طاقة شمسية

ما هي فوائد الطاقة الشمسية في حياتنا ؟

ماهي الطاقة الشمسية؟

الطاقة الشمسية هي طاقة قابلة للاستخدام حيث أنها متولدة من الشمس في شكل طاقة كهربائية أو حرارية، وعلى هذا الصعيد يتم التقاط الطاقة الشمسية بعدة طرق ، وأكثرها شيوعًا هو نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية الذي يحول أشعة الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام، بصرف النظر عن استخدام الخلايا الكهروضوئية لتوليد الكهرباء ، حيث تستخدم الطاقة الشمسية بشكل شائع في التطبيقات الحرارية لتدفئة المساحات الداخلية أو السوائل، كما يمكن لمالكي العقارات السكنية والتجارية تركيب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وتصميم مبانيهم مع وضع التسخين الشمسي السلبي في الاعتبار للاستفادة الكاملة من طاقة الشمس باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

الطاقة الشمسية

ان كنت من المهتمين بالاستفادة من الطاقة الشمسية، فلا بد أن تعرفه أنه يتم تثبيت الألواح الشمسية على ثلاثة مستويات رئيسية:

  • السكنية 
  • التجارية  
  • المرافق

وعادةً ما يتم تثبيت الطاقة الشمسية على نطاق سكني على أسطح المنازل أو في أرض مفتوحة (مثبتة على الأرض) وتتراوح بشكل عام بين 5 و 20 كيلووات (kW) ، اعتمادًا على حجم العقار حيث يتم تثبيت مشاريع الطاقة الشمسية التجارية بشكل عام على نطاق أكبر من الطاقة الشمسية السكنية، وعلى الرغم من أن التركيبات الفردية يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم ، إلا أن الطاقة الشمسية على نطاق تجاري تخدم غرضًا ثابتًا في توفير الطاقة الشمسية في الموقع للشركات والمؤسسات غير الربحية. 

أخيرًا ، تكون مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق عادةً كبيرة ، حيث يتم تركيب عدة ميغاواط (MW) التي توفر الطاقة الشمسية لعدد كبير من عملاء المرافق.

أما بالنسبة لبعض المتسوقين في مجال الطاقة الشمسية الذين قد لا يتمكنون من تثبيت الطاقة الشمسية على ممتلكاتهم ، تعد الطاقة الشمسية المجتمعية خيارًا للطاقة الشمسية قابلًا للتطبيق يربط بشكل مباشر مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق بالمستهلكين السكنيين. 

حيث عادة ما يتم بناء مزارع الطاقة الشمسية المجتمعية في موقع مركزي على عكس ممتلكات أي عميل واحد حيث يمكن للمستهلكين السكنيين الاشتراك في مشروع الطاقة الشمسية المجتمعي للحصول على العديد من مزايا الطاقة الشمسية دون تركيب الألواح الشمسية على ممتلكاتهم.

كيف تعمل الطاقة الشمسية؟

يمكنك أن تتخيل أن كمية ضوء الشمس التي تضرب سطح الأرض في ساعة ونصف تكفي للتعامل مع استهلاك الطاقة في العالم بأكمله لمدة عام كامل، حيث تعمل تقنيات الطاقة الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية إما عن طريق الألواح الكهروضوئية أو من خلال المرايا التي تركز الإشعاع الشمسي. ويمكن استخدام هذه الطاقة لتوليد الكهرباء أو تخزينها في بطاريات أو تخزين حراري.

يمكنك العثور على موارد ومعلومات حول أساسيات الإشعاع الشمسي ، وتقنيات الطاقة الشمسية الحرارية المركزة ، وتكامل أنظمة الشبكة الكهربائية ، والجوانب غير المتعلقة بالأجهزة (التكاليف الناعمة) للطاقة الشمسية، كما يمكنك أيضًا معرفة المزيد حول كيفية التحول إلى الطاقة الشمسية وصناعة الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك الغوص بشكل أعمق في الطاقة الشمسية من خلال موقع هاو سوبر ،فتابعونا .

كيف تعمل الألواح الشمسية؟

تتكون اللوحة الشمسية (المعروفة أيضًا باسم الوحدة الشمسية) من طبقة من خلايا السيليكون وإطار معدني ووحدة غلاف زجاجي وأسلاك لنقل التيار الكهربائي من السيليكون (الذري رقم 14 في الجدول الدوري) ويعتبر السيليكون مادة غير معدنية لها خصائص موصلة تسمح لها بامتصاص وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام عندما يصطدم الضوء بخلية من السيليكون فهذا الضوء يتسبب في تحريك الإلكترونات الموجودة في السيليكون ، مما يؤدي إلى بدء تدفق التيار الكهربائي والذي يُعرف بأسم “التأثير الكهروضوئي” ، ويصف الوظيفة العامة لتقنية الألواح الشمسية.

ويتلخص علم توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية في هذا التأثير الكهروضوئي. والذي تم اكتشافه لأول مرة في عام 1839 من قبل إدموند بيكريل ويمكن اعتباره خاصية لمواد معينة (تُعرف باسم أشباه الموصلات) تسمح لها بتكوين تيار كهربائي عند تعرضها لأشعة الشمس.

