التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية solar absorption technology

بواسطة اسراء احمد | أبريل 4, 2021 | طاقة شمسية

لدى البعض قد يكون أمرًا واردًا ومنطقيًّا استخدام الطاقة الشمسية لأغراض مثل توليد الكهرباء أو في السخانات الشمسية، ولكن قد يتعجب الكثيرون ولا يستطيعون إدراك أن هناك تبريد أيضًا من خلال الطاقة الشمسية، كيف يتم ذلك وما آليته؟ ستتعرف عليه من خلال هذا المقال.

فوائد استخدام الطاقة الشمسية في التكييف والتبريد:

١- في حال استخدامه في غرف التجميد والتبريد التجارية فإنه يوفر للمشروع الكثير من الأموال، ويقلل الخسارة التي قد تنتج عن انقطاع التيار الكهربائي في حال استخدام الكهرباء العادية.

٢- تقليل استهلاك الكهرباء، وذلك لأنه من المعروف بأن أي جهاز يعمل على تحويل الحرارة مثل (التكييف / السخان الكهربائي) وغيرهم يستهلكون كميات ضخمة من الكهرباء، وبالتالي ينتج عن ذلك تكلفة عالية.

٣- يمكن استغلال تكييفات الطاقة الشمسية في فصل الشتاء أيضًا، ويُغير ضبطه ليعمل على التدفئة.

٤- استخدام الطاقة الشمسية في التبريد يقلل من حدَّة رطوبة الهواء وارتفاع الحرارة.

استخدامات التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية:

يمكن استغلال هذه الخاصية المميزة لتدخل في العديد من الصناعات والمجالات المختلفة والمتعددة، فعلى سبيل المثال:-

١- أنظمة تكييف منزلية.

٢- التكييف المركزي.

٣- غرف تجميد وتبريد المواد الغذائية.

٤- الثلاجات.

٥- غرف التجميد الخاصة بسيارات النقل.

فكرة عمل التكييف الكهربي:

قبل أن نتطرق إلى أنواع تكييفات الطاقة الشمسية يجب توضيح وشرح كيفية عمل التكييف وفكرتها الرئيسية، وهي:

هناك نوعين من الحرارة في المحيط الجوي، وهما (الحرارة الكامنة / الحرارة المحسوسة).

الحرارة المحسوسة: من اسمها كما موضح أنها الحرارة التي تشعر بها ويعلن عنها في تطبيقات درجة الحرارة ونشرات الأخبار.

الحرارة الكامنة: تتمثل في بخار الماء في الجو المحيط بنا.

عندما تقل الحرارة الكامنة تشعر تلقائيًّا بانخفاض حرارة الجو المحيط بك، وهذه هي الفكرة الرئيسية للتكييف.

أنواع التكييفات التي تعمل بالطاقة الشمسية وطرق عملها:

تختلف أنواع وأنظمة التكييفات التي تعمل بواسطة الطاقة الشمسية، وتنقسم إلى نوعين رئيسيين، وهما:-

١- التكييف بالتجفيف:

يعمل هذا التكييف على تقليل الحرارة الكامنة عن طريق امتصاص بخار الماء (الرطوبة) من الهواء، وينقله إلى وحدة التكييف الخاصة بالتبريد، ويتم الامتصاص عن طريق وجود مادة ماصة تعمل على امتصاص الماء، مثل (السيليكا جل).

ثم يبدأ العمل داخل وحدة التكييف، حيث إن وحدة التكييف تنقسم إلى جزأين: جزء علوي يتضمن مبادل حراري heat exchanger وجزء سفلي، وبينهما العجلة التي تحتوي على المادة الماصة تدور بينهما.

طريقة العمل:- تمتلئ العجلة بالمادة الخاصة التي تعمل على امتصاص الرطوبة كما أوضحنا، ثم يعمل المبادل الحراري على تسخين بخار الماء.

٢- التكييف الهيجن:

فكرته ببساطة أنه بداخله نفس مكونات التكييف الكهربي، حيث يحتوي على:

• ضاغط compressor
• مكثف condenser
• مجفف receiver
• صمام تمدد expansion value
• مبخر evaporator

ويأتي دور الطاقة الشمسية في حالة إضافة مجمع شمسي للتكييف عالي الكفاءة ومبادل حراري heat exchanger.

فكرة عمله:-

تعمل الطاقة الشمسية على تخفيف عمل الضاغط الـ compressor  حيث إن وظيفته الرئيسية رفع ضغط وحرارة سائل التبريد، ويتم تخفيف العبء عنه عن طريق أن المبادل الحراري يقوم بعمل تبادل حراري بين الماء الساخن الناتج من المجمع الشمسي وسائل التبريد داخل التكييف، وبالتالي سائل التبريد يدخل إلى الضاغط وهو درجته مرتفعة، وبالتالي يبذل الضاغط مجهود أقل كثيرًا، وبالتالي يقلل من استهلاك الكهرباء بنسبة قد تصل إلى ٥٠%.

الطاقة الشمسية والطاقة المتجددة النظيفة كنز يمكن استغلاله في كافة المجالات والاستخدامات، يجب علينا أن نسعى دومًا للتركيز على تحقيق أكبر عائد ومنفعة منها، وبالتأكيد سيتم ذلك بأقل تكلفة.

