بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها ومميزاتها وعيوبها واستخداماتها

 بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها ومميزاتها وعيوبها واستخداماتها



ما هي الطاقة الشمسية ؟


  • الشمس هي مصدر قوي للطاقة والتي بدونها لن تكون هناك حياة على الأرض وتشير الطاقة الشمسية ببساطة إلى الطاقة التي نحصل عليها من الشمس التي يتم تحويلها بعد ذلك إلى طاقة حرارية أو كهربائية.
  • يمكن تسخير الحرارة المشعة والضوء المنبعث من الشمس في مجموعة متنوعة من التقنيات المتطورة باستمرار وهذا النوع من الطاقة نظيف مجاني ومتوفر على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.
  • في السنوات الأخيرة، استفاد عدد متزايد من مالكي المنازل ورجال الأعمال من هذا المصدر المتجدد للطاقة لعدة أسباب منها الكهرباء للتدفئة والتبريد، وإنها طريقة أفضل لتسخير الطاقة دون الإضرار بالبيئة، نظرًا للكمية الكبيرة من الطاقة الشمسية المتاحة، يعد هذا مصدرًا جذابًا للكهرباء.
  • الطاقة الشمسية هي التكنولوجيا المستخدمة تسخير طاقة الشمس وجعلها قابلة للاستخدام، اعتبارا من عام 2011 أنتجت التكنولوجيا أقل من عُشر واحد في المائة من الطلب العالمي على الطاقة.
  • وكثير من الناس على دراية بما يسمى الخلايا الكهروضوئية، أو الألواح الشمسية، الموجودة على أشياء مثل المركبات الفضائية وأسطح المنازل والآلات الحاسبة المحمولة، حيث تتكون الخلايا من مواد أشباه الموصلات كتلك الموجودة في رقائق الكمبيوتر.
  • عندما يضرب ضوء الشمس الخلايا، فإنه يقرع الإلكترونات المنبعثة من ذراتها، بينما تتدفق الإلكترونات عبر الخلية، وتقوم بتوليد الكهرباء.
  • على نطاق أوسع بكثير، تستخدم محطات الطاقة الشمسية الحرارية تقنيات مختلفة تركيز طاقة الشمس كمصدر للحرارة، ثم يتم استخدام الحرارة لغلي الماء لقيادة التوربينات البخارية التي تولد الكهرباء بنفس الطريقة تمامًا مثل محطات الفحم والطاقة النووية، التي توفر الكهرباء لآلاف الأشخاص.
  • أنتجت الشمس الطاقة لمليارات السنين، وفي كل ساعة تنقل الشمس طاقة أكثر على الأرض مما تحتاجه لتلبية احتياجات الطاقة العالمية لمدة عام كامل.
  • تطورت تكنولوجيا الطاقة الشمسية في بعض البلدان تتنافس مع المصادر التقليدية لتوليد الكهرباء، وفي غضون بضعة عقود فقط، سيصبح الجزء الرئيسي من نظام الطاقة المستدامة في العالم.
  • بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن تكون ظروف تطوير الطاقة الشمسية أكثر كمالا، حيث أن الشمس تغمر الأرض كل ساعة بما يكفي من الضوء والحرارة لتلبية الاحتياجات العالمية لمدة عام كامل؛ وبعبارة أخرى، يمكن للإشعاع الشمسي تلبية احتياجاتنا من الطاقة أكثر من 4000 مرة.
  • إن سطح الأرض يستقبل 120،000 تيراوات من الإشعاع الشمسي، “وهو ما يمثل طاقة تفوق طاقة الكوكب بأسره 20 ألف مرة”، ولدعم هذه الحجة أكثر من ذلك، يقول اتحاد العلماء المهتمين إن ما لا يقل عن 18 يومًا من الإشعاع الشمسي على الأرض يحتوي على قدر من الطاقة مثل احتياطي الفحم والنفط والغاز الطبيعي في العالم مجتمعين.

بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها

بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها

  • تقوم الخلايا الشمسية الضوئية بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء بواسطة ما يسمى التأثير الكهروضوئي، والذي من خلاله يمكن لبعض المواد امتصاص الفوتونات (جزيئات الضوء) تحرير الإلكترونات، وتوليد تيار كهربائي.
  • من ناحية أخرى، تستخدم المجمعات الحرارية الشمسية الألواح أو المرايا لامتصاص حرارة الشمس وتركيزها، وتحويلها إلى سائل وتوصيلها عبر الأنابيب لاستخدامها في المباني والمنشآت، وكذلك لإنتاج الكهرباء (الطاقة الشمسية الحرارية
  • يمكن لتكنولوجيات الطاقة الشمسية الاستفادة من هذه الطاقة لمجموعة متنوعة من الاستخدامات، بما في ذلك توليد الكهرباء، وتوفير الضوء أو البيئة الداخلية المريحة، وتسخين المياه للاستخدام المنزلي أو التجاري أو الصناعي.
  • خيار آخر عندما يتعلق الأمر بتسخير طاقة الشمس هو استخدام الطاقة الكهروضوئية الطاقة الحرارية، حيث أن سخانات الفضاء الشمسية وسخانات المياه بالطاقة الشمسية هي وسيلة فعالة للغاية لتدفئة المنزل دون الحاجة إلى تركيب الألواح الشمسية.
  • يستخدم التسخين الشمسي السلبي الدوران الطبيعي بينما تقوم الأنظمة النشطة بتدوير المياه وتوليد الحرارة باستخدام المضخات، ويقدم هذا النوع من التكنولوجيا أيضًا طريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة لتسخين حمام السباحة الخاص بك.

تقنيات الطاقة الشمسية

  • هناك ثلاث طرق رئيسية تسخير الطاقة الشمسية: الخلايا الكهروضوئية، التدفئة والتبريد بالطاقة الشمسية، وتركيز الطاقة الشمسية.
  • تولد الخلايا الكهروضوئية الكهرباء مباشرة من ضوء الشمس عبر عملية إلكترونية ويمكن استخدامها لتشغيل أي شيء من الأجهزة الإلكترونية الصغيرة مثل الآلات الحاسبة وعلامات الطرق وحتى المنازل والشركات التجارية الكبيرة.
  • وتستخدم تطبيقات التدفئة والتبريد بالطاقة الشمسية (SHC) وتطبيقات الطاقة الشمسية المركزة (CSP) الحرارة الناتجة عن الشمس لتوفير التدفئة أو الماء في حالة أنظمة SHC، أو لتشغيل التوربينات المولدة للكهرباء التقليدية في حالة طاقة CSP النباتات.


كيف يتم استخدام الطاقة الشمسية ؟

كيف يتم استخدام الطاقة الشمسية ؟

  • الطاقة الشمسية هي تقنية طاقة مرنة للغاية حيث يمكن بناؤها كجيل موزع (يقع عند نقطة الاستخدام أو بالقرب منها) أو كمحطة مركزية للطاقة الشمسية لتوليد الطاقة (على غرار محطات الطاقة التقليدية).
  • ويمكن لكلتا الطريقتين أيضًا تخزين الطاقة التي تنتجها للتوزيع بعد غروب الشمس باستخدام تقنيات تخزين الطاقة الشمسية المتطورة.
  • توجد الطاقة الشمسية داخل نظام كهربائي معقد ومتشابك، وتعمل جنبًا إلى جنب مع تقنيات أخرى مثل طاقة الرياح من أجل التحول إلى اقتصاد ذو طاقة نظيفة.

كيفية تسخير الطاقة الشمسية ؟

  • في أحد الأساليب، تركز أحواض طويلة من المرايا على شكل حرف U على ضوء الشمس على أنبوب من الزيت يمتد عبر الوسط، ثم يغلي الزيت الساخن الماء لتوليد الكهرباء.
  • يمكن للمنزل أو الأعمال التجارية استخدام الطاقة الشمسية كما تفعل الطاقة المعتادة للأضواء والأجهزة وأجهزة الكمبيوتر ومراكز البيانات والآلات وغيرها، وغالبًا ما يكون نظام الأسطح المزودة ألواح كهروضوئية كافياً لتحقيق وفورات كبيرة في فاتورة المرافق وتأمين مستقبل مبني على الثروة مستقل عن الطاقة.
  • الطاقة الشمسية هي شكل نظيف ومتجدد وموثوق من الطاقة فهو لا يعتمد على حرق الفحم أو الغاز أو الزيت، ولا تستنزف الأرض من الموارد الهامة أو ترسل السموم الضارة في الغلاف الجوي.
  • إنها ببساطة تستخدم مخزنًا لا ينتهي من الطاقة توفره لنا الشمس يوميًا، ويمكن أن يؤدي استخدام الطاقة الشمسية لأغراض النقل أو شحن البطارية أو التدفئة أو الإضاءة أو الكهرباء إلى تقليل الفواتير الشهرية، والمساعدة في نظافة البيئة، والتحكم في أسعار الطاقة لديك لسنوات قادمة حيث أن الاستثمار في الطاقة الشمسية هو الاستثمار في المستقبل.


مزايا الطاقة الشمسية

مزايا الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي مفتاح مستقبل الطاقة النظيفة حيث تعطي الشمس طاقة أكثر بكثير مما تحتاجه لتشغيل كل شيء على الأرض في كل يوم، وهذا هو السبب في أننا نستثمر بكثافة في محطات الطاقة الشمسية.

