الفرق بين أنظمة الطاقة الشمسية النشطة والسلبية

ما هي الطاقة الشمسية؟

هي عبارة عن الطاقة التي يتم تسخيرها عادةً من ضوء الشمس لتوليد الكهرباء، حيث يمكن إنتاج الكهرباء من خلال تركيب الألواح الشمسية أو الكهروضوئية فوق المباني أو الشركات أو المساكن، كما يمكن الأستفادة من هذه الطاقة (الكهرباء) لتشغيل بعد الأدوات الكهربائية ولتسخين المياه وما إلى ذلك، وايضاً فإن الطاقة الشمسية مصدر متجدد وهذا يعني أنها لا تنضب في المستقبل، وهي أكثر اشكال الطاقة استدامة ونظافة على عكس الوقود الأحفوري.

كيف تعمل الطاقة الشمسية؟

أصبحت الألواح الشمسية على الأسطح أكثر شيوعاً في الواقع في عام 2015، حيث ذكرت جمعية صناعات الطاقة الشمسية (SEIA) أنه تم تركيب 66.440 نظاماً شمسياً في المنازل خلال الربع الأول من العام، ولكن كيف تحول هذه الألواح الشمسية ضوء الشمس إلى كهرباء لتدفئة المنازل أو لتشغيل الأجهزة الكهربائية؟

في الأساس تتكون كل لوحة من خلايا شمسية تتكون من رقاقات من أشباه الموصلات من السيليكون، والتي عندما تصطدم بأشعة الشمس ينتج عنها ما يسمى بتأثير الطاقة الكهروضوئية (PV) الذي يحول فوتونات الشمس مباشرة إلى كهرباء، ولكن إذا كنا قلقين بشأن كيفية عمل هذه العملية في الليل بعد اختفاء الشمس فلا داعي للذعر، فالألواح الشمسية تخزن الطاقة الإضافية التي يتم التقاطها خلال النهار للاستفادة منها حتى في الليل أو في يوم غائم.

ما هو الفرق بين الأنظمة الشمسية النشطة والسلبية؟

بشكل عام أن المشكلة التي يواجهها الكثير من الناس عندما قرروا استخدام الطاقة الشمسية هي أنهم لا يعرفون من أين يبدؤون، وعلى الرغم من أن أنظمة الطاقة الشمسية ليست مفهوماً جديداً إلا أنها أصبحت مؤخراً موضوعاً شائعاً في وسائل الإعلام.

– فيما يلي كل ما نحتاج إلى معرفته حول أنظمة الطاقة الشمسية النشطة والسلبية:

أنظمة الطاقة الشمسية النشطة:

تعتمد إعدادات الطاقة الشمسية النشطة على مصادر الطاقة الخارجية أو الأنظمة الاحتياطية مثل المشعات والمضخات الحرارية لالتقاط وتخزين الطاقة الشمسية، ثم تحويل هذه الطاقة إلى كهرباء، واعتماداً على مدى تعقيد التصميم يمكننا تدفئة أو تبريد المنازل أو توفير الطاقة لحي بأكمله.

وايضاً تستخدم أنظمة التدفئة الشمسية النشطة الطاقة الشمسية لتسخين سائل سواء كان سائلاً أو هواءاً، ثم نقل الحرارة الشمسية مباشرةً إلى المساحة الداخلية أو إلى نظام تخزين لاستخدامها لاحقاً، وإذا لم يتمكن النظام الشمسي من توفير تدفئة كافية للمساحة فإنه يوجد نظاماً إضافيًا يوفر الحرارة الإضافية، وغالباً ما يتم استخدام الأنظمة السائلة عند تضمين التخزين، وهي مناسبة تماماً لأنظمة التسخين المشعة والغلايات المزودة بمشعات الماء الساخن وحتى المضخات الحرارية والمبردات بالامتصاص.

