يعد استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء من أكثر استخدامات الطاقة الشمسية خصوصية ويتم تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بكل بساطة، ومن خلال هذا المقال سنتعرف على كل ما يتعلق بالطاقة الشمسية واستخداماتها في الكهرباء.
إقرأ أيضاً:
جدول المحتويات
معنى الطاقة الشمسية
- الطاقة الشمسية هي الطاقة التي يتم الحصول عليها من الشمس وتستخدم هذه الطاقة للحصول على الطاقة الكهربائية وكذلك الطاقة الحرارية.
- تعتبر الطاقة الشمسية أفضل أنواع الطاقة على وجه الأرض، فهي طاقة نظيفة ومتجددة، وتستخدم الطاقة الشمسية في العديد من المجالات يوميا.
- تنشأ الطاقة الشمسية كغيرها من الطاقات نتيجة لعدد من التفاعلات الكيميائية، وتحدث هذه التفاعلات في الشمس عن طريق الاندماج النووي الحراري.
- وبعد ذلك تخرج هذه الطاقة بكل العناصر التي تحملها من الشمس إلى الأرض، إلا أن الفضاء الجوي يمتص جزءا كبيرا منها حتى لا تضر الأرض.
- وتستخدم هذه الطاقة بشكل تجريدي من قبل العديد من الكائنات الحية، حيث تمد الإنسان بالعناصر المهمة التي يحتاجها، كما تستخدمها في عملية التمثيل الضوئي وإنتاج الأكسجين بواسطة النباتات.
إقرأ أيضاً:
استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
يتم إنتاج الكهرباء من الشمس لاستخدامها في العديد من المجالات المفيدة للإنسان، ويتم إنتاج الكهرباء من الشمس بطريقتين:
القوة البصرية
يتم الحصول على الكهرباء من الشمس عن طريق الطاقة الكهروضوئية، وهي إحدى الطرق المستخدمة منذ القدم.
وتتمثل هذه الطريقة في توفير الخلايا الكهروضوئية المكونة من طبقات السيليكون بالإضافة إلى المواد المساعدة.
وبما أن هذه الخلايا تتشكل على شكل مربع، فإنه بمجرد وصول أشعة الشمس إليها، تحدث تفاعلات كيميائية، يتبعها قذف إلكتروني يحمل تياراً كهربائياً، يستخدم في العديد من التطبيقات.
طاقة حرارية
تعتمد إحدى التقنيات المستخدمة للحصول على الطاقة الكهربائية من الشمس على العاكسات.
تقوم هذه العاكسات بتوليد البخار عن طريق تشغيل بؤرة ضوء الشمس مما يؤدي إلى تشغيل المولد الكهربائي.
هناك تقنية خاصة لاستغلال أشعة الشمس لإنتاج غاز مضغوط أو حتى بخار، ويحدث هذا عندما يتم تسخين غاز الهيدروجين أو الهيليوم بواسطة أشعة الشمس.
كما يمكن الاعتماد على المرايا لتعكس ضوء الشمس، حيث يمكنها تحويل السائل إلى بخار يمكنه تشغيل التوربينات، وبالتالي توليد الكهرباء.
إقرأ أيضاً:
مميزات استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
إن استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء له العديد من الفوائد والمميزات التي تجعله الاختيار الأول بين طرق توليد الطاقة، ومن أهم مزايا الطاقة الشمسية في الكهرباء ما يلي:
مصدر دائم ومتجدد للطاقة
إن كون الطاقة الشمسية هي طاقة متجددة هي الميزة الأجمل التي تمكن العالم كله من التحول إلى الشمس كمصدر رئيسي للطاقة و:
- الطاقة الشمسية هي طاقة لا تنضب وتوجد في جميع أنحاء العالم ولا يملكها أحد.
- ولذلك فإن الاعتماد على الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء وغيرها لا يدعو للقلق من استنزاف الطاقة أو فقدانها، مما يؤدي إلى زيادة الاعتماد عليها.
تقليل التكلفة الشهرية
على الرغم من أن توليد الكهرباء من الشمس مكلف للغاية في البداية، إلا أن التكلفة التي يتحملها الناس كل شهر لا تذكر:
- توليد الكهرباء من الشمس لا يحتاج لدفع فواتير شهرية مثل الغاز والكهرباء القادمة من مصدر آخر.
- إذا كانت الكهرباء التي تنتجها من الشمس أكثر من احتياجات منزلك، فيمكنك تحصيل رسوم إضافية.
تكلفة صيانة منخفضة
من المعروف أن أي جهاز في المنزل يحتاج إلى صيانة وكلما زادت المعدات في المنزل زادت الصيانة أيضاً، ولكن هذا لا ينطبق على توليد الطاقة الكهربائية من الشمس، وتتجلى هذه الحالة في النقاط التالية:
- لأن صيانة الألواح المستخدمة لإنتاج الطاقة الكهربائية من ضوء الشمس لا تتطلب صيانة عالية التكلفة، كما أن فترات الصيانة تكون متقطعة.
- عندما ننظر إلى الألواح الشمسية نرى أن هذه الألواح لها ضمان يتراوح من 20 إلى 25 سنة، أي أنها فترة طويلة جداً، هذه الألواح لا تحتوي على أجزاء متحركة وتحتاج إلى صيانة دورية.
- وعندما ننظر إلى الانفرتر الذي يحتاج إلى صيانة، نرى أن فترة الضمان طويلة أيضًا وتتراوح بين 5 و10 سنوات.
براعه
للطاقة الشمسية العديد من الاستخدامات التي لا غنى عنها في كل منزل، إذ يمكن استخدام الطاقة الشمسية في:
- لتوليد الكهرباء التي تمكننا من استخدامها في أجهزتنا الكهربائية.
- وبالإضافة إلى قدرتها على تقطير الماء، يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية تستخدم للتدفئة، مما يوفر المياه في المناطق البعيدة عن المياه النظيفة.
- تُستخدم الطاقة الشمسية في استكشاف الفضاء، وهي مصدر مهم للطاقة في الفضاء.
إقرأ أيضاً:
حل مشكلة عيوب توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية
أثناء الحديث عن استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، يجب أن نعلم أن توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية له العديد من السلبيات مثل عدم توفر الطاقة الشمسية، وكذلك ارتفاع التكاليف الأولية للمشروع. ونظراً لليل والحاجة إلى مساحة كبيرة، قام بعض العلماء بتصميم جهاز. ولحل هذه المشاكل يكون هذا الجهاز كالتالي:
- تم تصميم الجهاز ليكون عبارة عن خزان كبير ويحتوي على الملح المنصهر، ويعود اختيار الملح إلى قدرته على امتصاص الحرارة العالية وكذلك على مواجهة الحرارة المرتفعة.
- يتم تركيب جهاز يسمى (هيليوستات) على مكان مرتفع ويقوم بتوجيه أشعة الشمس بشكل مكثف على الملح الموجود في الخزان بتقنيات خاصة.
- ومن خلال تسخين الملح المصهور، تصل هذه الحرارة إلى الخزان بشكل كامل.
- وفي حالة توليد الكهرباء، يصل الملح الساخن إلى مولد البخار، بينما يعود الملح البارد إلى قاع الخزان.
- وفي الليل وعندما تغيب الشمس تغلق تهوية المستودع للحفاظ على الحرارة.
- وبالتالي يتم تخزين الحرارة واستخدامها في الليل.
كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية
في الحديث عن استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، لا بد أن نشير إلى أن تخزين الطاقة الشمسية يمثل مشكلة يواجهها أولئك الذين يريدون تعميم الطاقة الشمسية كبديل قوي للطاقة غير المتجددة.
- ويتم تخزين هذه الطاقة بتقنية الكتلة الحرارية، فتتحول الطاقة الشمسية إلى حرارة ويتم تخزينها واستخدامها في مختلف المجالات.
- ويمكن أيضًا استخدام التربة والماء والملح لتخزين الحرارة التي نحصل عليها من الشمس، وهي أدوات منخفضة التكلفة.
- وتستخدم الطاقة المخزنة خلال فترات غياب الشمس سواء في الليل أو خلال فترات الشتاء عندما تقل قوة الشمس ومساحتها على الأرض.
إقرأ أيضاً:
وفي نهاية مقالنا عن استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، نود أن نذكركم بأن الشمس مصدر دائم للطاقة وعلينا أن نوجه قدراتنا للاستفادة الكاملة منها.