يتم الإشادة بالطاقة الشمسية باعتبارها مصدرًا للوقود لا ينضب وهو خالٍ من التلوث وغالبًا ما يكون خاليًا من الضوضاء، على سبيل المثال، تولد الخلايا الشمسية الطاقة لأماكن بعيدة مثل الأقمار الصناعية في مدار الأرض وفي أعماق الجبال بالسهولة التي يمكن بها تشغيل مباني وسط المدينة والسيارات المستقبلية.

ومن أهم مزايا الطاقة الشمسية ما يلي :

1. قابلة للتجديد

الألواح الشمسية تنتج الكهرباء عن طريق تحويل التدفق المستمر للطاقة من الشمس إلى الكهرباء.

2. خالية من ثاني أكسيد الكربون

لا يتم إطلاق أي انبعاثات ضارة في الهواء عندما يتم إنتاج الكهرباء بواسطة الألواح الشمسية.

3. انخفاض تكاليف التشغيل

العملية الكهروضوئية التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء لا تتطلب أي وقود ولا توجد تكاليف متغيرة.

4. الطاقة الشمسية غير محدودة

توفر الشمس أكثر من كمية الطاقة المطلوبة لتلبية احتياجات العالم بأسره من الطاقة، وعلى عكس الوقود الأحفوري، لن تنفذ في أي وقت قريب، كمصدر للطاقة المتجددة، فإن القيد الوحيد للطاقة الشمسية هو قدرتنا على تحويلها إلى كهرباء بطريقة فعالة ورشيدة من حيث التكلفة.

5. الطاقة الشمسية هي مصدر نظيف للطاقة

حيث لا يتم إصدار أي انبعاثات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي عند استخدام الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء، ونظرًا لأن الشمس توفر طاقة أكثر مما نحتاج إليه من أي وقت مضى، فإن الكهرباء من الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة مهم للغاية.

بعد تثبيت الألواح الشمسية، تكون تكاليف التشغيل منخفضة جدًا مقارنة بالأشكال الأخرى لتوليد الطاقة، كما أن الوقود غير مطلوب، وهذا يعني أن الطاقة الشمسية يمكنها توليد كميات كبيرة من الكهرباء دون التيقن من حساب تأمين إمدادات الوقود.

عيوب الطاقة الشمسية

عيوب الطاقة الشمسية

لا تعمل الطاقة الشمسية في الليل دون وجود جهاز تخزين مثل البطارية، ويمكن أن يجعل الطقس الغائم التكنولوجيا غير موثوقة خلال النهار، كما تعتبر تقنيات الطاقة الشمسية مكلفة للغاية وتتطلب مساحة كبيرة من الأرض لتجميع طاقة الشمس بمعدلات مفيدة لكثير من الناس.

على الرغم من العيوب، فقد ارتفع استخدام الطاقة الشمسية بنحو 20 بالمائة سنويًا على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية، وذلك بفضل الانخفاض السريع في الأسعار والمكاسب في الكفاءة تعد اليابان وألمانيا والولايات المتحدة أسواقًا رئيسية للخلايا الشمسية.

كيف يتم الحصول على الطاقة الشمسية؟

توفر الشمس الطاقة بطريقتين مختلفتين:

إنها توفر الحرارة التي يتم استغلالها بواسطة المرايا التي تركز أشعة الشمس على جهاز استقبال يحتوي على سائل يصل إلى درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية.

يتم توفير الضوء الذي يتم تحويله إلى كهرباء من خلال الألواح الشمسية الضوئية، ويتم تشكيل الألواح الضوئية بواسطة مجموعات من الخلايا أو الخلايا الشمسية التي تحول الضوء (الفوتونات) إلى طاقة كهربائية (الإلكترونيات).


مصادر الطاقة الشمسية

مصادر الطاقة الشمسية

استخدم العالم الطبيعي طاقة الشمس منذ وقت بعيد، ورغم وجود الكثير من النقاش حول هذا الموضوع، فإن الحقيقة هي أن الشمس هي مشكلة وحل في نفس الوقت، والطاقة الشمسية هي عنصر أساسي في وجود الأرض ذاته.

يجب أن تستغل طاقة الشمس لاستبدال الطرق التقليدية التي أثرت على الكوكب، بدلاً من حرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي، يمكن للمستهلكين الاستفادة من الطاقة غير المحدودة من الشمس لتشغيل المنازل والسيارات والأجهزة.