– تشمل أنظمة الطاقة الشمسية النشطة الميزات والعيوب التالية:

المزايا:

  1. تتكون المجمعات من الألواح الكهروضوئية المسطحة، والتي عادة ما تكون مثبتة وثابتة، وفي التصميمات المتقدمة غالباً ما تكون اللوحات متصلة ببعضها البعض لتشكيل وحدات.
  2. تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية السوائل أو الهواء كموصلات لتخزين الطاقة وتحويلها، حيث تُعرف تلك التي تستخدم السائل باسم المجمعات المائية، بينما تسمى تلك التي تحتوي على الهواء مجمعات الهواء.
  3. تعتبر الموصلات السائلة أكثر شيوعاً من تلك التي تعتمد على الهواء، حيث يكون السائل أكثر كفاءة بشكل عام في توصيل الحرارة (على الرغم من أن الأنظمة الشمسية القائمة على الهواء لها ميزة – عدم التجميد).

العيوب:

  1. المعدات المطلوبة باهظة الثمن.
  2. يمكن أن تكون صيانة المعدات ثقيلة على جيوبنا أيضاً.
  3. السوائل التي تخزن الحرارة في الألواح الشمسية لديها القدرة على إطلاق السموم في الهواء.

أنظمة الطاقة الشمسية السلبية:

تعتمد الألواح الشمسية السلبية بشكل كبير على تصميم وبناء المنازل، حيث تستخدم أنظمة الطاقة السلبية طاقة الشمس لأغراض التدفئة والتبريد، وهي على عكس الأنظمة الشمسية النشطة التي تعمل فيها الأنظمة المنفعلة دون الاعتماد على الأجهزة الخارجية بل أنها تعمل كما هو الحال في البيوت الزجاجية ومقصورات التشمس الاصطناعي وغرف التشمس التي تلتقط فيها الطاقة الشمسية أشعة الشمس من خلال النوافذ الزجاجية التي تمتص الحرارة وتحتفظ بها.

وايضاً تعتمد المجمعات السلبية على قوانين الديناميكا الحرارية التي تنقل الحرارة من الأسطح الأكثر دفئاً إلى الأسطح الأكثر برودة، كما يعتمد النجاح الكلي للنظام الشمسي السلبي على توجهه العام والكتلة الحرارية لجدرانه، وإنها لفكرة مثيرة للاهتمام أن نستثمر في أنظمة الطاقة الشمسية السلبية إذا كنا نبحث عن دعم مشروع صغير، وأن أنظمة الطاقة الشمسية السلبية مستقلة عن جميع الأجهزة الخارجية.

– تشمل الأنظمة الشمسية السلبية هذه الميزات والعيوب:

المزايا:

  1. بدلاً من استخدام الألواح الكهروضوئية تعتمد المجمعات السلبية عادةً على النوافذ المواجهة للجنوب لتحويل الأشعة إلى ضوء الشمس.
  2. يعتمد تصميم المجمعات الشمسية السلبية على قانون الديناميكا الحرارية الذي يفترض أن الحرارة تنتقل من الأسطح الدافئة إلى الأسطح الباردة مثل الحمل الحراري.
  3. يعتمد نجاح النظام الشمسي المنفعل على اتجاهه والكتلة الحرارية لجدرانه، والتي تحدد قدرته على امتصاص الحرارة.

العيوب:

  1. الكفاءة تعتمد بشكل مباشر على الطقس، وإذا كنا نعيش في منطقة ساخنة على وجه الخصوص فمن المحتمل أن ترتفع درجة حرارة المباني الخاصة بنا.
  2. سيكون علينا اختيار النوع المناسب من النوافذ لتحقيق أقصى قدر من النجاح، وأن بعض هذه الأنواع من النوافذ مكلفة حقاً.

شاهد أيضاً

السيليكون وتطورات استخدامه في الألواح الشمسية

لقد كان السيليكون، وهو عنصر وفير ومتعدد الاستخدامات، لفترة طويلة حجر الزاوية في صناعة الإلكترونيات. …