مجالات استخدام الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية

تتميز الطاقة الشمسية بأنها متجددة، والطاقة المتجددة هي التي لا ينفد مصدرها، كما أنها وفَّرت للبشر فوائدَ متعددةً منها توفير المال، والحفاظ على نظافة البيئة، فالطاقة الشمسية تتميز بأنها لا تُطلق غاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يؤثر على الغلاف الجوي مما يُسبب الاحتباس الحراري، وتُشير الدراسات إلى أن الصين تمتلك أكبر طاقة شمسية في العالم، وبالتالي فهي أكبر مولد للطاقة الشمسية، وتُستخدم في عدة مجالات سيتم الحديث عنها في هذا المقال^[١].

مجالات استخدام الطاقة الشمسية

مؤخرًا أصبح الاعتماد على الطاقة الشمسية مضاعفًا في العديد من المؤسسات التعليمية والشركات المحلية والعالمية، بالإضافة إلى المصانع وغيرها، وتستعمل الطاقة الشمسية بديلًا للنفط الذي يُستَعمل في كثير من المجالات، من أهمها توليد الكهرباء التي أصبحت جزءًا لا يتجزأ من حياة الناس، ومن المجالات التي تُستَخدم الطاقة الشمسية فيها^[٢]

• تسخين المياه بالطاقة الشمسية: إذ تُركَّب ألواح سوداء مع أنابيب معدنية وتوضع مواجهةً للشمس، مغطاةً بلوج زجاجي شفاف وطبقة من العزل الحراري تحته، وتوصل هذه الأنابيب المعدنية بخزان معزول يحفظ الماء الساخن ثم يُنقل إلى الأنابيب والحنفيات، ويُستخدم هذا النظام في كثير من الفنادق والمستشفيات والمصانع والمنازل.
• استعمال الطاقة الشمسية للتدفئة: إذ تُركب ألواح شمسية على واجهات المباني لتخزن الطاقة الشمسية لتُستعمل بتدفئة المنازل في أيام البرد، وعند عدم الحاجة إلى الهواء الساخن القادم من هذه الألواح، تُخزَّن الطاقة الحرارية في جهاز لحين الحاجة إليها.
• تنقية مياه الشرب: تستخدم الطاقة الشمسية في المناطق النائية لتقطير المياه المالحة وجعلها صالحةً للشرب، إذ تُرَكَّب ألواح شمسية شفافة على حوض أسود يحتوي على المياه المالحة المراد تقطيرها، مما يؤدي لتبخر المياه ثم تجميع قطرات الماء عبر أجهزة التكثيف لتُنقَل إلى خزانات الماء وتستخدم عند الحاجة لها، وتُعد طريقة تقطير الماء من خلال الطاقة الشمسية أوفر بكثير من استعمال الطاقة الكهربائية لذلك.
• ضخ مياه الري: إذ تُستَعمل الطاقة الشمسية لضخ المياه لري المزروعات، بدلًا من استعمال الطاقة الكهربائية لذلك، وتُستَعمل هذه الطريقة غالبًا في أيام الصيف الحارة فتكون الحاجة لري المزروعات أكثر من فصل الشتاء.
• تجفيف الفواكه والخضراوات: تُجفف الفواكه والخضراوات للحفاظ عليها وقتًا أطول ولاستخدامها في تصنيع المأكولات والحلويات، ويُستفاد من الطاقة الشمسية في ذلك، إذ تُجمَع الفواكه والخضار المراد تجفيفها في حوض أسود له ثقوب تسمح بمرور الهواء، كذلك تساعد هذه الطريقة على حماية المحاصيل من الحشرات.
• أفران الطاقة الشمسية: تُستَعمل هذه الأفران في المختبرات المختصة بدراسة خصائص السيراميك، إذ إنه من الصعب دراستها في المختبرات ذات التيارات الكهربائية، وتُستَعمل الأفران الشمسية أيضًا لإنتاج حامض النيتريك والأسمدة.
• الطبخ باستعمال الطاقة الشمسية: إذ يمكن استعمال الطاقة الشمسية لصناعة أفران منزلية تستخدم للطهي، وتوفر هذه الأفران استعمال منتجات الغاز والوقود، أو إحراق الخشب، كما أن تكاليف صيانة الطباخ الشمسي منخفضة، وتحافظ على القيمة الغذائية للطعام.
• استعمال الطاقة الشمسية في الزراعة: إذ تُصنَع بيوت بلاستيكية مغطاه بألواح شمسية تساعد في عملية البناء الضوئي للنباتات، كما أنها تحافظ على درجة حرارة مناسبة لنمو النباتات التي يُمكن أن يصيبها التلف من البرد الشديد.