 1.النقل بالطاقة الشمسية

  • تتحول جميع القطارات والترام ومترو الأنفاق والحافلات والطائرات والسيارات في العديد من المدن إلى الطاقة الشمسية، على سبيل المثال نحو 28 في المئة من الاستهلاك السنوي للطاقة في الولايات المتحدة يتجه نحو نقل الناس والبضائع.
  • بينما يأتي اثنان وتسعون في المئة من سيارات الطاقة المستخدمة من البنزين ووقود الديزل، حيث ان احتراق هذه المواد مثل ثاني أكسيد الكربون في الجو يساهم في حبس الغازات الدفيئة، كما أن إدخال الطاقة الشمسية في قطاع النقل يمكن أن يساعد في حل هذه القضايا البيئية وخلق مستقبل أكثر إشراقًا للجميع.
  • في الحياة اليومية، قد تنضم السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية بسرعة إلى النقل العام في مدينة قريبة منك، كما دخلت السيارات الشمسية أخيرًا مسابقات السباق الدولية، واكتسبت شهرة ومكانة في المناطق التي لم تمسها من قبل.
  • حيث تبدو سرعة التقدم في تقنيات الطاقة الشمسية واعدة بالنسبة لقطاع النقل، والذي قد يعمل قريبًا جزئيًا أو كليًا على الطاقة الكهروضوئية في العديد من المدن، والنقل هو الاستخدام اليومي الرئيسي للطاقة الشمسية التي يمكن أن تؤثر إيجابيا على العالم بأسره.

2. شحن الطاقة الشمسية

عمر البطارية هو مصدر إزعاج يومي في العالم التكنولوجي، وخاصة في الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والساعات الذكية والأجهزة القابلة للارتداء  ولا يمكن للمستخدمين الدخول طويلًا إلا قبل أن يقوموا بتوصيل هذه الأجهزة بمنفذ أو استبدال البطاريات.

قد يؤدي ذلك إلى جعل الأحداث مثل المخيمات أو مؤتمرات العمل صعبة، حيث لا تتوفر الكهرباء على مدار الساعة، ويمكن أن توفر الطاقة الشمسية للمستهلكين مصدرًا للطاقة الشمسية الشخصية الدائمة لشحن الأجهزة دون الحاجة إلى الكهرباء.

3. التدفئة الشمسية

تعتبر الطاقة الشمسية أداة ممتازة للتدفئة والتبريد، لكن قدرات التدفئة الشمسية متعددة الاستخدامات على وجه الخصوص، وتتيح المجمعات الحرارية الشمسية للناس استخدام الطاقة الكهروضوئية للطاقة الحرارية، بدلاً من جمع طاقة الشمس لتوليد الكهرباء، تجميع الأجهزة الحرارية الحرارة من ضوء الشمس لزيادة درجة حرارة أحد المكونات.

ويمكن للطاقة الشمسية تسخين المياه والسوائل الأخرى في أنابيب التجميع، وتحويلها إلى مصدر حرارة قابل للاستخدام، وتوجد في السوق العديد من الأجهزة التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي تستخدم الطاقة الحرارية للشمس، بما في ذلك:

  • الغرف شمسية.
  • سخانات المياه بالطاقة الشمسية.
  • سخانات الفضاء الشمسية.
  • حمامات سباحة بالطاقة الشمسية وأحواض استحمام ساخنة.
  • الغسالات التي تعمل بالطاقة الشمسية.
  • افران وشوايات شمسية.
  • توربينات ومولدات تستخدم البخار المضغوط الساخن.

تستخدم العديد من التطبيقات الطاقة الحرارية الشمسية مع تطبيقات الغاز أو الكهرباء التقليدية، على سبيل المثال، سوف يستخدم نظام التسخين الشمسي السكني الطاقة الحرارية لتدفئة المنزل كلما كان ذلك ممكنًا، ولكن يمكنك التراجع عن توصيل الكهرباء أو الغاز عندما لا تكفي الطاقة الحرارية لتحقيق درجات الحرارة المرغوبة (على سبيل المثال ، إذا كان الطقس غائماً أو باردًا بشكل خاص).

يمكن للزواج بين الطاقات الشمسية والتقليدية في قدرة التدفئة أن يقلل من فواتير الكهرباء ويقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في البيئة.

 4.الإضاءة الشمسية

  • ظهرت الأضواء التي تعمل بالطاقة الشمسية في الآلاف من المدن في جميع أنحاء الولايات المتحدة حيث تعد الطاقة الشمسية طريقة سهلة وبأسعار معقولة وفعالة لتشغيل مصابيح الشوارع والأضواء الخارجية و الإضاءة الطبيعية والأضواء الأخرى.
  • المصابيح الشمسية لا تتطلب تجهيزات معقدة أو وصلات كهربائية، ويمكن أن توجد في منتصف أي مكان دون الحاجة لتشغيل أميال من الأسلاك باهظة الثمن، وأنها فعالة من حيث التكلفة وتقلل من خطر الانقطاعات بسبب ضعف الاتصال.
  • تعتبر الإضاءة واحدة من أكثر الوسائل تسويقًا لاستخدام الطاقة الشمسية، حيث أن المنتجات ميسورة التكلفة لمعظم السكان
author-img
كوكب المنى

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent