هذا المقال سوف يوضح انواع منظومات الطاقة الشمسية مع شرح كل منها والذي سوف يساعد على كيفية اختيار النوع الانسب حسب مكانك وطبيعة الطاقة التي يمكنك الحصول عليها والتي قد تعتمد على الطاقة البديلة أو بمساعدة الطاقة الكهربائبة.

يعتبر هذا السؤال هو الأهم في عالم الطاقة الشمسية فهو يختصر الكثير من الأسئلة بشكل عام لذا ستبدأ معا خطوة بخطوة في التصميم للوصول الى المنظومة النهائية وقبل كل هذا يجب علينا التعرف الى بعض المفاهيم الأساسية و كل الأسس المعتمدة في الوصول الى التصميم المطلوب لنصبها في المكان المحدد لتحقق الكفاءة والهدف المنشود و بأقل الكلف والخسائر و كما يلي:

خريطة الإشعاع الشمسي

إن الله أنعم علينا بنعم كثيرة تحت هذه الأرض وفوقها من خلال كثافة و شدة الاشعاع الشمسي الساقط الذي يحمل معه الحياة والخير بنعمة الشمس و التي لم نحسن استغلالها على الأقل إلى الآن. و هذه خريطة الاشعاع الشمسي إمامكم توضح مستوى الاشعاع الشمسي في العالم. نلاحظ من خلالها شدته في العالم العربي.

الصورة ماخوذة من موقع solargis الذي يمكنك من تحميل خرائط الاشعاع الشمسي من المنطقة أو البلد الذي تختاره عبر هذا الرابط (https://solcast.com/solargis). هذه الخرائط تحدد المعدل السنوي و اليومي للإشعاع الشمسي بال KWh/m2. هذه المعطيات مهمة من أجل عمل حسابات النظام الشمسي بالإضافة إلى معطيات أخرى يمكن أخذها من المعهد الوطني للرصد الجوي . هناك موقع آخر أريد أن أشارككم إياه و هو موقع (/https://globalsolaratlas.info الخاص بنشر خرائط الطاقات المتجددة كالرياح و الشمس و مياه البحر و الهيدروجين و غيرها.

أنواع أنظمة الطاقة الشمسية و مكوناتها بالصور

(1) النظام المستقل او النظام الأحادي (Off Grid Solar System)

كما نشاهد في الأشكال اعلاه فإن النظام المستقل لا يستعمل إلا الطاقة المولدة من الالواح الشمسية لا غير ومن اجل توليد الكهرباء يستعمل هذا النظام الأحادي العناصر التالية:

(1) الالواح الشمسية : و هي العنصر الذي يحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية مستمرة.

(2) منظم الشحن : كما يوضح اسمه فهذا العنصر يقوم بتنظيم شحن البطاريات.

(3) البطاريات : هي وسيلة لتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة عن الاستعمال.

(4) أداة كهربائية لحماية مكونات النظام من الكهرباء المستمرة.

(5) محول التيار Inverter : يحول الكهرباء من مستمر إلى متردد.

(6) أجهزة (أحمال) تعمل عن طريق التيار المتردد.

(7) أجهزة (أحمال) تعمل عن طريق التيار المستمر.

هناك أنظمة أخرى أحادية لا تستعمل البطاريات لتخزين الطاقة مثل مضخات المياه بالطاقة الشمسية.

(2) النظام الهجين (Hybrid Grid Solar System)

هو نظام شبيه بالنظام الأحادي إلا انه لا يستعمل الطاقة الشمسية فقط لتوليد الطاقة الكهربائية بل يستعمل موارد أخرى للطاقة كالمولدات الكهربائية و المراوح الهوائية. سنأخذ مثالين لهذا النوع من الأنظمة الشمسية في الصورتين التاليتين:

هذا النظام يستعمل نفس مكونات النظام الأحادي إلا إننا هنا قمنا بتغيير محول التيار الى محول تيار شاحن او ما يسمى بالعاكس الهجين (Hybrid Inverter) حيث أن هذا العنصر يقوم بوظيفيين وهما تحويل التيار و شحن البطارية باستعمال الطاقة الكهربائية المترددة المتأتية من مولد الكهرباء . لذلك فمنظم الشحن في هذه الصورة يسيطر على القدرة الكهربائية القادمة من الألواح الشمسية فقط لشحن البطاريات.

النظام الهجين الثاني نلاحظ استعمال منظمي شحن اثنين واحد من أجل الالواح الشمسية و الآخر من أجل المروح الهوائية فكلا المصدرين للطاقة يولدان كهرباء مستمر. و لا يوجد مصدر للتيار المتردد في هذه الحالة لذلك لم نستعمل محول تيار / شاحن بل محول تيار عادي Inverter) من 12 فولط مستمر إلى 220 فولط متردد. و الشكل في أدناه يمثل احد الأشكال الأخرى للنظام الهجين :

(3) النظام المتصل بخط الكهرباء العمومي (On Grid Solar System)

هذا النظام يعتبر من أبسط أنواع أنظمة الطاقة الشمسية من ناحية عدد المكونات الكهربائية فهو لا يحتوي على بطاريات و لا منظم شحن. و يسمح هذا النظام للمستعمل من استخدام الطاقة الشمسية و طاقة الكهرباء العمومي في الآن ذاته. إلا أن إمكانية تركيب هذا النوع من الأنظمة و عدمها مرتبط بالقوانين الموجودة في بلدك, ففي تونس مثلا يسمح بتركيب هذا النظام مع الشركة التونسية للكهرباء و الغاز.

كما نلاحظ في الصورة أعلاه فإن النظام المتصل بخط الكهرباء العمومي يتكون أساسا من :

(1) الالواح الشمسية و هي عنصر أساسي لم يمكن الاستغناء عنها في أي نظام

(2) و (4) أدوات لحماية مكونات النظام الشمسي.

(3) محول التيار (INVERTER)

(5) عداد كهرباء ثنائي الاتجاه عداد مزدوج), و هو العنصر الذي يميز هذا النظام فهو يسمح

بتعداد الطاقة القادمة من الكهرباء العمومي إلى المستعمل (المنزل) و في نفس الوقت يقوم بحساب الطاقة القادمة من المستعمل و المتجهة الكهرباء العمومي. أي أن النظام المتصل بالكهرباء العمومي يسمح ببيع الكهرباء التي أنتجها الالواح الشمسية و الزائدة عن حاجة المستعمل

(6) الكهرباء العمومي

(7) الأجهزة التي تستعمل الطاقة الكهربائية, و هذه الأجهزة تستعمل الكهرباء المتولدة من الالواح الشمسية في حال توفرها, و في حال غياب الشمس تستعمل الكهرباء العمومي Solar system design. و هذا تصميم اخر لنظام (On Grid Solar System).