بحث حول الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية
الطاقة هي المقدرة على القيام بعمل ما. وهناك صور عديدة للطاقة، يتمثل
اهمها في الحرارة والضوء. الصوت ايضا عبارة عن طاقة. وهناك" الطاقة
الميكانيكية" التي تولدها الالات، و"الطاقة الكيميائية" التي تتحرر عند
حدوث تغيرات كيميائية.يمكن تحويل الطاقة من صورة الى اخرى. فعلى سبيل
المثال، يمكن تحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية الجيب الىضوء
.ويمكن ان تعمل يداك كانهما الة. فاذا" فركت" كفيك معا في جو بارد فانهما
تصبحان دافاتين. ان الطاقة الميكانيكية الناتجة من تاثير" فرك" الكفين"
"بالاحتكاك" قد تحولت الى حرارة. كمية الطاقة العالم الموجودة في العالم
ثابتة على الدوام، فالطاقة لا تفنى ولا تستحدث. وعندما يبدو ان الطاقة قد
استنفذت، فانها في حقيقة الامر تكون تحولت الى صورة اخرى.
مصادر الطاقة : اننا نستخدم الطاقة المستمده من المصادر التي تختزن الطاقة
الشمسية، مثل الفحم والبترول، مثلما نستخدم الطاقة المستمدة من الشمس
مباشرة. وهناك الطاقة النووية اللتي تتحرر من الطاقة.
الطاقة النووية: توصل العلماء خلال الخمسين السنة الاخيرة الى تحرير هذه الطاقة من بعض العناصر مثل اليورانيوم والبلوتونيوم.
البترول: هو احد اهم مصادر الطاقة. ومنه نحصل على البنزين وزيت الديزلوزيت
البرافين والاف المنتجات الاخرى. يتكون البترول من بقايا النباتات
والحيوانات البحرية الدقيقة.
الغاز الطبيعي: يتكون تقريبا بنفس الطريقه التي يتكون بها البترول ويوجد بين طبقات الصخور العميقه في باطن الارض.
الكهرباء: هي اعظم صور الطاقه فائده،حيث يمكن توصيلها من مكان الى اخر عبر
اسلاك. كما يمكن توليدها بسهوله من صور الطاقه الاخرى. فعلى سبيل المثال
تستخدم طاقة مساقط المياه لتشغيل المولدات التي تنتج الكهرباء وهذه هي
احدى صور "الكهرباء المائيه" او الكهرباء المولده بالقوى المائيه.
مصادر اخرى للطاقه: تشمل هذه المصادر الرياح وامواج المحيط والمياه الحاره
التي تتدفق من الارض في بعض اجزاء من العالم على هيئة نبع ماء حار.وتتفجر
معظم ينابيع الماء الحار في نيوزيلندا والولايات المتحده الامريكيه
وايسلندا
الطاقة الشمسية
خلق الله الشمس والقمر كآيات دالة على كمال قدرته وعظم سلطانه وجعل شعاع
الشمس مصدراً للضياء على الأرض وجعل الشعاع المعكوس من سطح القمر نوراً .
