دورات تدريبية تخص مجال الطاقة الشمسية في القرن 21

ما هي الطاقة الشمسية؟

الطاقة الشمسية، المعروفة أيضًا باسم الطاقة الشمسية، هي الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس على شكل حرارة وضوء، وهي نتاج تفاعلات نووية في أقرب نجم، الشمس. مذهل الطاقة المنتجة تتجاوز بكثير احتياجات الطاقة العالمية الحالية، وإذا تم تسخيرها واستخدامها بشكل صحيح، فيمكنها تلبية جميع احتياجات الطاقة المستقبلية.

أهمية الطاقة الشمسية

تكمن أهمية الطاقة الشمسية في أن أشعة الشمس تسهل العمليات التطورية للكائنات الحية، وبالإضافة إلى دور هذه الأشعة في الطاقة المائية وطاقة الرياح، فهي أيضًا مسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي للنباتات لإنتاج الغذاء والكتلة الحيوية. الإنتاج والنمو المحاصيل الغذائية وتجفيفها لحمايتها من التلف، بالإضافة إلى استخدام الصوب الزراعية لزيادة الحرارة. علاوة على ذلك، تعد الطاقة الشمسية أهم مصدر للطاقة في ما يسمى بمجموعة الطاقة المتجددة، ومن الجدير بالذكر أن أهمية الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة المتجددة تتزايد لأنها لا تتناقص ولها خصائص قوية. في وقت انخفضت فيه مستويات الوقود الأحفوري والنفط والفحم والغاز الطبيعي بشكل كبير.

تطبيقات استغلال الطاقة الشمسية

لاستخدام الطاقة الشمسية عدد كبير من التطبيقات القديمة والحديثة في حياتنا، وفيما يلي شرح لذلك:

التطبيقات القديمة

فيما يلي أمثلة على التطبيقات القديمة لتطوير الطاقة الشمسية:

تطبيقات العمارة والبناء

توجيه المنزل ونوافذه نحو أشعة الشمس، حيث يتم استخدام الضوء والحرارة في المنزل، وكذلك اختيار نوع مواد البناء حتى تتمكن من امتصاص الحرارة وتخزينها.

تطبيقات زراعية

تُزرع في دفيئة أو طاقة حرارية، والتي تحول ضوء الشمس إلى حرارة، وقد تم الإبلاغ عن هذه الطريقة للمساعدة في تسهيل عملية زراعة ونمو النباتات في غير موسمها.

تطبيقات في التعقيم

في بعض المناطق، تم الإبلاغ عن استخدام طباخ شمسي مكيف خصيصًا لتعقيم الأدوات الطبية في العيادات، كما أظهرت الدراسات أيضًا أن البكتيريا والفيروسات والطفيليات يمكن أن تتطور في الماء عند تعرضها لأشعة الشمس لعدة ساعات. انخفاض، حيث يستخدم أكثر من 2 مليون شخص في البلدان النامية هذه الأساليب كل يوم.

تطبيقات مختلفة

التطبيقات القديمة المختلفة لاستخدام الطاقة الشمسية هي كما يلي:

• اطبخ باستخدام موقد يعمل بالطاقة الشمسية، وهو صندوق يجمع ضوء الشمس ويستخدم حرارته لطهي الطعام. تم صنعه لأول مرة في عام 1767 بواسطة عالم فيزيائي سويسري (هوراس دي سوسور).
• يتم التسخين باستخدام السخانات الشمسية التي تسخر أشعة الشمس وتستخدمها لتسخين المياه في المنازل والمباني من خلال نظام ألواح شمسية مخصص مثبت على سطح المبنى.

التطبيقات الحديثة

من أمثلة التطبيقات الحديثة لاستخدام الطاقة الشمسية توليد الطاقة الشمسية، وفيما يلي أشهر التفسيرات لهذه الطرق:

الخلايا الشّمسية

تقوم الخلايا الشمسية بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء، وتنتج خلية واحدة طاقة أقل، لذلك يجب تجميع عدد كبير من الخلايا معًا، مثل الألواح الشمسية على سطح المبنى، لتوليد طاقة كافية، ويستخدم هذا النوع من الخلايا المستوى في شبكات الأقمار الصناعية والاتصالات الفضاء، على الأرض، تم استخدام هذه البطاريات في الآلات الحاسبة، والساعات، والمنازل، والمباني التجارية، وحتى الملاعب. تم بناء استاد كاوشيونغ العالمي في تايوان في عام 2009 باستخدام 8800 لوح شمسي فوق الاستاد.

