ما هي الطاقة الشمسية

الرئيسية » لبيبة » مصادر طاقة » أشكال الطاقة » ما هي الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية

تسعى جميع دول العالم إلى استخدام طاقةٍ نظيفةٍ ومتجددةٍ وحماية الثروات الطبيعية من الهدر، حيث يمكن استبدال مصادر الطاقة الشهيرة كالنفط والغاز بمصادرٍ أخرى متجددةٍ كطاقة الرياح والمياه والطاقة الشمسية التي سنتحدث عنها بالتفصيل.

ما هي الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي الطاقة الناتجة عن أشعة الشمس التي نعرفها والتي يمكن تحويلها إلى طاقةٍ حراريةٍ أو كهربائيةٍ مثلًا، وهي من أهم أنواع الطاقات المتجددة في العالم، كما أنها الأكثر نظافة بين أنواع الطاقات الأخرى والأكثر توفرًا أيضًا، وتمتلك الولايات المتحدة الأمريكية واحدًا من أغنى أنظمة الطاقة الشمسية في العالم، ولهذه الطاقة استخداماتٌ كثيرةً سنتعرف عليها تباعًا.1

ميزات وعيوب استخدام الطاقة الشمسية

الميزات

  • تعتبر الطاقة الشمسية مصدر طاقةٍ متجددٍ حقيقيٍّ، يمكن لأي دولةٍ الحصول عليها في أي مكانٍ من الكرة الأرضية كل يومٍ تقريبًا.
  • يمكن عن طريق استبدال مصادر الكهرباء الحالية بالطاقة الشمسية تقليل فواتير الكهرباء، حيث يعتمد التوفير على حجم النظام الشمسي المستخدم.
  • إن تكاليف صيانة النظام الشمسي منخفضةٌ، حيث لا تحوي الألواح الشمسية على أي أجزاءٍ متحركةٍ مما يعني عدم وجود تآكلٍ في المكونات، وبشكلٍ عام تحتاج لتغيير العاكس كل 5 إلى عشر سنواتٍ، إلى جانب صيانة الكابلات والعوازل، لذا تكون كلفة الصيانة منخفضةً.
  • يمكن استخدام الطاقة الشمسية لكثيرٍ من الأهداف مما يجعلها مرنةً ومفيدةً ومن هذه الاستخدامات الكهرباء والتدفئة والماء المقطر والأقمار الصناعية وحتى في مواد البناء كالنوافذ الحديثة .

العيوب

  • تعتبر التكلفة المرتفعة لتوفير نظامٍ شمسيٍّ من أكثر الصعوبات التي تعيق انتشارها بشكلٍ كاملٍ، حيث أن انخفاض تكلفة الصيانة تجعل التركيب لأول مرةٍ مكلفًا بشكلٍ كبيرٍ وهو يشمل ألواح الخلايا الشمسية والعاكس والأسلاك والتركيب.
  • ارتفاع ثمن البطاريات التي تحفظ الطاقة الكهربائية الناتجة عن الطاقة الشمسية في حال أردت الاحتفاظ بهذا الطاقة التي تتولد طوال اليوم.
  • اعتمادها على أشعة الشمس يعني أننا لن نحصل على الطاقة في الأيام الممطرة الأمر الذي قد يسبب مشكلةً في حال كان المكان الذي يحتاج الطاقة خطرًا كالمستشفيات مثلًا حيث يكون لانقطاع التيار عواقب سيئة، ولذا نجد أن كفاءة النظام الشمسي ككلٍ تنخفض في الأيام الماطرة والغائمة مما يعني الحاجة إلى بديلٍ.2

توليد الطاقة الكهربائية

تولد الألواح الشمسية الكهروضوئية تيارًا كهربائيًّا مستمرةً بشكلٍ مباشرٍ DC، وعن طريق هذا التيار تنتقل الإلكترونات ضمن الدارة الكهربائية باتجاهٍ واحدٍ، وبوضع مصباح في طريق هذا التيار سنتمكن من تشغيله كما هو الحال في مختلف أنواع البطاريات، ويمكن أيضًا استخدام الطاقة الشمسية لتوليد تيارٍ كهربائيٍّ متناوب حيث يتم دفع وسحب الإلكترونات بشكلٍ متناوبٍ مما يولد تيارًا كهربائيًّا كما في محرك السيارة تمامًا، وهذا عند لف الأسلاك إلى جانبِ مغناطيسٍ، الأمر الذي يمكن القيام به عن طريق العديد من مصادر الطاقة المتجددة كالرياح والفحم إلى جانب الطاقة الشمسية.

تم اختيار التيار الكهربائي المتناوب في شبكة الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة، ويرجع ذلك بشكلٍ أساسيٍّ إلى انخفاض تكلفة نقلها لمسافاتٍ طويلةٍ، ويمكن تحويلها في أي وقتٍ إلى تيارٍ مستمرٍ باستخدام عاكسٍ.3

توليد الطاقة الحرارية

تستخدم الطاقة الشمسية في التدفئة عن طريق تحويلها إلى حرارةٍ، ويكون ذلك عن طريق ألواح جامعة للحرارة، ويجب أن تكون هذه الألواح كبيرة لتتمكن من جمع ما يكفي من الطاقة لتوليد الحرارة بسبب انخفاض كثافة الإشعاع الشمسي على سطح الأرض، وتبلغ المساحة الإجمالية اللازمة من الألواح الجامعة حوالي 40 مترًا مربعًا؛ أي 430 قدمًا مربعًا لجمع ما يكفي من الطاقة لتلبية احتياجات شخصٍ واحدٍ.

تكون تلك الألواح معدنيةً سوداء اللون مغطاةً بطبقةٍ أو اثنتين من الزجاج ويتم تسخينها بواسطة أشعة الشمس التي تتعرض لها، ثم تنقل هذه الحرارة عبر نواقلٍ تسمى نواقل سائلة كونها تتدفق خلف الألواح، وتكون هذه النواقل هواء أو ماء مثلًا.

قد تستخدم الحرارة الناتجة عن الألواح الشمسية بشكلٍ مباشرٍ أو قد تنقل إلى وسيطٍ تخزن فيه، ومن أشهر الاستخدامات لها هو تسخين الماء بالطاقة الشمسية، أو التدفئة المنزلية، وعادةً يتم تخزين كمية من الماء المسخنة مسبقًا في خزانات عازلة حراريًا للاستخدام الليلي أو الاستخدام في الأيام غير المشمسة، وتكون درجة الحرارة التي تصل إليها المياه بين 66 إلى 93 درجةٍ مئويةٍ مع اختلاف في الأداء بين المجمعات الحرارية.

وتجدر الإشارة أن هذه الطريقة ليست الوحيدة للاستفادة من الطاقة الحرارية لأشعة الشمس، وإنما يوجد ما يسمى الأحواض الشمسية؛ وهي عبارةٌ عن مسطحاتٍ مائيةٍ من المياه المالحة تجمع الطاقة الحرارية لتستخدم في إنتاج موادٍ كيميائيةٍ أو غذائيةٍ أو منسوجاتٍ أو لأغراض التدفئة المنزلية.4

المراجع