يبدو سحريًا تقريبًا أنه يمكنك استخدام صفيحة مسطحة مغطاة بالزجاج (لوحة شمسية) ، وإلصاقها بالخارج تحت أشعة الشمس ، والحصول على الكهرباء لتخرج منها. يبدو أكثر سحرية عندما تفكر في أن النظام الشمسي الكهربائي ، عندما ينقسم إلى أهم عناصره ، ليس أكثر من الرمال والأسلاك. السحر الحقيقي وراء الألواح الشمسية هو مادة شبه موصلة (منتج معدني طبيعي) تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء. بمجرد إنتاج الطاقة الكهربائية ، إنها مجرد مسألة نقلها عبر الأسلاك - من الألواح الشمسية ومنزلك أو إلى شبكة المرافق الكهربائية. نقية وبسيطة ، علمي سحر.
credit: tbradford / iStock / GettyImages غالبًا ما يتم تثبيت الألواح الشمسية على سطح السطح الذي يتلقى التعرض المباشر لأشعة الشمس.أساسيات النظام الشمسي الكهربائي
نظام الطاقة الشمسية المنزلية هو ، حرفيًا ، محطة توليد كهرباء منزلية. إنه يولد الكهرباء التي تكون مفيدة في كل مرة مثل الطاقة التي تحصل عليها من الأداة ، وفي الواقع ، يمكن أن تسهم في نظام الطاقة. بهذه الطريقة ، يمكنك في الواقع إنتاج الطاقة ليس فقط لمنزلك ولكن أيضًا لمنازل جيرانك.
قلب نظام الطاقة الشمسية هو الألواح الشمسية ، والتي يمكن تثبيتها على السقف الخاص بك أو على الأرض. مجموعة من الألواح الشمسية تسمى مجموعة مصفوفة. عندما تشرق الشمس على المصفوفة ، تولد الألواح الكهرباء وتغذيها في الأسلاك التي تصل في نهاية المطاف بلوحة الخدمة الكهربائية في منزلك ، صندوق قاطع الدائرة. من هناك ، يمكن استخدام الكهرباء مباشرة بواسطة الأنوار والأجهزة في منزلك. إذا كانت صفحتك تولد مزيدًا من الكهرباء التي يحتاجها منزلك في أي لحظة معينة ، فإن الكهرباء الزائدة تمر عبر عداد كهربائي خاص يسمح للقوة بالانتقال إلى شبكة المرافق ، حيث يتم استخدامه من قبل عملاء المرافق الآخرين.
ائتمان: تصميم اليوم / iStock / GettyImages في حين أن المصفوفات الشمسية الموجودة على السطح هي الأكثر شيوعًا ، توفر المصفوفات التي يتم تركيبها على سطح الأرض المزيد من خيارات الموضع لالتقاط أشعة الشمس.شبكة الطاقة الشمسية المنزلية مرتبطة
يُعرف النظام الشمسي المنزلي المتصل بشبكة المرافق في الصناعة بأنه "مرتبط بالشبكة" وهو أكثر أنواع أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية شيوعًا وأبسطها وأقلها تكلفة. إذا كنت تعيش في منطقة متطورة مزودة بخدمة كهربائية قياسية وتريد فقط تعويض بعض أو معظم استخدامات الطاقة التقليدية باستخدام الطاقة الشمسية ، فمن المرجح أن تقوم بتثبيت نظام متصل بالشبكة. الفرق الرئيسي للأنظمة المرتبطة بالشبكة هو أن الطاقة تتدفق في كلا الاتجاهين. عندما يحتاج منزلك إلى كهرباء تفوق ما تنتجه المجموعة الشمسية الخاصة بك ، يسحب المنزل الطاقة من الأداة. عندما يتجاوز إنتاجك من الطاقة الشمسية الطلب المنزلي ، فأنت تطعم الشبكة بالطاقة الشمسية الخاصة بك (وتحصل على رصيد ، بشكل أو بآخر).