تكنولوجيا تركيز الطاقة الشمسية

في هذه التقنية، يتم استخدام حرارة الشمس بدلاً من الإشعاع كما هو الحال في الخلية الشمسية، لذلك توجد مجموعة من العدسات أو المرايا التي تركز الضوء من الشمس على شكل شعاع، والتي تستخدم لبدء سخان المياه الذي ينتج البخار بدوره مما يحفز التوربين على بدء توليد الكهرباء.

مزايا الطاقة الشمسية

هناك العديد من المزايا للتمييز بين الطاقة الشمسية والكهرباء المتولدة منها، ومن أهمها:

• كلفة إنتاج وتوليد الطاقة منخفضة.
• تأكد من التخلص من ارتفاع أسعار الكهرباء لأصحاب المنازل.
• مصدر طاقة متجدد ودائم تقدر ناسا أن الشمس ستستمر في السطوع لمدة 6.5 مليار سنة.
• تعتبر صديقة للبيئة فهي غير مسببة للتلوث.
• الإشعاع متاح جغرافياً بشكل واسع.
• انخفاض تكاليف الكهرباء (لأن المالكين يمكنهم بيع الكهرباء الفائضة بعد إنتاج الطاقة).
• يقلل استخدام الألواح الشمسية الجماعية ويتغلب على مشاكل التركيبات الفردية والتركيبات المنزلية.
• بالمقارنة مع طاقة الرياح، هناك عدد أقل من الأجزاء المتحركة وبالتالي متطلبات صيانة أقل.
• الدعم المادي من الحكومات والبلدان.

أشهر استخدامات منزلية للطاقة الشمسية

بعد البدء في استخدام تطبيقات الطاقة الشمسية وتوافقها مع التكنولوجيا الحديثة، يتم استخدامها في المنازل بأشكال عديدة أشهرها:

• جهاز تهوية خارجي قائم على الشمس.
• يتم تسخين المسبح بالطاقة الشمسية باستخدام نظام تسخين شمسي خاص.
• أنظمة التسخين الشمسي لمياه المنازل.
• نظام التدفئة الشمسية للتدفئة المنزلية.
• عبر مضخة مياه منزلية تشتمل على ألواح شمسية صغيرة.
• شحن البطاريات عن طريق الطاقة الشمسية.
• المنزل مدعوم من الألواح الشمسية.
• قم بالطهي باستخدام المواقد الشمسية التي تعتمد على ضوء الشمس والطاقة الشمسية.
• يمكن تشغيل الإضاءة الخارجية، مثل إضاءة الحديقة وبعيدًا عن الكهرباء المنزلية، عن طريق الألواح الشمسية.

أساليب تخزين الطاقة الشمسية

يمكن تخزين الطاقة الشمسية بعدة طرق، منها:

• قم بتخزينها في بطاريات أو مكثفات متخصصة واستخدمها ليلاً أو عندما تحجب الغيوم أشعة الشمس.
• باستخدام ضوء الشمس لإنتاج الوقود، على سبيل المثال، تستخدم بعض الخلايا الكهروضوئية ضوء الشمس لتقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، والتي يتم تخزينها كوقود (غازات) تتحد مرة أخرى لتوليد الكهرباء عند الحاجة. جهاز يسمى خلية الوقود.
• يمكن تخزين الطاقة الحرارية المركزة من ضوء الشمس في ملح مذاب أو محلول ملحي عند درجات حرارة عالية. عند الحاجة للكهرباء، تنتقل الحرارة من الأملاح الذائبة إلى الماء من خلال جهاز يحول الحرارة إلى بخار يعمل على تشغيل توربينات مخصصة لتوليد الكهرباء.

تواصل معنا عبر

فايسبوك انستجرام تويتر