الطاقة الشمسية

تعمل العملية الكهروضوئية من خلال الخطوات العريضة التالية:

  • تمتص الخلايا الشمسية الكهروضوئية السيليكونية الإشعاع الشمسي
  • عندما تتفاعل أشعة الشمس مع خلية السيليكون ، تبدأ الإلكترونات في التحرك، مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي
  • تلتقط الأسلاك وتغذي هذا التيار الكهربائي المباشر (DC) إلى عاكس شمسي ليتم تحويله إلى تيار متناوب (AC)

تاريخ الطاقة الشمسية 

في عام 1954 ، طورت Bell Labs أول خلية ضوئية من السيليكون. على الرغم من أن الطاقة الشمسية قد تم التقاطها سابقًا وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام من خلال طرق مختلفة ، إلا أن الطاقة الشمسية فقط بعد عام 1954 بدأت تصبح مصدرًا حيويًا للكهرباء لتشغيل الأجهزة على مدى فترات طويلة من الزمن حيث  حولت الخلايا الشمسية الأولى الإشعاع الشمسي إلى كهرباء بكفاءة تبلغ 4 في المائة، ويمكن للعديد من الألواح الشمسية المتاحة على نطاق واسع اليوم تحويل ضوء الشمس إلى طاقة شمسية بكفاءة تزيد عن 20 في المائة ، وهو رقم في ازدياد مستمر.

وعلى الرغم من أن اعتماد الطاقة الشمسية كان بطيئًا في البداية ، إلا أن عددًا من الحوافز والسياسات الحكومية ساهمت في خفض تكلفة الألواح الشمسية بدرجة كافية ليتم اعتمادها على نطاق أوسع، حيث تمثل الطاقة الشمسية في هذه المرحلة قدرة كافية لتشغيل 11 مليون من 126 مليون أسرة في البلاد.

تكلفة الطاقة الشمسية

بالتزامن مع زيادة كفاءة الألواح الشمسية، انخفضت تكلفة الألواح الشمسية بشكل كبير في العقد الماضي وبالتالي انخفضت تكلفة تركيب الألواح الشمسية بأكثر من 60 في المائة، ويتوقع العديد من خبراء الصناعة أن الأسعار ستستمر في الانخفاض في السنوات القادمة.

فوائد الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة نظيف وغير مكلف ومتجدد يمكن تسخيره في كل مكان تقريبًا في العالم – أي نقطة يصطدم فيها ضوء الشمس بسطح الأرض هي موقع محتمل لتوليد الطاقة الشمسية، وبما أن الطاقة الشمسية تأتي من الشمس ، فإنها تمثل مصدرًا غير محدود للطاقة حيث تولد تقنيات الطاقة المتجددة الكهرباء من موارد لا حصر لها، على سبيل المثال إنتاج الكهرباء والموارد المتجددة باستخدام الوقود الأحفوري استغرق تكوين النفط والغاز والفحم مئات الآلاف من السنين ، لذلك في كل مرة يتم فيها حرق أحد هذه الموارد لتوليد الكهرباء ، يتم نقل هذا المورد المحدود بشكل هامشي أقرب إلى النضوب. استخدام مورد متجدد – مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية – لتوليد الكهرباء ، لا يستنفد هذا المورد. وبالتالي سيكون هناك دائمًا ضوء الشمس الساطع على سطح الأرض ، وبعد تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ، لا تزال هناك كمية لا حصر لها من ضوء الشمس لتتحول إلى كهرباء في المستقبل. هذا هو ما يجعل الطاقة الشمسية بطبيعتها طاقة متجددة.

في حين أن مزيج الكهرباء الحالي في الولايات المتحدة لا يزال يتكون إلى حد كبير من الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز ، أصبحت مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية بشكل مطرد جزءًا أكبر من ملف الطاقة في البلاد. نظرًا لأن تكلفة الطاقة الشمسية والتقنيات المتجددة الأخرى لا تزال تنافسية.

الطاقة الشمسية

بالنظر إلى أن الألواح الشمسية لا يمكنها إنتاج الطاقة إلا عندما تكون الشمس مشرقة ، فقد أصبح تخزين الطاقة المنتجة ولكن غير المستخدمة على مدار اليوم لاستخدامها في وقت لاحق أمرًا مهمًا بشكل متزايد على سبيل المثال تُخزن البطاريات الشمسية الكهرباء ويمكن سحبها خلال فترات انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية، علاوة على ذلك تعمل حلول الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين مع جميع مقاييس تركيبات الألواح الشمسية وتوفر العديد من المزايا الإضافية ، من موثوقية الطاقة إلى مرونة الشبكة والطاقة منخفضة التكلفة.

السيارات الكهربائية هي المنتج الثاني الذي يستعد لركوب موجة اعتماد الطاقة الشمسية مع انخفاض تكاليف الصيانة وانخفاض تكاليف الوقود وانخفاض البصمة البيئية مقارنة بمركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية ، حيث من المقرر أن تكون السيارات الكهربائية جزءًا مهمًا من صناعة السيارات لسنوات قادمة مع تزايد اعتماد السيارات الكهربائية ، تأتي أيضًا الحاجة المتزايدة للكهرباء لتشغيل المركبات وهو ما يناسب تمامًا الطاقة الشمسية. 

حيث توفر منشآت الطاقة الشمسية الموزعة طاقة رخيصة وموثوقة للسيارات الكهربائية مباشرة من الشمس في عالم تزداد فيه الكهرباء في جميع أنحاء المنزل وتعد الطاقة الشمسية واحدة من أكثر الطرق تكلفة وموثوقية لتزويد مستقبلنا الكهربائي بالوقود.

الوسوم

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق