بقلم احمد النافع
سوف نشرحُ لكم مثالاً حول ما هي الاحتياجات اللازمة لكي تتوفر عندك في المنزل الطاقة الكهربائية دون الأهتمام وانتظار رحمة الله من أن تعطيك دائرة الكهرباء كل 3 أو أربعة ساعات الكهرباء. إن هذا المشروع لا يُكلفكَ شيئاً سوى تكلفة النصب فقط . إن الطاقة الشمسية تصل إلى حوالي 5.5 إلى 6 كيلووات في المتر المربع / ساعة،لذا فهناك إمكانية تحويل الطاقة الضوئية المتواجدة في أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن استغلالها، سواء في المنازل لتشغيل الأجه
ية لتبني هذا المشروع
ومحاولة تطبيقه. فرغم أن التكلفة المبدئية كبيرة إلى حد ما فإنها تعتبر
اقتصادية إذا ما قورنت بقيمة الفاتورة الشهرية للكهرباء أضف إلى ذلك لا تُخلف أي
مضار أو تلوثات بيئية وتكون أيضاً الطاقة الكهربائية موجودة تحت تصرفك في أي وقت ٍ
كان؛ فمتوسط استهلاك العائلة العراقية مثلاً أو المنزل العادي يبلغ
حوالي 300 كليووات/ساعة وتبلغ تكلفتها حوالي (30 الدولار)، أما مشروع البيت الشمسي
فصمم لينتج 350 ـ 450كليووات/ساعة، وهو ما يعني التوفير على المدى البعيد في
استخدام التيار الكهربائي.
فمثلاً : المكونات المطلوبة لتصنيع نظام تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية ليست كثيرة رغم تكلفتها العالية، وأهمها: 1) الخلايا الشمسية( الألواح الشمسية ):الوحدات الأساسية في نظام التحويل، وهي عبارة عن ألواح زجاجية حرارية مصنوعة خصيصًا لهذا الغرض، وقد ظهرت حديثاً أنواع جديدة من الألواح الشمسية، التي تعطي قدرة عالية على تحويل الطاقة الشمسية من أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية في أقل مساحة ممكنة. إنَ مساحة الألواح الشمسية المطلوبة لبيت مساحته على سبيل المثال 200 مترًا مربعًا 85 مترًا مربعًا، وهو ما يوازي 35% من مساحة سطح المنزل. وهُنا يجب أن أشير إلى أنهُ ضرورة أن توضع الألواح الشمسية بزاوية ميل 35ْ ـ 40ْ من الشمال إلى الجنوب، وهي تختلف طبعاً باختلاف الموقع الجغرافي للمكان أو البلد حيثُ يجب أن تأخذ في نظر الأعتبار خطوط الطول والعرض الخاصة بالمكان ومنها يجب أن تأخذ تلكَ الزاوية، وأيضاً بمراعاة زاوية سقوط أشعة الشمس على الألواح الزجاجية.
2) منظمات الشحن voltage regulator: وهي عبارة عن أجهزة تقوم بعملية تنظيم الطاقة الناتجة من الألواح الشمسية وتنظيمها من حيث الزيادة أو النقصان.
3) البطاريات Battery: وهي من العناصر الأساسية، وتقوم بتخزين الطاقة الناتجة عن تحويل الطاقة الشمسية الناتجة من الألواح الشمسية إلى طاقة كهربائية، ويتم تخزينها في بطاريات الشحن التي تقوم بدورها بتزويد الأجهزة الكهربائية بالتيار الكهربائي اللازم لعملها.
4) المحولات Inverter: تقوم المحولات بدور تحويل التيار المستمر الذي ينتج من الطاقة الشمسية إلى تيار متردد تعمل كافة الأجهزة الكهربائية عليه.
5) موحد الاتجاه: وهي أجهزة تقوم بدور توحيد الاتجاه للتيار الكهربائي، ففي حالة امتلاء بطاريات الشحن قد ينعكس اتجاه التيار، وهو ما قد يؤثر على عمل الأجهزة الكهربائية، أو في حالة وصول أشعة الشمس إلى بعض الألواح وعدم وصولها للبعض الآخر تقوم هذه الأجهزة بدور توحيد الاتجاه.