الائتمان: Hero Images / Hero Images / GettyImages يتم تثبيت معظم أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية من قبل محترفين ، ولكن يُسمح بالتركيب باستخدام DIY في العديد من المناطق.لذلك ، تعتمد الأنظمة المرتبطة بالشبكة على الأداة المساعدة للحصول على طاقة إضافية عند الحاجة. يعتمدون أيضًا على شبكة الأدوات المساعدة للتشغيل. عندما تتعطل الشبكة (مثل أثناء العاصفة أو إصلاح المرافق) ، تتوقف الأنظمة الشمسية المرتبطة بالشبكة أيضًا عن العمل. لا تزال الألواح تعمل ، بالطبع ، ولكن يتم انقطاع تدفق الكهرباء قبل وصوله إلى صندوق الكسارة أو عداد الأداة. هذه ميزة أمان لمنع "محطات توليد الكهرباء" المنزلية من تنشيط الشبكة عندما تتوقع الأداة إيقافها.
أنواع أخرى من أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية
هناك نوعان آخران من أنظمة الطاقة الشمسية ، بالإضافة إلى شبكة قياسية مرتبطة. البديل الأكثر شيوعا لربط الشبكة هو نظام خارج الشبكة. يحتوي هذا على معظم المكونات نفسها للإعداد المرتبط بالشبكة ، ويتصل بمربع الكسارة في المنزل ، لكنه لا يتصل بشبكة الأدوات المساعدة. بدلاً من ذلك ، يتضمن مجموعة كبيرة من البطاريات تسمى a البنك البطارية، الذي يخزن الطاقة الشمسية الزائدة خلال اليوم. عندما تغرب الشمس وتوقف المصفوفة عن توليد الكهرباء ، يقوم المنزل بسحب الطاقة المخزنة من بنك البطارية. في اليوم التالي ، عندما تخرج الشمس مرة أخرى ، تعيد الصفيف شحن البطاريات وتستمر الدورة اليومية.
الرصيد: تستخدم أنظمة الشبكة الشمسية ConnectionOff بطاريات "دورة عميقة" خاصة مصممة للشحن البطيء والتفريغ. تستمر حوالي 5 إلى 15 سنة.تعتبر الأنظمة خارج الشبكة شائعة في المناطق النائية حيث لا يتوفر ربط الأدوات المساعدة أو مكلف للغاية. كما أنها تحظى بشعبية لدى المتحمسين للطاقة الشمسية (أو الطاقة المتجددة) الذين يفضلون توفير كل الطاقة المنزلية الخاصة بهم. تكلف النظم خارج الشبكة حوالي ضعف تكلفة الشبكة وتتطلب المزيد من المراقبة والصيانة ، لكنها توفر مكافأة الاستقلال التام للطاقة.
النوع الثالث من النظام هو مزيج من الشبكة المربوطة بالشبكة وخارج الشبكة ويسمى ، وليس من المستغرب ، شبكة مرتبطة مع بطارية احتياطية. الاسم يلخص إلى حد كبير ما يفعله. إنه مرتبط بالشبكة ، ويحتوي على بنك للبطارية للحصول على طاقة احتياطية عندما تنهار الشبكة. عادةً ما يكون بنك البطارية صغيرًا نسبيًا ولا يعمل إلا على عدد قليل من "الأحمال الحرجة" في المنزل ، مثل الثلاجة وأجهزة التدفئة وبعض الأنوار والمنافذ. يمكن أيضًا أن تستخدم البطاريات للاستفادة من معدلات فائدة خارج أوقات الذروة ، مما يؤدي إلى سحب طاقة الشبكة عندما تكون رخيصة نسبيًا. ومع ذلك ، فإن إضافة بطارية احتياطية لنظام مرتبط بالشبكة يتطلب معدات متطورة وباهظة الثمن ، ناهيك عن التصميم والتركيب المعقدين بالإضافة إلى صيانة البطارية. لهذا السبب ، فإن معظم مالكي المنازل يختارون الأنظمة الأساسية المرتبطة بالشبكات بدلاً من ذلك.
