تعريف الطاقة الشمسية هو الطاقة التي تأتي منالشمسويمكننا التقاط بفضل الإشعاع الشمسي. غالبًا ما يستخدم مفهوم الطاقة الشمسية للإشارة إلى الكهرباء أوالطاقة الحراريةالتي يتم الحصول عليها باستخدامالإشعاع الشمسي.
يمثل مصدر الطاقة هذا الابتدائيمصدر الطاقةعلىأرض. لأنه مصدر لا ينضب ، يتم اعتبارهالطاقة المتجددة.
من هذه الطاقة ، العديد من الطاقة الأخرىمصادر الطاقةمشتقة ، مثل:
- طاقة الرياح ، التي تسخر قوة الريح. يتم إنشاء الريح عندماشمستسخين كميات كبيرة من الهواء.
- الوقود الأحفوري: إنها تأتي من عملية طويلة للغاية من تحلل الجسيمات العضوية. وكانت التحلل العضوي النباتات إلى حد كبير من النباتات.
- الطاقة الهيدروليكية ، التي تسخر الطاقة المحتملة للمياه. بدون الإشعاع الشمسي ، لن تكون دورة الماء ممكنة.
- الطاقة منالكتلة الحيوية، مرة أخرى ، هو نتيجةالتمثيل الضوئيمن النباتات.
هذا النوع من الطاقة المتجددة هو بديل عنالوقود الأحفوريالتي لا تنبعث منهاغازات الدفيئةمثل ثاني أكسيد الكربون.
أمثلة على الطاقة الشمسية
بعضأمثلة على الطاقة الشمسيةقم بتضمين ما يلي:
- الكهروضوئيةالألواح الشمسيةيولدكهرباء؛ يتم استخدام هذه المنشآت في المنازل والملاجئ الجبلية ، إلخ.
- محطات الطاقة الكهروضوئية: فهي ملحقات كبيرة من ألواح الكهروضوئية التي تهدف إلى توليد الكهرباء لتزويد شبكة الكهرباء.
- تستخدم السيارات الشمسية الخلايا الكهروضوئية لتحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء لدفع محرك كهربائي.
- الطهي الشمسي: إنها مصنوعة من نظام مكافئ للتركيزالشمسضوء إلى نقطة لرفعدرجة حرارةوتكون قادرة على الطهي.
- أنظمة التدفئة: معالطاقة الشمسية الحرارية، يمكن تسخين السائل الذي يمكن استخدامه في دائرة التدفئة.
- تسخين حمام السباحة هو دائرة سائل بسيطة تدور فيها الماء على طول مجموعة منجامعي الحرارية الشمسيةيتعرض لشمس.
- الآلات الحاسبة: بعض الأجهزة الإلكترونية لديها صغيرةلوحة الطاقة الشمسيةلتوفير الطاقة لالدائرة الكهربائية.
- التهوية الشمسية هي نوع من الطاقة الشمسية التي تستخدم الشمسحرارةلتهوية مساحة. غالبًا ما يتم استخدامه في المنازل والمباني لتحسين جودة الهواء وتقليل تكاليف الطاقة. يمكن استخدام التهوية الشمسية لتهوية غرفة واحدة أو مبنى كامل.
- التمثيل الضوئي هو طريقة طبيعية تستخدمها النباتات لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية.
أنواع الطاقة الشمسية
هناك ثلاثة أنواع من تقنيات الطاقة الشمسية:
- الطاقة الشمسية الكهروضوئية: تتكون الألواح الشمسية الكهروضوئية من مادة ، عند الإضراب الإشعاعي الشمسي ، تطلق الإلكترونات وتولدالتيار الكهربائي.
- الطاقة الشمسية الحرارية: يستفيد هذا النظام منسعة الحرارةمن أشعة الشمس. يتم تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية لتسخين سائل يمكن استخدامه للتدفئةالماء الساخن المنزلي. فيمحطات الطاقة الحرارية الشمسية، يتم إنشاء البخار ، ثم الكهرباء.
- الطاقة الشمسية السلبية هي مورد للاستفادة من الحرارة الشمسية دون استخدام الموارد الخارجية. على سبيل المثال ، يمكن للمهندسين المعماريين توجيه المنازل وتحديد مكان وضع النوافذ ، مع الأخذ في الاعتبار مكان استلام الإشعاع الشمسي. تُعرف هذه التقنية باسمالهندسة المعمارية الحيوية.
كيف يتم إنتاج الطاقة الشمسية؟
من وجهة نظر مادية ، يتم إنتاج الطاقة الشمسية في الشمس من خلال سلسلة من التفاعلات النووية. عندما تصل إلينا هذه الطاقة على الأرض ، يمكننا الاستفادة منها بعدة طرق:
- الألواح الشمسية معالخلايا الكهروضوئية. تتكون الألواح الكهروضوئية من مادة ، عند تلقي الضوء ، ويؤين بشكل مباشر وإطلاق الإلكترون. وبهذه الطريقة ، يتحول الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية.
- استخدامجامعي الطاقة الشمسيةالتي تم تصميمها لتحويل الإشعاع الشمسي إلى الطاقة الحرارية. الغرض منه هو تسخين سائل يدور في الداخل. في هذه الحالة ، ليس لدينا كهرباء ، ولكن لدينا سائل في درجة حرارة عالية يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات.
- الطاقة الشمسية المركزة هي نظام يعكس جميع الإضاءة الشمسية إلى نقطة محورية للوصول إلى درجة عاليةدرجات الحرارة. يتم استخدام هذه التكنولوجيا في النباتات الحرارية لتوليد الطاقة.
- تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية السلبية الطاقة الشمسية دون أي مدخلات طاقة خارجية. على سبيل المثال ، تتيح التصميمات المعمارية الحد الأقصى للإشعاع الشمسي في فصل الشتاء وتجنب الحرارة الزائدة في الصيف.
أنواع الألواح الشمسية
يتم استخدام مصطلح الألواح الشمسية لكلا الطريقتين (الكهروضوئية والحرارية). على أي حال ، يختلف التصميم بشكل كبير اعتمادًا على نوع التكنولوجيا الشمسية التي سيتم استخدامها من أجل:
- تستخدم اللوحة الحرارية الشمسية الأشعة الشمسية لتسخين السائل الذي ينقل الحرارة إلى السائل ثم تسخن الماء. يتم استخدام سخانات المياه الشمسية في المنازل للحصول على الماء الساخن.
- اللوحة الكهروضوئيةيستغل خصائص عناصر أشباه الموصلات المعينة الموضوعة في الخلايا الشمسية. تنتج الخلايا الشمسية طاقة كهربائية عندما تتعرض للإشعاع الشمسي. بفضل ما يسمىتأثير الكهروضوئييؤدي التعرض للشمس إلى حركة الإلكترونات في مكون (عادةالسيليكون) ، توليد تيار كهربائي مستمر.
- تستخدم اللوحة الشمسية المركزة أيضًا سلسلة من المرايا المكافئة مع بنية خطي. الهدف من هذه المرايا هو تركيز الإشعاع الشمسي على نقطة محورية للوصول إلى درجات حرارة مرتفعة بما يكفي لتوليد البخار من الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية لديها العديد من الاستخدامات والتطبيقات التي يمكن تلخيصها في ثلاث نقاط:الماء الساخن المحلي DHW
يتم استخدام تسخين المياه الشمسية لتزويد الماء الساخن المنزلي (DHW) والتدفئة إلى المنازل ومجمعات البناء الصغيرة. تم بناء محطات الطاقة الشمسية التي باستخدام التوربينات البخارية ، تحويل الحرارة المخزنة إلى كهرباء.ومع ذلك ، لم يتم استخدام هذه النماذج الأولية على نطاق واسع بسبب انخفاض الأداء لمحطات الطاقة هذه مقارنة بالتكاليف العالية وإمدادات الكهرباء غير المنتظمة.
توليد الكهرباء
تُستخدم الألواح الكهروضوئية في أنظمة شمسية معزولة للأجهزة الكهربائية بعيدًا عن الشبكات الكهربائية (تحقيقات الفضاء ، والكرات الهاتفية ذات الارتفاع العالي ، وما إلى ذلك). يتم استخدامها أيضًا في التطبيقات التي تتطلب هذه المتطلبات المنخفضة للطاقة بحيث لا يكون الاتصال بشبكة الكهرباء اقتصادية (إشارات الضوء ، عدادات مواقف السيارات ، إلخ).يجب أن تكون هذه الأجهزة مزودة بتراكم قادرين على تجميع الكهرباء الزائدة الناتجة خلال النهار لتشغيل المعدات في الليل وخلال الفترات الغائمة ، وعادة ما تكون البطاريات الشمسية.
كما أنها تستخدم في أنظمة كبيرة متصلة بالشبكة ، على الرغم من أن مصدر الطاقة متغير في الظروف اليومية والموسمية. لذلك ، من الصعب التنبؤ وليس قابل للبرمجة.
هذا التوقف يجعل من الصعب تلبية الطلب على الكهرباء في أي وقت ، باستثناء الإنتاج بهامش واسع من السلامة فوق قمم الطلب السنوية. ومع ذلك ، كونها ذروة إنتاج محطات الطاقة الشمسية في الصيف ، فإنها تمكنت من تعويض الطلب الداخلي الأكبر بسبب مكيفات الهواء.
ما هي إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية؟
استخدام الطاقة الشمسية ينطوي على إيجابيات وسلبيات محددة.الانتقادات الرئيسية أو العيوب هي:
ارتفاع تكلفة الاستثمار لكل كيلووات.
يوفر كفاءة عالية جدا.
يعتمد الأداء الذي تم الحصول عليه على جدول الطاقة الشمسية والطقس والتقويم. لهذا السبب ، من الصعب معرفة القوة الكهربائية التي سنكون قادرين على الحصول عليها في لحظة معينة. يختفي هذا العيب مع مصادر الطاقة الأخرى ، مثل الطاقة النووية أو الأحفورية.
كمية الطاقة التي يتطلبها لصنع لوحة شمسية. يتطلب إنتاج الألواح الكهروضوئية الكثير من الطاقة ، وغالبًا ما تستخدم مصادر الطاقة غير المتجددة مثل الفحم.
من ناحية أخرى ، عليك أن تفكر في فوائد الطاقة الشمسية:يدعم المدافعون عن تخفيض التكاليف ومكاسب الكفاءة بسبب وفورات الحجم والتحسينات التكنولوجية في أنظمة الطاقة الشمسية المستقبلية.
فيما يتعلق بغياب مصدر الطاقة هذا في الليل ، يشيرون أيضًا إلى أنه يتم الوصول إلى أقصى ذروة الاستهلاك الكهربائي خلال النهار ، وهذا هو ، خلال الحد الأقصى لإنتاج الطاقة الشمسية.
إنه مصدر للطاقة المتجددة. وبعبارة أخرى ، إنه لا ينضب.
إنها طاقة غير ملوثة: إنها لا تولد غازات الدفيئة ، وبالتالي لا تسهم في تفاقم مشكلة تغير المناخ.
وقت النشر: SEP-06-2023