الألواح الطاقة الشمسية

بواسطة اسراء احمد | مارس 27, 2021 | طاقة شمسية

تعرَّفنا من قبل على سيستم الطاقة الشمسية ومكوِّناتها بشكل مُفصَّل، ولكن تطرَّقنا إلى أهمّ جزء في هذا النِّظام، وأنَّه يستحق أن نتناوله في موضوع بمفرده؛ نظرًا لأهميته البالغة، فالألواح في سيستم الطاقة الشمسية تُعدّ بمثابة رُمَّانة الميزان الذي يعادل النظام، ويجعله يسير بشكل سليم.

ما هي الالواح ودورها في نظام الطاقة الشمسية ؟

الألواح تلعب دورًا مهمًّا ورئيسيًّا في أي نظام طاقة شمسية، ولا يمكننا الاستغناء عنها أبدًا، على عكس بعض المراحل، مثل: البطاريات أو المنظم الذي قد يستغنى عنه البعض في النظام، ويرجع أهمِّيتها إلى تكوينها ودورها الهام.

تكوين الألواح ودورها:

تكوين الألواح: يتكَّون كل نظام طاقة شمسيَّة من مجموعة من الألواح الكهروضوئية، التي تتكَّون من مجموعة من الخلايا التي تكون مُرتَّبه على هيئة مصفوفة، ويكون مقاسها ١٥.٦ * ١٥.٦ تُصنع هذه الخلايا من مادة السيليكون التي تعمل على تجميع الضوء المُنبعث من الشمس، وتتفاعل طبقة السيليكون مع نظريتها، ومن ثَم ينشأ المجال المغناطيسي، وينتج عنها الطاقة الكهربيَّة.

ويتمّ أيضًا طلاء الألواح من الخارج بطبقة عازلة مضادة للانعكاس؛ للحفاظ على الضوءالمُجمَّع من الشمس , ومنع انعكاسه مرَّة أخرى، وفي آخر طبقة وخارجيَّة يتمّ وضع طبقة زجاجيّة.

تتراوح مقاسات الألواح، وتحتوي إمَّا على (٦٠ خلية أو ٧٥ خليَّة)

الواح الطاقة الشمسية

أنواع الألواح الطاقة الشمسيَّة:

سيستم الطاقة الشمسية في مصر يعتمد على ٣ أنواع رئيسية من الألواح، وهم:

١- الالواح أحادية الكريستالات monocrystalline silicon

– الالواح أحادية الكريستالات؛ هي عبارة عن سبائك مصنَّعة من السيليكون، ويتمّ تقسيمها إلى شرائح.

-يتم ترتيبها في الألواح بشكل غير ملاصق، لذلك فهي من أكثر الألواح تناسقًا في مظهرها، ومميَّزة بشكلها المختلف والجذَّاب.

– وهي تُعد من أغلى أنواع الألواح في السوق.

– عمرها الافتراضي يصل إلى ٢٥ سنة أو أكثر.

-كفاءتها ١٧.٥ %.

٢- الخلايا متعدِّدة الكريستالات polycrystalline silicon

-من اسمها نستنتج أنَّها تتكون من خلايا على هيئة مربعات متراصَّة.

– سعرها متوسط، وأقل من نظيرتها أحادية الكريستالات.

-عمرها الافتراضي يصل إلى ٢٥ سنة أو أكثر.

-مظهرها غير متناسق وجذَّاب أيضًا بالمقارنة بأول نوع، ولكن يمكن التغاضي عن مظهرها بالتأكيد في مقابل سعرها ومميزاتها.

٣- ألواح thin film

ألواح thin film

 يتميَّز هذا النوع بالعديد من المزايا التي تجعله تختلف عن الأنواع الأخرى من الألواح، مثل:

١- رقيق وانسيابي.

٢- يأخذ شكل السطح المثبت عليه.

٣- وزنه وسمكه قليل.

٤- يصلح لكافة التطبيقات والاستخدامات، مثل أسطح سيارات النقل والعربيات.

عيوبه:

-عمره الافتراضي ١٥ عام فقط.

-كفاءته لا تزيد عن ١٢ %.

– سعره في حد ذاته متوسط، ولكن مقارنا بكفاءته وعمره الافتراضي يعتبر عالي السعر.

كيفية تركيب ألواح طاقة شمسية :

يتمّ تركيب ألواح الطاقة الشمسية في خطوات ثابتة، بالترتيب التالي:

١- اختيار مكان مناسب لتركيبها، وهذا المكان يجب أن يكون معرضًا للشمس بشكل مباشر، وبدون أن يعوقه أي ظل أو شجر مثل السطح.

٢- اختيار زاوية واتِّجاه اللوح الشمسي، ويتمّ تحديد ذلك وفقًا لموضع البلد من خط الاستواء، وبالتالي سيصبح التركيز الضوء الشمسي اعلى، فمثلًا سيستم الطاقة الشمسيَّة في مصر يتمّ وضع الخلايا الشمسيَّة جنوبًا باتِّجاه يقع شمال الخطّ.

٣- اختيار زاوية ميلان اللوح الشمسي، يتوقَّف ذلك على خط العرض بالمنطقة التي يتواجد فيها، وكذلك يدخل في تحديد الميلان فصول السنة الأربعة، كالتالي:

الصيف: يقل الميلان ١٥ درجة عن خط العرض.

الشتاء: يزيد الميلان ١٥ درجة عن خط العرض.

خريف وربيع: يكون مساويًا لخط العرض.

ويتم تركيبه بالتوالي أو التوازي.

ويجب عليك معرفة أنَّ كل مرحلة وخُطوة في تنفيذ سيستم الطاقة الشمسية هامَّة، ومترتِّب عليها كفاءة وإنتاجية النظام ككل، ولذلك يجب أن تخطوَ كل مرحلة باهتمام كبير، واختيار أفضل أنواعٍ لها.