كيفية استخدام الطاقة الشمسية سنتحدث أيضًا عن فوائد استخدام الطاقة الشمسية وكيفية تسخين المياه بالطاقة الشمسية؟ يمكنك التعرف على مزايا الطاقة الشمسية وأهمية الطاقة الشمسية في كل هذه المواضيع في هذا المقال.
كيفية استخدام الطاقة الشمسية
– عندما تصطدم الفوتونات بالخلية الشمسية، تفقد الذرات إلكتروناتها، في آلية تسمى التأثير الكهروضوئي.
ومن المعروف أنه إذا تم توصيل الجانب الموجب بالجانب السالب في موصلات ذات مصدر كهربائي فإنها تشكل دائرة كهربائية، وعندما تتدفق الإلكترونات عبر هذه الدائرة فإنها تشكل ما يعرف بالخلايا الكهربائية المتعددة لتشكل لوحة شمسية.
– يمكن ربط عدة لوحات (وحدات) معًا لتكوين مصفوفة شمسية، وكلما زاد عدد الألواح، زادت الطاقة التي يمكن توليدها.
فوائد استخدام الطاقة الشمسية
1- تزويد الأرض بالطاقة الشمسية الكافية لعمليات التمثيل الضوئي. توليد الكهرباء من ضوء الشمس باستخدام أشباه الموصلات.
2- توفير العديد من فرص العمل في قطاع الطاقة الشمسية مقارنة بقطاعات العمل في الوقود الأحفوري.
3- تقليل التلوث الضوضائي المصاحب لتوليد الطاقة وبالتالي تكون أكثر أماناً على صحة الإنسان.
4- توفير إمكانيات الطاقة المحلية وتقليل اعتماد الدولة على مصادر الطاقة الأجنبية.
5- انخفاض تكاليف تشغيل تكنولوجيا الطاقة الشمسية، حيث أن الضوء والحرارة المنبعثة من الشمس مجانية.
6- تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي مثل غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون.
7-استدامة الطاقة الشمسية مقارنة باحتياطيات الوقود الأحفوري.
8- اتجاه تكنولوجيا الطاقة الشمسية إلى المرونة وانخفاض تكاليف الصيانة.
كيف يتم تسخين الماء بالطاقة الشمسية؟
يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة حرارية من خلال السخان الشمسي، حيث تتم عملية تسخين المياه باستخدام ضوء الشمس فقط.
يتم تركيب السخان الشمسي أعلى المباني بزاوية ميل معينة ويتم توصيله بخط الماء البارد والساخن الخاص بالمنشأة ليقوم بمهمة تسخين المياه.
توفر السخانات الشمسية توفيرًا كبيرًا في الطاقة مع الحفاظ على نسبة الأكسجين الطبيعية، وذلك لأنه يتم استخدام الألواح ضمن مكونات السخانات الشمسية.
مزايا الطاقة الشمسية
1- استقلال الطاقة: بما أن الشمس تشرق يوميا وترسل أشعتها إلى جميع مناطق العالم، فيمكن اعتبار كل دولة دولة منتجة للطاقة، مما يزيد من استقلال الدول فيما يتعلق بالطاقة إذا تمكنت هذه الدول من استغلالها.
2- تأثير منخفض على البيئة: ساهمت الطاقة الشمسية في تقليل الأضرار التي تلحق بالبيئة لأنها لا تحتاج إلى حرق الوقود مما له تأثير سلبي على البيئة. على الرغم من أن محطات الطاقة الشمسية لا تحتاج إلى الكثير من المياه لتعمل بكفاءة حسب التكنولوجيا المستخدمة، إلا أن الخلايا الشمسية الكهروضوئية لا تحتاج إلى الماء على الإطلاق عند توليد الكهرباء.
3-الاستدامة: من أهم مميزات الطاقة الشمسية أنها بديل مستدام للوقود الأحفوري.
وفي الوقت الذي يرجح فيه نضوب مصدر الوقود الأحفوري بشكل أسرع مما يتوقع البعض، نجد أن الشمس مصدر قد لا ينضب إلا بعد مليارات السنين، والله أعلم. علماً بأن الشمس ترسل إلى الأرض يومياً كمية 73 ألف تيراواط يومياً، وهذه الكمية تزيد 10 آلاف مرة عن احتياجات الأرض من الطاقة، مما يعني توفر كمية هائلة من الطاقة تزيد عن الحاجة إليها و والتي تنتظر الوسائل التكنولوجية المتقدمة القادرة على استيعابها.
4- كان يعتبر أغلى مصدر للطاقة النظيفة، ولكن مع انخفاض أسعار هذا المصدر خلال السنوات الخمس الماضية.
أهمية الطاقة الشمسية
وإمكانات الطاقة الشمسية هائلة، إذ تستقبل الأرض من الطاقة الشمسية يوميا نحو 200 ألف ضعف إجمالي قدرة توليد الكهرباء في العالم. ورغم أنها طاقة مجانية، إلا أن التكلفة العالية لجمعها وتحويلها وتخزينها قد حدت من استغلال هذه الطاقة. إلا أن الباحثين يقومون بتجريب الطاقة الشمسية للعديد من المشاريع للاستفادة من هذه الطاقة، ومن المشاريع التي تم طرحها للمستقبل هو استخدام محطات الطاقة الشمسية عبر الأقمار الصناعية لتزويد الأرض بالطاقة. أما بالنسبة للطاقة، ففي هذا المشروع يقوم القمر الصناعي المجهز بألواح شمسية كبيرة بجمع الطاقة الشمسية بشكل مستمر دون أن يتأثر بالجو. وبعد ذلك يتم تحويل الكهرباء إلى أفران ميكروويف ثم تنتقل إلى الأرض، حيث يتم تحويل طاقة الميكروويف مرة أخرى إلى كهرباء للتوزيع.
يتغير مستوى تجميع الطاقة الشمسية حسب المناخ، لذلك يصعب توفير احتياجات الطاقة بشكل دائم، وبالتالي من الضروري وجود شكل من أشكال تخزين الطاقة لتوفيرها للاستخدام خلال الأوقات التي يكون فيها ضوء الشمس قليلًا أو معدومًا. يمكن تخزين الطاقة الكهربائية من الخلايا الكهروضوئية في بطاريات تخزين كهربائية، وفي الأنظمة التي تستخدم الطاقة المجمعة لتسخين السوائل، يمكن تخزين السوائل مباشرة في خزانات معزولة، أو يمكن نقل الطاقة إلى وسط تخزين آخر، مثل الطبقة من الصخور.