توليد الكهرباء باستعمال الطاقة الشمسية

من أهم الاستخدامات للطاقة الشمسية هي توليد الكهرباء، وتستَعمَل على نطاق واسع سواء أكان ذلك في المنازل أو المدارس أو الجامعات أو المستشفيات، ويُعرف توليد الكهرباء باستعمال الطاقة الشمسية بأنه تحويل أشعة الشمس لكهرباء بواسطة الخلايا الشمسية، ويُعد توليد الطاقة الكهربائية باستعمال الأشعة الشمسية أكثر سلامةً للبيئة من إنتاج الكهرباء باستخدام النفط، كما أن النفط عرضة للانتهاء أما الطاقة الشمسية فهي طاقة متجددة يمكن الاستفادة منها دائمًا، وتُستَعمل الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء بطريقتين^[٣]:

• الطريقة الأولى تًستَخدم فيها الطاقة الشمسية كمصدر للحرارة، ثم تستخدم هذه الحرارة لإنتاج البخار الذي يدفع التوربينات البخارية، وتسمى هذه الطريقة توليد الطاقة الشمسية الحرارية.
• الطريقة الثانية فهي تحويل الطاقة الشمسية مباشرةً لكهرباء، وذلك من خلال استخدام الخلايا الكهروضوئية التي تُجمع الطاقة الشمسية وتحولها لكهرباء، إذ تُصنّع هذه الخلايا من مادة أشباه موصلات عنصر السيليكون، وتتميز هذه الطريقة بأنّها تُنتج طاقةً نظيفةً لا تؤدي للإخلال بالنظام البيئي المحيط أو تلويث الهواء.

تاريخ استخدام الطاقة الشمسية

يعود استخدام الطاقة الشمسية لقديم الزمان، إذ استطاع البشر الاستفادة من أشعة الشمس لإشعال النار التي كانت المصدر الأساسي للطاقة في ذلك الوقت، ثم استطاع الإغريق والرومان أن يستعملوا الطاقة الشمسية مع المرايا لإضاءة المشاعل في المناسبات الدينية، كما أن الرومان استطاعوا استخدام الطاقة الشمسية كمصدر للتدفئة، إذ صمموا غرفًا أطلقوا عليها اسم الغرف الشمسية فيها نوافذ ضخمة توجه ضوء الشمس إلى منطقة واحدة.

أما الألواح الشمسية فينسب اختراعها للعالم الفرنسي إدموند بيكريل، الذي استطاع أن يجد العلاقة بين الضوء وتوليد الكهرباء عندما يوضع قطبان كهربائيان في محلول موصل، وقد كان هذا الاكتشاف المعروف باسم التأثير الكهروضوئي مؤثرًا في التطورات الكهروضوئية اللاحقة مع عنصر السيلينيوم الكيميائي، ثم اكتشف العالم ويلوبي سميث عام 1873 للميلاد أن السيلينيوم له إمكانيات ضوئية مما أدى لاكتشاف ويليام جريلز آدمز وريتشارد إيفانز عام 1876 للميلاد أن السيلينيوم يولد الكهرباء عند تعرضه لأشعة الشمس، وبعد هذا الاكتشاف استُخدِمَت الطاقة الشمسية في عدد كبير من المجالات، حتى أنه أُطلِقت طائرات تعمل بالطاقة الشمسية وكان ذلك عام 1981 للميلاد، إذ نُقلت من فرنسا إلى المملكة المتحدة، ومع مرور الوقت طوِّرت الألواح الشمسية وأصبح من السهل تركيبها على أسطح المباني، كما أن تكلفة تركيبها أصبحت منخفضةً مما أتاح انتشارها على نطاق واسع، وازداد الطلب عليها^[٤].

المراجع

1. ↑ "What is solar energy? Definition and examples", marketbusinessnews, Retrieved 17-11-2019. Edited.
2. ↑ "Solar Energy: 10 Major Application of Solar Energy – Explained!", yourarticlelibrary, Retrieved 17-11-2019. Edited.
3. ↑ "Solar Energy Power Generation", electronicshub, Retrieved 17-11-2019. Edited.
4. ↑ "the history of solar energy", news.energysage, Retrieved 17-11-2019. Edited.