كيف تعمل مصابيح الإنارة الشمسية؟

في البداية سنتعرف على رحلة وتطور استخدام الطاقة الشمسية في هذا الإنفوغراف:

الانفوغراف:

"مصابيح الطاقة الشمسية المخصّصة للشوارع والحدائق"

ربما قد تكون سمعت عن مصابيح الطاقة الشمسية، هي مصابيح مثيرة للاهتمام فعلاً، حيثُ تمتاز بعدم حاجتها لأسلاك توصيل.

تشبه هذه المصابيح في عملها عملَ الأقمار الاصطناعية، التي تخزن الطاقة الشمسية عندما تدور على الجانب المشمس من الكوكب، ومن ثم تستخدم هذه الطاقة عند الانتقال إلى الجانب المظلم. فمصابيح الطاقة الشمسية تخزن وتولد الطاقة الخاصة بها نهاراً، وتحررها على هيئة ضوء ليلاً.

مكونات المصباح الشمسي:

نجد داخل المصباح العناصر التالية:

بطاريّة، مصباح ليد(LED)، لوحة تحكّم، وحساس للضوء مهمته إعطاء الأمر للمصباح لكي يعمل عند حلول الظلام.

ويوجد على الجانب الآخر للمصباح، مصفوفة مكونة عادةً من أربع خلايا شمسيّة بقياس (5 سم × 5 سم)، بالإضافة إلى مقاومة ضوئية.

آلية عمل المصباح:

_ تعتمد هذه المصابيح في عملها على الخلايا الشمسية، لذا سنتعرف أولاً على الخلية الشمسية وآلية عملها:

الخلية الشمسية: وحدة التحويل الأساسية التي تحول الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كهربائية. تُصَنع من مواد نصف ناقلة أهمها السيليكون.

تتكون الخلية من طبقتين رقيقتين متصلتين معاً. الطبقة العليا هي طبقة السيليكون الموجب (P)، أما الطبقة السفلية فهي طبقة السيليكون السالب(N).

* عند اصطدام فوتونات الأشعة الشمسية بالسطح العلوي للخلية، تُحرِر ذرات نصف الناقل سيلاً من الإلكترونات معطياً التيار الكهربائي.

تنتج الخلية الشمسية الواحدة (في المثال المستخدم في هذا المقال) حوالي 0.45 فولت كقيمة عظمى للتوتر، أما قيمة التيار فهي متغيرة تعتمد على حجم الخلية، وكمية الإشعاع الضوئي الذي يسقط على سطح الخلية.

ينتج هذا المصباح 1.8 فولت، وتياراً بقيمة 100ميلي أمبير عند الإشعاع الأعظمي.

تتصل الخلايا الشمسيّة مباشرةً ببطارية (نيكل _ كادميوم) عبر الديود (صمام باعث ثنائي)، الّذي يمنع تيار البطّارية من التدفّق مرّة أخرى عبر هذه الخلايا ليلاً.

تعطي البطاريّة توتراً حوالي 1.2 فولت، ويمكنها تخزين 700 (ميلي أمبير _ساعي) كحدّ أقصى.

تُشحن البطارية نهاراً، ويصل الشحن إلى ذروته باستثناء بعض أيّام الشتاء القصيرة، والأيام التي تكون فيها السماء ملبّدة بالغيوم.

تتوقّف الخلايا الشمسيّة عن انتاج الطاقة ليلاً، وتقوم المقاومة الضوئية بتشغيل مصباح الليد، بعد أن تَقبَل لوحة التحكم الطاقة القادمة من الخلايا الشمسيّة، البطارية ومن المقاومة الضوئية أيضاً.

يوجد في هذه اللوحة ثلاث دارات ترانزستوريه تقوم بتشغيل مصباح الليد عند حلول الظلام. ويمكن أن يعمل الليد لمدّة 15 ساعة دون توقّف إذا كانت البطّارية مشحونة بالكامل.

ما رأيكم بهذه المصابيح؟ وإذا كان هنالك أفكار تانية لاستغلال الطاقة الشمسية من الممكن أن نشرح آلية عملها أخبرونا.

المصدر:

هنا