قال الله تعالى في كتابه العزيز (هو الذي جعل الشمس ضياء والقمر نوراً
وقدره منازل لتعلموا عدد السنين والحساب ما خلق الله ذلك إلا بالحق يفصل
الآيات لقوم يعلمون ) سورة يونس الآية(5) فالشمس تجري في الفضاء الخارجي
بحساب دقيق حيث يقول الله سبحانه وتعالى في سورة الرحمن ( الشمس والقمر
بحسبان ) الآية(5) . أي أن مدار الأرض حول الشمس محدد وبشكل دقيق ، وآي
اختلاف في مسار الأرض سيؤدي إلى تغيرات مفاجئة في درجة حرارتها وبنيتها
وغلافها الجوي ، وقد تحدث كوارث إلى حد لآيكن عندها بقاء الحياة فقدرة
الله تعالى وحدها جعلت الشمس الحارقة رحمة ودفئاً ومصدراً للطاقة حيث تبلغ
درجة حرارة مركزها حوالي (8ْ-40ْ) x 10 درجة مطلقة ( كفن ) ثم تتدرج درجة
حرارتها في الانخفاض حتى تصل عند السطح إلى 5762ْ مطلقة ( كفن )
استخدام الطاقة الشمسية :
استفاد الإنسان منذ القدم من طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة في تطبيقات عديدة
كتجفيف المحاصيل الزراعية وتدفئة المنازل كما استخدمها في مجالات أخرى
وردت في كتب العلوم التاريخية فقد أحرق أرخميدس الأسطول الحربي الرماني في
حرب عام 212 ق م عن طريق تركيز الإشعاع الشمسي على سفن الأعداء بواسطة
المئات من الدروع المعدنية . وفي العصر البابلي كانت نساء الكهنة يستعملن
آية ذهبية مصقولة كا لماريا لتركيز الإشعاع الشمسي للحصول على النار . كما
قام علماء أمثال تشرنهوس وسويز ولافوازييه وموتشوت وأريكسون وهاردنج
وغيرهم باستخدام الطاقة الشمسية في صهر المواد وطهي الطعام وتوليد بخار
الماء وتقطير الماء وتسخين الهواء . كما أنشئت في مطلع القرن الميلادي
الحالي أول محطة عالمية للري بوساطة الطاقة الشمسية كانت تعمل لمدة خمس
ساعات في اليوم وذلك في المعادي قرب القاهرة . لقد حاول الإنسان منذ فترة
بعيدة الاستفادة من الطاقة الشمسية واستغلالها ولكن بقدر قليل ومحدود ومع
التطور الكبير في التقنية والتقدم العلمي الذي وصل إليه الإنسان فتحت
آفاقا علمية جديدة في ميدان استغلال الطاقة الشمسية.بالإضافة لما ذكر
تمتاز الطاقة الشمسية بالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى بما يلي :-
إن التقنية المستعملة فيها تبقى بسيطة نسبياً وغير معقدة بالمقارنة مع التقنية المستخدمة في مصادر الطاقة الأخرى .
توفير عامل الأمان البيئي حيث أن الطاقة الشمسية هي طاقة نظيفة لا تلوث
الجو وتترك فضلات مما يكسبها وضعاً خاصا في هذا المجال وخاصة في القرن
القادم.
تحويل الطاقة الشمسية :
يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال آليتي
التحويل الكهروضوئية والتحويل الحراري للطاقة الشمسية ، ويقصد بالتحويل
الكهروضوئية تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى طاقة كهربائية
بوساطة الخلايا الشمسية ( الكهروضوئية ) ، وكما هو معلوم هناك بعض المواد
التي تقوم بعملية التحويل الكهروضوئية تدعى اشتباه الموصلات كالسيليكون
والجرمانيوم وغيرها . وقد تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل بعض علماء
الفيزياء في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي حيث وجدوا أن الضوء يستطيع
تحرير الإلكترونات من بعض المعادن كما عرفوا أن الضوء الأزرق له قدرة أكبر
من الضوء الأصفر على تحرير الإلكترونات وهكذا . وقد نال العالم اينشتاين
جائزة نوبل في عام 1921م لاستطاعته تفسير هذه الظاهرة . وقد تم تصنيع
نماذج كثيرة من الخلايا الشمسية تستطيع إنتاج الكهرباء بصورة علمية وتتميز
الخلايا الشمسية بأنها لا تشمل أجزاء أو قطع متحركة ، وهي لا تستهلك
وقوداً ولا تلوث الجو وحياتها طويلة ولا تتطلب إلا القليل من الصيانة .
