الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية:-

يُمكن تعريف الطاقة الشمسية على أنّها الحرارة والضوء القادمان من الشمس، واللذان سخّرهما الإنسان في خدمته منذ القدم، وذلك من خلال استخدام بعض الوسائل التقليدية والتكنولوجيّة المتطورّة باستمرار. يتم استخدام الطاقة الشمسية من خلال عمليات التسخين المباشر أو باستخدام الطرق الميكانيكية والضوئية لتحويلها لطاقة كهربائية من خلال استخدام الألواح ذات الخلايا الضوئية، وهذا التسخير ساعد في حل الكثير من مشاكل الطاقة المنتشرة حول العالم.

 أغلب مصادر الطاقة المتجدّدة مصدرها أشعة الشمس بالإضافة إلى المصادر الثانوية للطاقة مثل: طاقة الأمواج والرياح وغيرها، وعلى الرّغم من الاستخدامات الكثيرة للطاقة الشمسية إلا أنّه لا يُستخدم منها سوى جزء بسيط في حياتنا. إنّ الوسائل التكنولوجية المعتمدة في تحويل الطاقة الشمسية إمّا أن تكون سلبيّة أو إيجابية وذلك حسب طريقة استخدامها واستغلالها في توزيع ضوء الشمس؛ حيث تتضمّن التقنيات التي تعتمد على استخدام طاقة الشمس بشكل إيجابي من خلال استعمال لوحات فولتوضوئية، وتجميع حراري لضوء الشمس وحرارته لتحويلها لمصادر طاقة مفيدة.

حجم الطاقة الشمسية على الأرض:-

 يصل إلى الأرض من الشمش قرابة نصف كمية الطاقة الشمسية تقريباً؛ حيث تستقبل الأرض حوالي (174) بيتا واط من الإشعاع الشمسي، وينعكس منها بفعل الغلاف الجوي قرابة (30%) تعود للفضاء؛ حيث تمتصّ الأرض بما فيها من يابسة ومحيطات الأشعة الشمسية فترفع من درجة حرارتها.

استخدامات حرارة الشمس:-

•  تسخين المياه: حيث يتمّ استغلال الطاقة الشمسية في تسخين الماء من خلال نظم تسخين تعمل بواسطة حرارة وضوء الشمس؛ ففي الأماكن المنخفضة والتي تكون فيها درجات الحرارة (40) يُمكن أن يتمّ توفير (70%) من المياه الساخنة التي يتمّ استخدامها في البيوت بدرجة حرارة (60)، مثل السخانات الشمسية التي تعمل على حرارة الشمس.

•  التهوية والتدفئة: حيث يتمّ تخزين الحرارة في فصل الصيف لاستخدامها في الشتاء لغايات التدفئة.

•  معالجة المياه: تمّ عمل هذه التقنية في أندونيسيا، من خلال استغلال التقطير الشمسي لتقليل ملوحة الماء؛ حيث تتمّ تعبئة المياه المالحة بزجاجات مصنوعة من البلاستيك (التيرفثالات البولي أثلين)، ثم تُعرض للشمس لمدّة تتراوح ما بين (6- 24) ساعة حسب الظروف الجوية، وتنتج عنها مياه عذبة صالحة لعدّة استخدامات.

أساليب تخزين الطاقة الشمسية:-

•  نظام السولار تو : وهو عبارة عن نظام يُستخدم لتخزين الطاقة الحرارية من أجل توليد الطاقة الكهربائية خلال الأجواء الغائمة أو في الليل. 

• نظام الكتل الحرارية: ويستخدم في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية تفيد في الأغراض المنزلية، ومن الوسائل التي تستخدم في هذا النظام لتخزين الحرارة هي: التراب، والأحجار، وملح جلوبر، وشمع البرافين.

كيفية استخدام الطاقة الشمسية:-

الطاقة الشمسية أو بالإنجليزية (Solar energy): هي الإشعاع الضوئي والحرارة اللذان ينبعثان من الشمس، ويسقطان على الكرة الأرضية. فكوكب الأرض يستقبل كمية كبيرة من الطاقة الشمسية المتجددة والغير قابلة للنضوب، حيث يمتص الغلاف الجوي جزءًا من هذه الطاقة، كما تمتص كل من المحيطات واليابسة بقية الطاقة الساقطة عليها، وهناك نسبة من هذه الطاقة يتم عكسها وإعادتها إلى الفضاء بواسطة الغلاف الجوي، والغيوم، وسطح الأرض، وتقدر هذه النسبة بـ 30%. والطاقة الشمسية هي مصدر مباشر أو غير مباشر لعديد من المصادر الأخرى للطاقة المتجددة التي عرفها الإنسان، ومنها: طاقة الرياح، والطاقة المائية، وبالتالي فالشمس هي أهم مصدر من مصادر الطاقة المتجددة على الإطلاق، وقد تنبه الإنسان إلى هذا المصدر المهم منذ القديم، وحاول استغلال الطاقة الشمسية واستخدامها بشتى الطرق والوسائل، وما زالت الطرق والوسائل المستخدمة في استغلال الطاقة الشمسية تتطور مع الزمن.

