ما هي محولات الطاقة الشمسية وكيف يعمل؟
وماهي استخداماته؟
محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي معدات مسؤولة عن تحويل الطاقة المنتجة في التركيب الكهروضوئي، والتي تنتقل في شكل تيار مباشر، إلى تيار متناوب بحيث يمكن للأجهزة المنزلية والمنتجات الكهربائية الأخرى أن تعمل بمستوياتها الطبيعية.
ما هي آلية عمل محولات الطاقة الشمسية؟
تتكون هذه المحولات من خلايا شمسية تحوّل الطاقة الشمسية المتاحة في أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها في تشغيل الأجهزة الإلكترونية أو تخزينها في بطاريات للاستخدام في وقت لاحق.
يتم توصيل الخلايا الشمسية في سلسلة وتحزم في لوحة شمسية واحدة.
وعندما تسقط أشعة الشمس على الخلية الشمسية، تنتج الخلية شحنة كهربائية. تتألف الخلية الشمسية من طبقتين من المواد النصفية المختلفة، مثل السيليكون.
ويتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عن طريق عملية الطرد المركزي للإلكترونات في الخلية الشمسية.
عندما يتمّ تعريض الخلية الشمسية لأشعة الشمس، يتم إطلاق الإلكترونات من طبقة المواد النصفية الموجة من النوع (P-type) وتتحرك إلى طبقة المواد النصفية السالبة (N-type) الذي يحتوي على فجوات كهربائية.
تتحرك الإلكترونات في طبقة النصفية السالبة وتتحد مع الفجوات لتشكل تياراً كهربائياً.
يتم جمع التيار الكهربائي من خلال الخلايا الشمسية ونقله إلى محول الطاقة الشمسية الذي يقوم بتحويل التيار الكهربائي المستمر (DC) إلى تيار كهربائي متناوب (AC) يمكن استخدامه في تشغيل الأجهزة الإلكترونية أو توصيله بالشبكة الكهربائية.
يمكن أن يتضمن المحول أيضاً نظام تحكم وتحويل للطاقة الزائدة التي يتم توليدها من الخلايا الشمسية إلى تخزينها في بطاريات أو إعادة توجيهها إلى الشبكة الكهربائية.
ماهي أنواع المحولات؟
هناك عدة أنواع، منها:
محولات موجة جيبية: للتشغيل الصحيح للتركيبات الكهربائية في المنزل، يجب عليك دائماً اختيار عاكس موجة جيبية نقية، وهو العاكس الذي سيتكيف دائماً مع الأجهزة الإلكترونية المنزلية التي تستخدم التيار المتردد.
محولات موجة جيبية معدلة: بالنسبة لمعظم المعدات، وخاصة الأجهزة التي تحتوي على محركات كهربائية (مضخات المياه أو المعدات الصناعية مثل المخارط، المثاقب، …إلخ)، ستكون محولات الموجة الجيبية المعدلة مناسبة بشكل أفضل للمواصفات الخاصة بك.
توصيل محولات الطاقة والبطارية
ضمن عائلة العواكس يمكننا التفريق بين محولات توصيل الشبكة، والتي تمكن من مزامنة مستويات الطاقة التي ينتجها المجال الكهروضوئي مع الشبكة العامة، أو محولات البطاريات، والتي تعمل جنباً إلى جنب مع كبينات الطاقة في البطاريات على تنظيم التحويل من الطاقة المخزنة المذكورة في النظام الكهربائي (للمنازل / الشركات /الأنظمة الكهروضوئية).
محولات أحادية الطور وثلاثية الطور
داخل محولات توصيل الشبكة، لدينا احتمالان للاتصال في المرافق، وهكذا نجد تركيبات أحادية الطور. حيث يتدفق التيار عبر موصل واحد وعادة ما يستخدم في التركيبات المنزلية، لأحمال الإضاءة وإمدادات الطاقة الصغيرة.