ائتمان: studio023 / iStock / GettyImages تتكون اللوحة الشمسية القياسية من حوالي 60 إلى 72 خلية شمسية ؛ كل خلية تنتج حوالي 0.5 فولت من الكهرباء.صواميل و مسامير أنظمة الطاقة الشمسية للشبكة
الكهرباء الشمسية تسمى من الناحية الفنية الضوئية، أو PV ، وهو مزيج من الكلمات صورة فوتوغرافية (للضوء) و فولت (للكهرباء). ضوء الشمس يحتوي على وحدات من الطاقة الضوئية تسمى الفوتونات. تعمل اللوحة الشمسية على تحويل تلك الطاقة إلى كهرباء بخلاياها الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري ، وهو مادة شبه موصلة تحول مادة من الطاقة إلى كهرباء. ببساطة ، تضرب فوتونات الضوء جانبًا واحدًا من الخلايا الشمسية ؛ هذا يثير الإلكترونات في أشباه الموصلات ، والكهرباء تخرج من الجانب الآخر. المواد الموصلة (بالأساس ، الأسلاك) تلتقط هذه الطاقة وتغذيها النظام الشمسي (PV).
الألواح الشمسية إنتاج الطاقة في شكل التيار المباشر، أو العاصمة ، والكهرباء. لكن الأجهزة المنزلية والأضواء تعمل التيار المتناوب، تيار مستمر. لذلك ، يجب تحويل العاصمة من الألواح الشمسية إلى AC مع جهاز يسمى أ DC إلى AC العاكس. تستخدم بعض الأنظمة عاكسًا واحدًا (يُسمى عاكس السلسلة) ، والذي يحول الطاقة من جميع الألواح الشمسية ؛ البعض الآخر يستخدم محولات دقيقة ، والتي تتصل بلوحة واحدة أو لوحتين وتغطي كل لوحة (أو زوج من الألواح).
ائتمان: تعمل محولات مراجعات الطاقة النظيفة على جعل طاقة التيار المستمر مناسبة للاستخدام في المنزل وشبكة المرافق.بمجرد تحويل الطاقة إلى التيار المتردد ، تمر عبر مفتاح فصل (والذي يُستخدم لعزل المجموعة الشمسية عن بقية النظام ، من أجل السلامة ، والإصلاحات ، وما إلى ذلك) ثم من خلال عداد إنتاج الكهروضوئية ، الذي يتعقب الطاقة الشمسية المنتجة. أخيرًا ، يتم تغذية الطاقة في صندوق الكسارة في المنزل ، عادةً باستخدام قواطع دوائر خاصة. في الجانب الآخر من مربع الكسارة هو صافي متر ، الذي يتيح تشغيل الطاقة داخل وخارج الشبكة ، على عكس العداد القياسي أحادي الاتجاه ، والذي يسمح بتدفق الطاقة فقط من الشبكة إلى المنزل. يسجل العداد الصافي الطاقة الواردة والصادرة على حد سواء ، بحيث يمكنك أنت وشركة المرافق تتبع أسرتك شبكة استخدام الكهرباء.
تتضمن جميع الأنظمة المرتبطة بالشبكة وسيلة "للإغلاق السريع" أو القدرة على تعطيل النظام في الصفيف. يتيح ذلك لموظفي الطوارئ (رجال الإطفاء ، إلخ) إيقاف تشغيل النظام الكهروضوئي من خارج المنزل قبل الدخول إليه. تشمل الأنظمة ذات المحولات ذات الأوتار معدات إيقاف تشغيل منفصلة ، في حين أن الأنظمة ذات المحولات الدقيقة لديها إمكانية إيقاف تشغيل أوتوماتيكي مدمجة في أدوات التحويل الدقيقة.