يمكن استخدام الطاقة الشمسية والاستفادة منها في العديد من المجالات، حيث إن استخدامها والاستفادة منها بالطرق المثلى والوسائل المناسبة قد انتشر كثيرًا في عالم اليوم، فالكثير من الدول - وبخاصة الدول المتقدمة - قد بدأت ومنذ سنوات عديدة في استخدام الطاقة الشمسية وتوظيفها في العديد من المجالات. ولكن ما زال الاهتمام بالطاقة الشمسية واستغلالها دون المستوى المطلوب في الكثير من الدول في العالم، وبخاصة الدول النامية.

والأسباب التي دفعت العالم اليوم إلى لاهتمام بالطاقة الشمسية كثيرة ومنها:-

1. الخوف والقلق من نضوب المصادر التقليدية للطاقة، مثل: النفط، فالنفط هو أهم مصدر من مصادر الطاقة غير المتجددة، وهناك الكثير من الدراسات والأبحاث التي تؤكد على أن النفط سينضب في يومٍ من الأيام.

2. الطاقة الشمسية نظيفة وصديقة للبيئة، فاستغلالها لا يسبب تلوثًا في البيئة، على عكس المصادر الأخرى للطاقة غير متجددة.

3. تكاليف استغلال الطاقة الشمسية أقل بكثير من تكاليف استغلال المصادر التقليدية.

ومن أشهر استخدامات الطاقة الشمسية:-

1. استخدامها في تسخين المياه. فقد انتشرت في زماننا هذا الشركات التي تصنع أنظمة تسخين المياه بواسطة الطاقة الشمسية، حيث يتكون السخان الشمسي من عدة ألواح شمسية تقوم بامتصاص الطاقة الشمسية، كما يتكون من خزان وأنابيب وقنوات وعوازل حرارية.

2. استخدامها في توليد الطاقة الكهربائية. فقد تم الاستفادة من الطاقة الشمسية في توليد الطاقة الكهربائية، حيث تم إنشاء محطات متخصصة في هذا الغرض، وهي منتشرة في الدول المتقدمة.

3. استخدامها في معالجة المياه وتنقيتها وتحليتها.

4.  استخدامها في التدفئة والتبريد.

فوائد الطاقة الشمسية:-

• الطاقة الشمسية طاقة متجددة أي أنها غير قابلة للنفاذ، كما أنها من مصادر الطاقة الطبيعية التي تساهم بشكل كبير، في توليد مختلف أشكال الطاقة، فمن الممكن استخدامها في تسخين الماء بدلاً من الغاز والكهرباء، أو في تحريك السيارة بدلاً من النفط، أو حتى في إضاءة المنزل بدلاً من الكهرباء.

• توفر على الأفراد تكاليف الاشتراك في شركات توليد الكهرباء، فمن الممكن تركيب الألواح الشمسية على أسطح المنازل، وتوليد الكهرباء اللازمة لتشغيل الأدوات الكهربائية وإنارة المنزل، وبالتالي تمكن الأفراد من الحصول على الكهرباء من مصادرهم الخاصة.

• لا تطلب الكثير من أعمال الصيانة والتركيب، وبالتالي توفر على الأفراد مجهود العضلي، والمجهود المبذول في الصيانة، حيث إنه بمجرد تركيب الأحواض أو الألواح الشمسية تبدأ عملها بأعلى درجات الكفاءة والإتقان.

• تحافظ على البيئة من التلوث الضوضائي، وذلك لأن إنتاج الطاقة الكهربائة القابلة للاستخدام في الألواح الشمسية لا يصدر أي صوت مزعج، كما أنها لا تصدر أي انبعاث ضار يسبب تلوث البيئة. 

• تحافظ على شكل المنزل وأناقته، وذلك لأن ألواح الطاقة الشمسية التي تنصب على أسطح المنازل من النادر أن تكون واضحة وظاهرة.

• تستخدم في تدفئة المنازل والمباني، وذلك من خلال استخدام تكنولوجيا خاصة تعمل على التقاط الطاقة الحرارية الصادرة من الشمس، بواسطة ماص لأشعة الشمس، وتقوم الحرارة الممتصة بتسخين الهواء الموجود داخل المنازل والأبنية، وتجدر الإشارة إلى أن هذا الجهاز يطلق عليه اسم مجمع الطاقة الشمسية الحرارية، وهذا الجهاز من الممكن أن يكون مصنعاً من المواد البلاستيكية أو المواد الزجاجية، وتعتبر هذه الطريقة في تدفئة المنازل تعّد من أفضل الطرق، وذلك لما تمتاز به من زهدِ الثمن مقارنة بغيرها من الوسائل المستخدمة في تدفئة الأبنية.