مفهوم الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية: هي طاقة ناتجة عن انبعاث الأشعة الشمسيّة، قد تكون على شكل حرارة أو ضوء، كما أنّها نتاج التفاعلات النوويّة التي تحدث داخل الشمس، وهذه الطاقة مفيدة للكائنات الحيّة الموجودة على سطح الأرض.
ومن الممكن أن يتم تعريف الطاقة الشمسيّة على أنّها حرارة وضوء ينبعثان من الشمس، سخرها الإنسان لتلبية احتياجاته اليوميّة والعمليّة من خلال عدة وسائل وأساليب منها: التسخين المباشر أو من خلال عمليّات التحويل الميكانيكيّ.
كما يتم استخدام ألواح الخلايا الضوئيّة؛ لتوليد الكهرباء، حيث يتم استغلال هذه الطاقة من خلال التصميمات المعماريّة التي تعتمد على الطاقة الشمسيّة في عملها.
أهمية الطاقة الشمسية
- توليد طاقة حراريّة: تتم هذه العمليّة من خلال تعرُّض مجموعة من الألواح الشمسيّة للشمس حتى يتم تسخينها، بحيث تحتوي هذه الألواح على طبقة معدنيّة سوداء يتم تخزين الحرارة فيها ومن ثم نقلها إلى الوسط الذي يُلامسها سواء كان هذا الوسط ماء أو هواء.
- توليد الكهرباء: من خلال استخدام خلايا كهروضوئيّة، يتم تعرُّض هذه الخلايا للأشعة الشمسيّة حتى يتم توليد جهد كهربائي صغير، حيث تحتوي الخلايا الشمسيّة على مواد شبه موصلة تقوم بتحويل الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كهربائيّة، ومن الممكن أن يتم توليد”2 واط” من الكهرباء من خلال خليّة شمسيّة واحدة.
- تحليّة المياه: وذلك من خلال فصل مجرى الماء البارد عن الماء الساخن باستخدام غشاء رقيق، حيث يعمل هذا الغشاء على سحب بخار الماء من الجانب الساخن ونقله إلى الجانب البارد؛ ليتم بعد ذلك تصفيّته من الأملاح الذائبة فيه.
- إنتاج الهيدروجين: تقوم الطاقة الشمسيّة بانتاج كميّات نظيفة ومُتجددة من الهيدروجين، حيث تُشبه هذه العمليّة عمليّة البناء الضوئيّ، وذلك من خلال فصل الأكسجين عن الهيدروجين الموجود في المياه.
- العمليّات الزراعيّة: تعمل الطاقة الشمسيّة على زيادة معدل انتاجيّة النباتات المزروعة، كما يمكن استخدامها في إدارة ماكينات ضخ المياه وتجفيف المحاصيل، إضافةً إلى تفريخ الدجاج وزيادة السماد العضويّ له.
- عمليّات الطهو: يتم استخدام الضوء الشمسيّ في عمليّات الطّهو والتجفيف والبسترة، حيث يتم استخدام صناديق حابسة للحرارة في عمليّة الطهّو، كما أنّ هذه الصناديق تتكون من وعاء معزول وغطاء شفاف.
- التّفاعلات الكيمائيّة: يتم استخدام الطاقة الشمسيّة في انتاج تفاعلات كيمائيّة، حيث تُعتبر هذه التفاعلات مصدراً بديلاً للطاقة، ومن أنّواعها: تفاعلات كيمائيّة حراريّة، وتفاعلات كيمائيّة ضوئيّة.
طرق استغلال الطاقة الشمسية
- بناء البيوت وتوجيه نوافذُها باتجاه أشعة الشمس، واختيار مواد بناء لها القدرة على امتصاص وتخزين الحرارة.
- استخدام البيوت البلاستيكيّة أو الحراريّة في عمليّة الزراعة؛ نظراً لمُساهمتها في تسهيل عمليّة زراعة ونمو النباتات في غير موسمها.
- جمع أشعة الشمس في صناديق مخصصة؛ ليتم بعد ذلك استخدام حرارتها في عمليّة طبخ وطهي الطعام.
- تعقيم الأدوات الطبيّة الموجودة في العيادات من خلال استخدام الطبّاخ الشمسيّ.
- تسخين مياه المنازل والمباني من خلال نظام مُتخصص من الألواح الشمسيّة الموضوعة على أسطح البنايات.
- إزالة البكتيريا والفيروسات والطُّفيليات الموجودة في المياه؛ نتيجة تعرُّضها المباشر لإشعة الشمس.
استخدامات منزلية للطاقة الشمسية
- تركيب مراوح تهويّة خارجيّة تعتمد في تشغيلها على الشمس.
- تسخين برك السباحة من خلال تركيب نظام تسخين خاص.
- التسخين الشمسيّ لمياه المنازل.
- التدفئة المنزليّة.
- مضخات المياه المنزليّة.
- شحن البطاريّات.
- تغذيّة وتزويد المنازل بالكهرباء.
- إضاءة الحدائق والأماكن البعيدة عن كهرباء المنزل.
إنتاج الطاقة الشمسية
يتم انتاج الطاقة الشمسيّة عن طريق حدوث تفاعلات الإندماج النوويّ العملاقة، حيث تحدث هذه التفاعلات بشكل دائم على سطح الارض، تقوم هذه التفاعلات بتحويل غاز الهيدروجين إلى هيليوم، ونتيجة هذا الإندماج تنتج كميّات كبيرة من الطاقة، وهي طاقة مُتوفرة بشكل دائم كما أنّها طاقة مُتجددة ونظيفة.
عند وصول الطاقة الشمسيّة إلى سطح الارض فإنّها تأخذ شكلين إحداهما يكون على شكل طاقة حراريّة، في حين يكون الشكل الآخر طاقة ضوئيّة، حيث قام الإنسان باستغلال هذه الطاقة من خلال اختراع تطبيقات مُتعددة لتحقيق هذا الاستغلال والذي يهدف إلى تلبيّة حاجاته اليوميّة والمُتزايدة.
حقائق حول الطاقة الشمسية
- يتم قياس الطاقة الشمسيّة بوحدة الكيلو واط في الساعة.
- من الممكن تخزين الطاقة الشمسيّة في بطاريات واستخدامها ليلاً.
- لا تتطلب الألواح الشمسيّة الكثير من الصيانة، حيث أنها تستمر لفترات طويلة.
- على الرغم من تكلفة الأنظمة الشمسيّة العاليّة إلّا أنّها تمتلك العديد من الفوائد على المدى الطويل.
- تم اكتشاف الخلايا الشمسيّة في الماضي البعيد، حيث يُشير مصطلح الطاقة الشمسيّة إلى تسخير الطاقة واستخدامها في المنازل.
سلبيات الطاقة الشمسية
لا يمكن أن تعمل الطاقة الشمسيّة في أثناء الليل إلّا إذا تم تخزينها في بطاريات، ومن الصعب الحصول على الطاقة الشمسيّة في حال كان الجو غائماً، بالإضافة إلى أنّ تكلفة أنظمتها وتقنياتها باهظة ومكلفة جداً، كما أنّ عمليّة جمع الطاقة الشمسيّة تحتاج إلى مساحات كبيرة جداً.