والآن سوف أشرحُ لكم كيفية تحويل وآلية أشعة الشمس الى طاقة كهربائية:
عند سقوط أشعة الشمس على الألواح الشمسية تقوم بتحويلها إلى تيار كهربائي، يتم إيصاله عبر أسلاك كهربائية وموصلات ذات مواصفات خاصة لنقل التيار الكهربائي، يتم وصلها بعد ذلك مع أجهزة منظمات الشحن التي تقوم بتنظيم زيادة أو نقص التيار الكهربائي الذي يتجه بعد ذلك إلى البطاريات، وتقوم البطاريات بالمهمة الرئيسية في الاحتفاظ بالطاقة الكهربائية، وبعد ذلك ينتقل التيار الكهربائي إلى محولات خاصة بتحويل التيار المستمر القادم من بطاريات الشحن إلى تيار متردد حيث تعمل غالبية الأجهزة الكهربائية على التيار المتردد، ويفضل استخدم أجهزة موحدات الاتجاه التي تقوم بتوحيد التيار الكهربائي كما ذكرنا. ومن الأفضل ويُراعى عند بناء البيت الجديد الذي يعمل على الطاقة الشمسية، عدد من الاعتبارات الخاصة بالمنزل أو المنطقة التي يُبنى فيها، ومنها:
1- أن تكون النوافذ الجنوبية أكبر مساحة من غيرها؛ وذلك لأن أشعة الشمس تصل بصورة أكبر من الجنوب.
2- أن يتم تصميم سطح المنزل بمستويين؛ كي يكون الأول خاصًا باستخدامات سطح المنزل، والثاني لوضع الألواح الشمسية.
3- توضع خزانات المياه التي تستخدم في كثير من المنازل في الناحية الشمالية؛ لأنها لا تؤثر في سقوط أشعة الشمس.
4- استخدام لمّبات إضاءة من نوع (C L F)، وهي من الأنواع الاقتصادية التي توفر 75% من استهلاك الكهرباء للحصول على أعلى استفادة من اقتصادية المشروع.
هذا لا يمنع إمكانية تطبيق المشروع على المنازل المقامة سابقاً، فلا توجد فروق كبيرة في التطبيق، إلا أنه في البيوت الحديثة يكون أفضل، خاصة أنها مصممة للاستفادة القصوى من أشعة الشمس المتواجدة التي تصلها بطريقة مباشرة من خلال وضعية الشبابيك وزاوية وضع الألواح الشمسية. إنَّ هذا التصميم أو المشروع يمثل نقلة نوعية في التفكير نحو استغلال المتاح لمواجهة الاحتياج، وقد يكون البداية لاستخدام الطاقة البديلة في العراق؛ فهناك اهتمام بالمشروع من قِبل الجميع لإمكانية تطبيقه العملي داخل المنازل ومن قِبل المراكز والجامعات للاستفادة من الطاقة الشمسية.
ونرجوا أن تبدأ الاهتمام بالإطلاع على المشروع من قبل المؤسسات الحكومية والغير الحكومية والعلمية ومراكز الأبحاث والبلديات لمعرفة إمكانية التعاون في إخراج الفكرة إلى الضوء. ولِمَ لا أن تكون في السنوات القليلة القادمة مراكز وجامعات والدوائر وغيرها تعتمد اعتمادًا كليًّا على استخدام الطاقة الشمسية.
إنَ التكنولوجيا الحديثة رفعت أو زادت من القدرة التحويلية للخلايا الشمسية الى 40% أو أكثر من الطاقة الشمسية الداخلة الى التيار الكهربائي. ليس غريباً أن نكتشف غداً من أن الخلايا الشمسية تستطيع أن تسجل زيادة جديدة في القدرة على تحويل الطاقة الى 90 أو الى 100% من الطاقة الشمسية الداخلة الى التيار الكهربائي. وبمضاعفة القدرة التحويلية للخلايا فإن حجم نظام تجميع الأشعة الضوئية لتحويلها إلى تيار كهربائي سيقل إلى النصف، مما يعني تخفيض التكلفة الإجمالية للخلايا وزيادة قدرتها على المنافسة كمصدر للكهرباء أكثر صحية، إذن فإن التحدي الحقيقي الآن هو إخراج هذه التكنولوجيا الحديثة إلى الحَيِّز التطبيقي بصورة أوسع لإثبات صلاحيتها على المدى الواسع، ومع زيادة الطلب على الخلايا الشمسية يتوقع انخفاض سعرها فتصبح في متناول كل الأفراد، وبذلك نضمن انخفاض معدلات التلوث بشكل كبير في المستقبل القريب.