أساسيات الأضواء الشمسية: كيف تعمل؟

تُحوّل المصابيح الشمسية ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية لإضاءة محيطها، مستخدمةً مكونات أساسية وعملية متعددة الخطوات. إليكم شرحًا مُفصّلًا لكيفية عملها:

1. مكونات الأضواء الشمسية

اللوحة الشمسية: عادة ما تكون مصنوعة من السيليكون أحادي البلورة أو متعدد البلورات، واللوحة الشمسية هي "جامع الطاقة". الألواح أحادية البلورة تتمتع الألواح متعددة البلورات بكفاءة أعلى، عادة ما تكون حوالي 18 - 24%، في حين أن الألواح متعددة البلورات تتمتع بكفاءة تتراوح بين 15 - 19%.

تتمثل مهمة اللوحة في امتصاص الفوتونات من ضوء الشمس وإطلاق الإلكترونات، مما يؤدي إلى إنشاء تدفق من التيار الكهربائي المستمر (DC).

بطارية: تستخدم معظم مصابيح الطاقة الشمسية بطاريات قابلة لإعادة الشحن، مثل بطاريات أيون الليثيوم، أو فوسفات الليثيوم الحديدي، أو بطاريات الرصاص الحمضية. وتُعدّ بطاريات أيون الليثيوم وفوسفات الليثيوم الحديدي أكثر شيوعًا في مصابيح الطاقة الشمسية الحديثة نظرًا لكثافة طاقتها العالية، وعمرها الافتراضي الأطول، ووزنها الخفيف. أما بطاريات الرصاص الحمضية، فهي أقل تكلفة، لكنها أثقل وزنًا، وعمرها الافتراضي أقصر. وتُخزّن البطارية الطاقة الكهربائية المولدة من الألواح الشمسية خلال النهار لاستخدامها ليلًا.

وحدة التحكم في الشحن: يتحكم هذا المكوّن بتدفق الكهرباء بين اللوح الشمسي والبطارية. تشمل وظائفه الرئيسية منع الشحن الزائد للبطارية (الذي قد يتلفها ويقلل عمرها الافتراضي)، ومنع تفريغها مرة أخرى إلى اللوح الشمسي ليلاً. كما تتميز بعض وحدات التحكم المتقدمة بالشحن بميزات مثل تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، والتي تُحسّن كفاءة الشحن عن طريق ضبط الجهد والتيار بما يتوافق مع نقطة التشغيل المثلى للوح الشمسي.

مصدر الضوء: يُعدّ الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) مصدر الإضاءة الأكثر استخدامًا في مصابيح الطاقة الشمسية. تتميز مصابيح LED بكفاءة عالية في استهلاك الطاقة، حيث يتراوح عمرها الافتراضي بين 25,000 و50,000 ساعة أو أكثر. كما أنها تستهلك طاقة أقل بكثير مقارنةً بالمصابيح المتوهجة أو الفلورية التقليدية. كما تتوفر مصابيح LED بدرجات حرارة لونية مختلفة، مما يتيح تخصيص تأثير الإضاءة.

مفتاح أو مستشعر: بعض مصابيح الطاقة الشمسية مزودة بمفتاح يدوي يسمح للمستخدم بتشغيل أو إيقاف الإضاءة. والأكثر شيوعًا أنها مزودة بمستشعرات، مثل المقاومات المعتمدة على الضوء (LDRs) أو مستشعرات الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR). تكتشف المقاومات المعتمدة على الضوء مستوى الإضاءة المحيطة، وتُشغل الإضاءة تلقائيًا عند حلول الظلام وتُطفئها عند ظهور الضوء.

تكتشف أجهزة استشعار PIR وجود الحرارة والحركة، ويمكن استخدامها لتشغيل الضوء عندما يقترب شخص ما أو شيء ما، ثم إيقاف تشغيله بعد فترة محددة من عدم النشاط.

أضواء شمسية تعمل مثل نسخة مصغرة من سطح المبنى نظام الألواح الشمسية مع وجود تمييز مهم واحد: يجب أن تتضمن الأضواء الشمسية تخزين البطارية.

خلال النهار عندما تكون الشمس مشرقة، تقوم الخلايا الشمسية المتصلة بالضوء بتوليد الكهرباء وتخزينها في بطارية.

تشتمل معظم الأضواء الشمسية على مستشعر للظلام بحيث عندما يأتي الليل، سيتم تشغيلها تلقائيًا والبدء في استخدام الكهرباء المخزنة.

على الرغم من أن العديد من المصابيح الشمسية تحتوي على خلايا شمسية مدمجة في نفس الوحدة مثل الضوء نفسه، إلا أن بعض المنتجات ستحتوي على أضواء منفصلة عن اللوحة الشمسية التي توفر لها الطاقة.

معظم مصابيح الطاقة الشمسية هي مصابيح LED تستهلك كمية قليلة من الكهرباء. لهذا السبب، يمكن تشغيل العديد منها لليلة كاملة (إن لم يكن أكثر). معظم أنظمة الإضاءة الشمسية مزودة بتصنيف "مدة تشغيل ليلية" يُشير إلى المدة المتوقعة للإضاءة مع التعرض لأشعة الشمس لفترة معينة.

ضع في اعتبارك أن أوقات التشغيل هذه ستختلف بشكل كبير عن وقت الإضاءة الفعلي الذي تحصل عليه من أضواء الطاقة الشمسية الخاصة بك، حيث أن عوامل مثل التظليل والموقع الجغرافي والغطاء السحابي ستؤثر جميعها على كمية الشمس التي يمكن للخلايا الشمسية المرفقة تحويلها إلى كهرباء.

إذا كنت تبحث عن طرق جيدة لاستخدام الطاقة الشمسية حول منزلك، فتفضل بزيارة دليلنا www.szleadray.com. أتمنى لك كل خير أضواء شمسية خارجية سيكون اختياريا.

باعتبارنا شركة متخصصة في الإضاءة الشمسية إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية لمدة 15 عامًا، سنكون محظوظين إذا كنا موردًا محتملًا لك.