وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي مصادر توليد الكهرباء، ولكنها ليست سوى جزء واحد من أجزاء عديدة في نظام الطاقة الكهروضوئية (PV) الكامل. ولكي تكون الكهرباء المولدة مفيدة في المنازل أو الشركات، يجب توافر عدد من التقنيات الأخرى.

هياكل التركيب

يجب تركيب مصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية على هيكل ثابت ومتين قادر على دعمها وتحمل الرياح والأمطار والبرد والتآكل لعقود. تُميل هذه الهياكل مصفوفة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بزاوية ثابتة تُحددها خطوط العرض المحلية، واتجاه الهيكل، ومتطلبات الحمل الكهربائي. وللحصول على أعلى إنتاج سنوي من الطاقة، تُوجه الوحدات في نصف الكرة الشمالي نحو الجنوب تمامًا وتميل بزاوية تساوي خطوط العرض المحلية. يُعد التركيب على الرفوف الطريقة الأكثر شيوعًا حاليًا نظرًا لمتانته وتعدد استخداماته وسهولة تركيبه. ويستمر تطوير أساليب أكثر تطورًا وأقل تكلفة.

بالنسبة لمصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على الأرض، تُحرّك آليات التتبع الألواح تلقائيًا لتتبع الشمس عبر السماء، مما يوفر طاقة أكبر وعوائد استثمار أعلى. عادةً ما تُصمّم أجهزة التتبع أحادية المحور لتتبع الشمس من الشرق إلى الغرب. أما أجهزة التتبع ثنائية المحور فتتيح للوحدات البقاء موجهة مباشرةً نحو الشمس طوال اليوم. وبطبيعة الحال، يتطلب التتبع تكاليف أولية أعلى، كما أن الأنظمة المتطورة أكثر تكلفة وتتطلب صيانة أكبر. ومع تطور الأنظمة، يُفضّل تحليل التكلفة والعائد بشكل متزايد استخدام التتبع في الأنظمة المثبتة على الأرض.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني

بينما تُوضع معظم وحدات الطاقة الشمسية في هياكل تثبيت مخصصة، يُمكن أيضًا دمجها مباشرةً في مواد البناء، مثل الأسقف والنوافذ والواجهات. تُعرف هذه الأنظمة باسم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV). يُمكن أن يُحسّن دمج الطاقة الشمسية في المباني كفاءة المواد وسلسلة التوريد من خلال الجمع بين الأجزاء الفائضة، ويُقلل تكلفة النظام باستخدام أنظمة البناء والهياكل الداعمة الحالية. تُوفر أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المباني الطاقة لتطبيقات التيار المستمر (DC) في المباني، مثل إضاءة LED، وأجهزة الكمبيوتر، وأجهزة الاستشعار، والمحركات، كما تدعم تطبيقات البناء الفعالة المدمجة مع الشبكة، مثل شحن المركبات الكهربائية. لا تزال أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المباني تواجه عوائق تقنية وتجارية تحول دون انتشار استخدامها على نطاق واسع، إلا أن قيمتها الفريدة تجعلها بديلاً واعدًا لهياكل التثبيت ومواد البناء التقليدية.

العاكسات

تُستخدم المحولات العاكسة لتحويل التيار المستمر (DC) المُولّد من الألواح الشمسية الكهروضوئية إلى تيار متردد (AC)، والذي يُستخدم لنقل الكهرباء محليًا، بالإضافة إلى معظم الأجهزة المنزلية. تحتوي أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على محول واحد يُحوّل الكهرباء المُولّدة من جميع الوحدات، أو محولات دقيقة مُلحقة بكل وحدة على حدة. يُعدّ المحول الواحد أقل تكلفةً بشكل عام، ويُمكن تبريده وصيانته بسهولة أكبر عند الحاجة. يسمح المحول الدقيق بتشغيل كل لوحة بشكل مستقل، وهو أمر مفيد في حال وجود بعض الوحدات في الظل، على سبيل المثال. من المتوقع استبدال المحولات مرة واحدة على الأقل خلال عمر مصفوفة الطاقة الشمسية الكهروضوئية البالغ 25 عامًا.

تتيح المحولات الكهربائية المتطورة، أو "المحولات الذكية"، اتصالاً ثنائي الاتجاه بين المحول وشركة الكهرباء. وهذا يُساعد على موازنة العرض والطلب، إما تلقائيًا أو عن بُعد مع مشغلي المرافق. إن تمكين شركات المرافق من فهم العرض والطلب (وإمكانية التحكم فيهما)، يُمكّنها من خفض التكاليف، وضمان استقرار الشبكة، وتقليل احتمالية انقطاع التيار الكهربائي.

تخزين

تُمكّن البطاريات من تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ما يُمكّننا من استخدامها لتشغيل منازلنا ليلًا أو عندما تمنع عوامل الطقس أشعة الشمس من الوصول إلى الألواح الكهروضوئية. ولا يقتصر استخدامها على المنازل فحسب، بل تلعب البطاريات دورًا متزايد الأهمية في قطاع المرافق. فمع إعادة المستهلكين للطاقة الشمسية إلى الشبكة، يُمكن للبطاريات تخزينها لإرجاعها إليهم لاحقًا. وسيُسهم الاستخدام المتزايد للبطاريات في تحديث شبكة الكهرباء في بلدنا واستقرارها.