من ناحية أخرى، تحتوي التركيبات ثلاثية الطور على ثلاث وصلات، أرق وأرخص، تنبعث منها طاقة ثابتة، وليس نبضات، مما يزيد من أداء الجهاز.
ما هي أنواع المحولات من الناحية الوظيفيّة؟
- المحولات الحرارية الشمسية: تستخدم هذه المحولات الطاقة الحرارية لتسخين الماء أو الهواء. يتم استخدامها في العديد من التطبيقات، بما في ذلك التدفئة المنزلية والتدفئة المائية.
- المحولات الشمسية الحركية: تستخدم هذه المحولات حركة الشمس لتوليد الكهرباء. يتم استخدامها في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الأنظمة الشمسية الصغيرة والأنظمة الشمسية الزراعية والأجهزة الإلكترونية الصغيرة.
- المحولات الشمسية المتنقلة: يستخدم هذا النوع لتشغيل الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات. تتضمن هذه المحولات أيضاً شواحن الطاقة الشمسية المحمولة.
- المحولات الشمسية الكبيرة: تستخدم هذه المحولات لتوليد الكهرباء بكميات كبيرة وتزويد الشبكات الكهربائية بالطاقة. يتم استخدامها في العديد من التطبيقات الكبيرة مثل المزارع الشمسية والمنشآت الصناعية.
ما هي أفضل الشركات التي تنتج محولات الطاقة الشمسية؟
هناك العديد من الشركات المتخصصة في إنتاج المحولات وتصنيعها. ومن بين هذه الشركات:
- جينيكس (Genex): وهي شركة مصنّعة لمحولات الطاقة الشمسية والتي تتّخذ من الولايات المتحدة مقراً لها.
- ترينا سولار (Trina Solar): وهي شركة صينية متخصصة في إنتاج خلايا الطقاة الشمسيّة وتصنيع محولات الطاقة الشمسية.
- ينجلي (Yingli): شركة صينية تنتج الخلايا الشمسية ومحولاتها وتنتشر منتجاتها في القسم الآسيوي.
- جينراك (Generac): وهي شركة أمريكية متخصصة في إنتاج الأنظمة الشمسية الكاملة وتتضّمن ذلك تصنيع المحولات الشمسية.
- هانوا (Hanwha Q Cells): شركة كورية جنوبية تقوم بتصنيع الخلايا الشمسية والألواح والمحولات المختلفة.
- سن باور (SunPower): وهي شركة أمريكية ذائعة الصيت، متخصّصة في إنتاج الخلايا الشمسية وتصميم وتصنيع المحولات الشمسية.
- جينكو سولار (JinkoSolar): وهي شركة صينية أخرى تشتهر بصناعاتها الكهربائية وما يتعلق بالخلايا الشمسية وتصنيع محولات الطاقة الشمسية.
- كاناديان سولار (Canadian Solar): شركة كندية رائدة في إنتاج الخلايا الشمسية وتصنيع المحولات الشمسية في القسم الشمالي من القارة الأمريكية، وتقوم بتصدير منتجاتها للغرب الأوروبي.
- هانيرجي (Hanergy): وهي شركة صينية متخصصة في إنتاج الخلايا الشمسية والمحولات. تتميز بأنّها مرنة وخفيفة الوزن ويمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة.
في الختام، يبدو أن محولات الطاقة الشمسية هي عنصر أساسي في عملية توليد الطاقة الشمسية، والتي تعتبر مصدر واعد لتوليد الطاقة في المستقبل، حيث تعتبر بديلاً صديقاً للبيئة للوقود التقليدي.
ومع تطور التكنولوجيا وتحسين كفاءة المحولات، يمكننا توقع زيادة استخدام الطاقة الشمسية في السنوات القادمة. ومن خلال دعم البحث والتطوير في هذا المجال، فإننا نساهم في بناء عالم أكثر استدامة وصديق للبيئة.