ويتحقق أفضل استخدام لهذه التقنية تحت تطبيقات وحدة الإشعاع الشمسي ( وحدة
شمسية ) أي بدون مركزات أو عدسات ضوئية ولذا يمكن تثبيتها على أسطح
المباني ليستفاد منه في إنتاج الكهرباء وتقدر عادة كفاءتها بحوالي 20% أما
الباقي فيمكن الاستفادة منه في توفير الحرارة للتدفئة وتسخين المياه . كما
تستخدم الخلايا الشمسية في تشغيل نظام الاتصالات المختلفة وفي إنارة الطرق
والمنشآت وفي ضخ المياه وغيرها . أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية
فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق المجمعات (
الأطباق ) الشمسية والمواد الحرارية .
فإذا تعرض جسم داكن للون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي فإنه يمتص لإشعاع
وترتفع درجة حرارته . يستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين
المياه وتوليد الكهرباء وغيرها . وتعد تطبيقات السخانات الشمسية هي الأكثر
انتشاراً في مجال التحويل الحراري للطاقة الشمسية . يلي ذلك من حيث
الأهمية المجففات الشمسية التي يكثر استخدامها في تجفيف بعض المحاصيل
الزراعية مثل التمور وغيرها كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية في
طبخ الطعام ، حيث أن هناك أبحاث تجري في هذا المجال لإنتاج معدات للطهي
تعمل داخل المنزل بدلا من تكبد مشقة الجلوس تحت أشعة الشمس أثناء الطهي
.ورغم أن الطاقة الشمسية قد أخذت تتبوأ مكان هامة ضمن البدائل المتعلقة
بالطاقة المتجددة ، إلا أن مدى الاستفادة منها يرتبط بوجود أشعة الشمس
طيلة وقت الاستخدام أسوة بالطاقة التقليدية. وعليه يبدو أن المطلوب من
تقنيات بعد تقنية وتطوير التحويل الكهربائي والحراري للطاقة الشمسية هو
تقنية تخزين تلك الطاقة للاستفادة منها أثناء فترة احتجاب الإشعاع الشمسي
. وهناك عدة طرق تقنية لتخزين الطاقة الشمسية تشمل التخزين الحراري
الكهربائي والميكانيكي والكيميائي والمغناطيسي . وتعد بحوث تخزين
الطاقةالشمسية من أهم مجالات التطوير اللازمة في تطبيقات الطاقةالشمسية
وانتشارها على مدى واسع ، حيث أن الطاقة الشمسية رغم أنها متوفرة إلا نها
ليست في متناول اليد وليست مجانية بالمعني المفهوم . فسعرها الحقيقي عبارة
عن المعدات المستخدمة لتحويلها من طاقة كهرومغناطيسية إلى طاقة كهربائية
أو حرارية . وكذلك تخزينها إذا دعت الضرورة .
ورغم أن هذه التكاليف حالياً تفوق تكلفة إنتاج الطاقة التقليدية إلا أنها
لا تعطي صورة كافية عن مستقبلها بسبب أنها أخذة في الانخفاض المتواصل بفضل
البحوث الجارية والمستقبلية .
نظم الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء :
النظام المنزلي
مع إنخفاض سعر الخلايا الشمسية والإرتفاع المستمر لأسعار الكهرباء
و النفط, حان الوقت للتجديد و الإستقلالية في مصدر الكهرباء.
نظم إضاءة
لتجنب أسلاك الكهرباء و بشاعتها,و لتوفير تكلفة البنية التحتية, و للمساهمة في بيئة نظيفة, من الأجدر بك إستخدام
نظم الطاقة الشمسية لبساطتها و عدم خطورتها.
الإتصالات
عندما يكون الخيار الأمثل لمحطة البث او التقوية هو موقع جبلي
في منطقة معزولة, فليس هناك بديل عن الطاقة الشمسية لتجنب تكاليف الصيانة و تكاليف التشغيل.
النظم الزراعية
إذا كان عدم توفر الكهرباء عائقاَ أمام أهدافك في إتمام مشروعك الزراعي,
أو كون المنطقة بعيدة عن مصدر الكهرباء, فإن الطاقة الشمسية هي خيارك
الأول و الأوفر.

mercii

موضوع ممتاز