقل في المناخات حيث درجات الحرارة المتجمدة ليست مشكلة. تتطلب تركيبات الطاقة الشمسية التي من شأنها تلبية جزء كبير من احتياجاتك الكهربائية استثمارات أكبر بكثير ، على الرغم من انخفاض تكاليف المكونات في السنوات الأخيرة. إذا تم ذلك أثناء البناء ، تكون التكاليف أقل بكثير.
كما أن برامج التأجير ، إذا كانت متوفرة في منطقتك ، تقلل بشكل كبير من تكلفة تثبيت النظام. تتطلب تدفئة المساحات الشمسية أيضًا استثمارًا كبيرًا ، إلا إذا كنت ترغب ببساطة في تدفئة غرفة أو غرفتين على الجانب الجنوبي من منزلك.
بغض النظر عن نوع النظام الشمسي الذي تفكر فيه ، ابدأ في الحفاظ على الطاقة الآن. يكلف إطفاء الأنوار ، والاستحمام أقصر ، و اعزل العلية والجدران أكثر مما تفعله لتثبيت مجموعة من مجمعات الطاقة الشمسية!
هل تفكر في استخدام الطاقة الشمسية لمنزلك؟ ابحث عن مقاول محترف في منطقتك ، هنا.
ملاحظة المؤلف: بالإضافة إلى كونه مساهمًا متكررًا في BobVila.com ، فإن Joe Provey هو مؤلف مشارك ، مع Everett M. حلاق حول منزلك إلى طاقة شمسية (مطبعة تونتون ، 2010)
الإعلانات
الإفصاح: تشارك BobVila.com في برنامج Amazon Services LLC Associates ، وهو إعلان تابع برنامج مصمم لتوفير وسيلة للناشرين لكسب الرسوم من خلال الارتباط بموقع Amazon.com والشركات التابعة المواقع.