التكوين الأمثل وتحليل الأسعار لمصابيح الشوارع الشمسية بطول 9 أمتار بناءً على المعايير الدولية

في العقدين الماضيين، أولت الولايات المتحدة اهتمامًا خاصًا بالبحث والتطوير في مجال خلايا الوقود، بينما نفذت اليابان بنشاط التطوير التكنولوجي القائم على إدخال التكنولوجيا الأمريكية. والسبب وراء جذب خلايا الوقود انتباه بعض الدول المتقدمة يرجع في الأساس إلى المزايا التالية:
1) كفاءة عالية. نظرًا لأن الطاقة الكيميائية للوقود يتم تحويلها مباشرة إلى طاقة كهربائية دون تحويل الطاقة الحرارية في المنتصف، فإن كفاءة التحويل لا تقتصر على دورة كارنو الديناميكية الحرارية؛ نظرًا لعدم وجود تحويل للطاقة الميكانيكية، يمكن تجنب خسائر النقل الميكانيكي، ولا تعتمد كفاءة التحويل على حجم توليد الطاقة. والتغيير، وبالتالي فإن خلية الوقود لديها كفاءة تحويل أعلى؛
2) انخفاض الضوضاء والتلوث. في عملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، لا تحتوي خلية الوقود على أجزاء ميكانيكية متحركة، ولكن نظام التحكم يحتوي على بعض الأجزاء الصغيرة المتحركة، وبالتالي فهي منخفضة الضوضاء. بالإضافة إلى ذلك، تعد خلايا الوقود مصادر طاقة منخفضة التلوث. على سبيل المثال، فإن أكاسيد الكبريت ومركبات النيتروجين التي تنبعث منها أقل بمقدار مرتبتين من اللوائح الأمريكية؛
3) قدرة قوية على التكيف. يمكن لخلايا الوقود استخدام أنواع مختلفة من الوقود المحتوي على الهيدروجين، مثل الميثان والميثانول والإيثانول والغاز الحيوي والغاز البترولي والغاز الطبيعي والغاز الصناعي، إلخ. المؤكسد هو الهواء الذي لا ينضب. يمكن تصنيع خلايا الوقود في مكونات قياسية بقوة معينة (مثل 40 كيلو وات)، وتجميعها في قوى وأنواع مختلفة وفقًا لاحتياجات المستخدم، وتثبيتها في المكان الأكثر ملاءمة للمستخدم. إذا لزم الأمر، يمكن أيضًا تثبيتها في محطة طاقة كبيرة واستخدامها فيما يتعلق بنظام إمداد الطاقة التقليدي، مما سيساعد في تنظيم حمل الطاقة؛
4) فترة بناء قصيرة وسهولة الصيانة. بعد إنشاء الإنتاج الصناعي لخلايا الوقود، يمكن إنتاج مكونات قياسية مختلفة لأجهزة توليد الطاقة بشكل مستمر في المصانع. كما يسهل نقلها ويمكن تجميعها في الموقع في محطة الطاقة. ويقدر بعض الناس أن الصيانة المطلوبة لخلية وقود حمض الفوسفوريك بقوة 40 كيلو وات لا تتجاوز 25% من الصيانة المطلوبة لمولد ديزل بنفس القوة.
ونظراً لأن خلايا الوقود تتمتع بالعديد من المزايا، فإن كل من الولايات المتحدة واليابان توليان أهمية كبيرة لتطويرها.

الخلية الشمسية هي جهاز يحول طاقة الضوء (ضوء الشمس بشكل أساسي) إلى طاقة كهربائية. والمبدأ هو التأثير الكهروضوئي، أي بناءً على المجال الكهربائي المدمج في الوصلة PN، يتم فصل الناقلات المولدة ضوئيًا وتصل إلى جانبي الوصلة لتوليد جهد ضوئي، يتم توصيله بدائرة خارجية للحصول على خرج الطاقة. ترتبط قوة الخلايا الشمسية بشدة الضوء. فكلما كان الضوء أقوى، كلما كان خرج الطاقة أقوى.

تتميز أنظمة الطاقة الشمسية بسهولة التركيب والتوسع والتفكيك. وفي الوقت نفسه، فإن استخدام الطاقة الشمسية اقتصادي للغاية ولا يوجد استهلاك للطاقة أثناء التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، فإن النظام مقاوم للتآكل الميكانيكي؛ ويتطلب النظام الشمسي خلايا شمسية موثوقة لاستقبال وتخزين الطاقة الشمسية. بشكل عام، تتمتع الخلايا الشمسية بالمزايا التالية:
1) قدرة عالية على امتصاص الشحنة؛
2) دورة حياة طويلة؛
3) قابلية جيدة لإعادة الشحن؛
4) لا يحتاج إلى صيانة.