الشمس أحد أهم مصادر الحياة، فلا حياة بلا شمس عبر ما يسمى بالتمثيل الضوئي. والطاقة التي تحملها أشعة الشمس إلى الأرض في نصف ساعة تكفي لتلبية احتياجات العالم لسنة كاملة. وتقنيات تحويل الطاقة الشمسية هي
التقنيات التي تجعلها قابلة للاستخدام، إما على شكل طاقة كهربائية أو تسخين مباشر للاستخدمات المختلفة من الكهربائية إلى المنزلية من تسخين مياه أو طهي، إلى محركات شمسية. هذا الاستخدام بدأ بعيداً في التاريخ مع اكتشاف تركيز الأشعة الشمسية في نقطة ما لتوليد شعلة نار.
الخلايا الضوئية أو الألواح الشمسية الحرارية هي أكثر تقنيات الطاقة الشمسية انتشاراً وهي المصدر الوحيد للطاقة في المركبات الفضائية. توضع هذه الألواح في مسطحات ضخمة كما هو الحال في المغرب وإسبانيا والولايات المتحدة وألمانيا والصين والهند ومعظم دول العالم تقريباً، كما وتوضع على سطوح الأبنية وعلى أعمدة الإنارة وفي الآلات الحاسبة وغيرها. ومن المعروف حالياً أن مساحة مائة ألف كيلو متر مربع (نصف سورية تقريباً) تكفي لتزويد العالم كله بالكهرباء.
تتكون هذه الألواح إما من خلايا (ترانزستورات ضوئية) من مواد نصف ناقلة كتلك المستخدمة في صناعة رقاقات الحاسوب الالكترونية يتحرر منها إلكترونات (تيار كهربائي)عندما يصطدم ضوء الشمس بها، ومقدار هذا التيار يتناسب مع شدة أشعة الشمس والتقانة المستخدمة في أنصاف النواقل. ومردودية هذه الخلايا بقيت حتى عهد قريب بحدود 15%، أي أنها لا تعطي طاقة كهربائية إلا 15% من الطاقة الشمسية الساقطة عليها، وهناك أبحاث واعدة تقول بإمكانية جعل المردود بحدود 25% وخاصة إذا وضع عدسات تجميع للضوء فوق مادة أنصاف النواقل. كما أن المعضلة الثانية تتمثل في ارتفاع أسعار هذه المكونات ولكن دخول الصين إلى هذا الميدان يجعل خفض أسعارها ممكنناً وغلى حد كبير.
أما الألواح الحرارية فهي مرايا في صلبها تعكس الضوء إلى بؤرة تجميع للطاقة الشمسية ليصار إلى استخدامها في تسخين المياه حتى الغليان ثم استخدام البخار الناتج لدفع عنفة بخارية تولد الكهرباء، أو أشكال أخرى مكافئة.
كما يمكن استخدام تقنيات الطاقة الشمسية البسيطة في التدفئة عن طريق تخصيص نوافذ كبيرة على الجانب المشمس للبناء يسمح لضوء الشمس بتسخين سطوح الأراضي والجدران التي طليت بمواد تمتص الحرارة وتخزنها. تطلق هذه الأسطح الحرارة خلال الليل للمحافظة على دفء البناء، ويمكن أن تقوم صفائح ماصة للحرارة على سطح البناء بتسخين سائل يجري في أنابيب تزود المساكن بماء ساخن.
تتمتع الطاقة الشمسية بأنها مصدر طاقة لا ينفد ولا يسبب تلوثاً أو ضجيجاً، كما أنها متعددة الاستخدامات، ولكنها لا تعمل في الليل بل تحتاج إلى أجهزة تخزين، كما أن الجو الغائم يقلص من فعاليتها ولكن ربط العالم في شبكات يجعل الأمر متاحاً سواء في تقلبات اليوم أو تقلبات الفصول.
الخلايا الضوئية أو الألواح الشمسية الحرارية هي أكثر تقنيات الطاقة الشمسية انتشاراً وهي المصدر الوحيد للطاقة في المركبات الفضائية. توضع هذه الألواح في مسطحات ضخمة كما هو الحال في المغرب وإسبانيا والولايات المتحدة وألمانيا والصين والهند ومعظم دول العالم تقريباً، كما وتوضع على سطوح الأبنية وعلى أعمدة الإنارة وفي الآلات الحاسبة وغيرها. ومن المعروف حالياً أن مساحة مائة ألف كيلو متر مربع (نصف سورية تقريباً) تكفي لتزويد العالم كله بالكهرباء.
تتكون هذه الألواح إما من خلايا (ترانزستورات ضوئية) من مواد نصف ناقلة كتلك المستخدمة في صناعة رقاقات الحاسوب الالكترونية يتحرر منها إلكترونات (تيار كهربائي)عندما يصطدم ضوء الشمس بها، ومقدار هذا التيار يتناسب مع شدة أشعة الشمس والتقانة المستخدمة في أنصاف النواقل. ومردودية هذه الخلايا بقيت حتى عهد قريب بحدود 15%، أي أنها لا تعطي طاقة كهربائية إلا 15% من الطاقة الشمسية الساقطة عليها، وهناك أبحاث واعدة تقول بإمكانية جعل المردود بحدود 25% وخاصة إذا وضع عدسات تجميع للضوء فوق مادة أنصاف النواقل. كما أن المعضلة الثانية تتمثل في ارتفاع أسعار هذه المكونات ولكن دخول الصين إلى هذا الميدان يجعل خفض أسعارها ممكنناً وغلى حد كبير.
أما الألواح الحرارية فهي مرايا في صلبها تعكس الضوء إلى بؤرة تجميع للطاقة الشمسية ليصار إلى استخدامها في تسخين المياه حتى الغليان ثم استخدام البخار الناتج لدفع عنفة بخارية تولد الكهرباء، أو أشكال أخرى مكافئة.
كما يمكن استخدام تقنيات الطاقة الشمسية البسيطة في التدفئة عن طريق تخصيص نوافذ كبيرة على الجانب المشمس للبناء يسمح لضوء الشمس بتسخين سطوح الأراضي والجدران التي طليت بمواد تمتص الحرارة وتخزنها. تطلق هذه الأسطح الحرارة خلال الليل للمحافظة على دفء البناء، ويمكن أن تقوم صفائح ماصة للحرارة على سطح البناء بتسخين سائل يجري في أنابيب تزود المساكن بماء ساخن.
تتمتع الطاقة الشمسية بأنها مصدر طاقة لا ينفد ولا يسبب تلوثاً أو ضجيجاً، كما أنها متعددة الاستخدامات، ولكنها لا تعمل في الليل بل تحتاج إلى أجهزة تخزين، كما أن الجو الغائم يقلص من فعاليتها ولكن ربط العالم في شبكات يجعل الأمر متاحاً سواء في تقلبات اليوم أو تقلبات الفصول.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق