بحث عن الطاقة الشمسية واستخداماتها والتي تعد من مصادر الطاقة المتجددة والنظيفة والتي تسعى العديد من دول العالم للحصول عليها والتحكم فيها في ظل ارتفاع أسعار البترول والغاز الطبيعي ، بالإضافة إلى خفض نسب التلوث فيها مقارنة بالمصادر الأخرى ، خاصة بعد توجه غالبية الدول لاستخدامها والاعتماد عليها كمصدر أساسي ومتطور من الصناعات لتتوافق مع هذه الطاقة ، وفي الأسطر القليلة القادمة من خلال موقعنا الإلكتروني سنحاول تقديم مناقشة شاملة لهذه الطاقة واستخداماته.
مصادر الطاقة المتجددة
في ظل مخاوف العالم من جفاف مصادر الطاقة غير المتجددة بمرور الوقت ، فضلاً عن ارتفاع أسعارها وسببها الدائم في زيادة نسبة التلوث في الهواء ، فإن أعين غالبية دول العالم لديها التفت إلى البحث عن مصادر الطاقة غير المتجددة بأشكالها المختلفة ، والاعتماد عليها في إقامة صناعاتها واستخدامها في مختلف المجالات وهذا لأكثر من سبب أهمها الاستمرارية بالإضافة إلى ذلك. إلى معدلات الانبعاث والتلوث المنخفضة التي تسببها تلك المصادر ، وهناك خمسة أنواع من الصور ومصادر هذه الطاقة وهي:
- الطاقة الشمسية.
- طاقة الرياح.
- الطاقة المائية.
- طاقة الكتلة الحيوية.
- الطاقة الحرارية الأرضية.
ومع ذلك ، فإن هذه المصادر تواجه بعض التحديات ؛ تعني محدودية التدفق أنه لا يمكن الحصول عليها في أي وقت ، وسوف نأخذ الطاقة الشمسية كمثال على ذلك من خلال تقديم استخداماتها وتأثيراتها المختلفة.
بحث عن الطاقة الشمسية واستخداماتها
تعتبر الطاقة الشمسية – كما ذكرنا – من أبرز أشكال الطاقة المتجددة ، والتي تتواجد بكثرة في مختلف دول العالم ، حيث أن ضوء الشمس هو أكبر مصدر للطاقة على وجه الأرض ، ويصل هذا الضوء من خلال الأشعة ، 50٪ منها هو ضوء مرئي ، بالإضافة إلى 45٪ منه حول الأشعة تحت الحمراء ، والنسبة المتبقية عبارة عن مزيج من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة الكهرومغناطيسية ، وتضيع نسبة صغيرة من هذه الأشعة بالمرور عبر الغيوم والجو ، و تقدر كمية الطاقة الشمسية اليومية التي تصل إلى الأرض بمائتي ألف ضعف الطاقة الكهربائية المستخدمة حول العالم والتي تقدر بنحو 3.850.000 تريليون جول سنويًا ، وإذا تم استغلالها بالشكل الأمثل في إنتاج الطاقة من خلالها ستكون كافية لإطعام العالم بكميات الطاقة اللازمة لاستخداماته المختلفة ؛ ومع ذلك ، فإن التكلفة العالية لتجميع هذه الطاقة وتحويلها إلى صور مختلفة وتخزينها باهظة الثمن ولا يزال استخدامها محدودًا للغاية.
مدى إمكانية استخدام الطاقة الشمسية
تختلف كمية الإشعاع التي تنتجها الطاقة الشمسية من نقطة إلى أخرى على الأرض ، ومن الممكن أن تجد هذا الاختلاف داخل حدود دولة ما ، ففي بعض مناطقها تجد تركيزًا ودرجة حرارة عالية يمكن استخدامها توليد الطاقة منه وتخزينها مثل الطاقة الكهربائية ، من خلال استخدام التقنيات الحديثة والتقنيات المختلفة ، لكننا أوضحنا أيضًا أن إنشاء مشاريع توليد الطاقة الشمسية يعتمد بشكل أساسي على كمية الأشعة المتساقطة على بقعة أو منطقة معينة.
ومن أجل تحديد ما إذا كانت هذه المنطقة مناسبة لإنتاج الطاقة أم لا ، ومن أجل تحديد ذلك ، من الضروري قياس كمية الإشعاع الساقط على المنطقة المحددة حيث يتم إنشاء هذه المشاريع خلال أوقات مختلفة من السنة ، ثم يتم مقارنة نتائج هذه المنطقة بنتائج مناطق أخرى تقع على نفس خط العرض ، ويتم التعبير عن هذه البيانات والنتائج وقياسها بالكيلوواط / ساعة لكل متر مربع. كليو وات× ساعة/ متر مربعوبناءً على هذا الحساب ، يتم تحديد أفضل منطقة لإنشاء هذه المحطات.
تاريخ استخدام الطاقة الشمسية
هناك العديد من المصادر والكتب التي تتحدث عن استخدامات الطاقة الشمسية في اتجاهات مختلفة عبر التاريخ مثل:
- ما ورد في كتب العلم والتاريخ هو استخدام أرخميدس لأشعة الشمس في احتراق الأسطول الحربي الروماني عام 212 قبل الميلاد من خلال تركيز الإشعاع الشمسي على سفن الأعداء الشراعيين عبر مئات الدروع المعدنية المصقولة.
- واستخدمت القساوسة النساء في العصر البابلي قطعة ذهبية مصقولة مثل المرايا لتركيز أشعة الشمس على جزء معين لإشعال النار.
- كما استخدم بعض العلماء هذه الطاقة في فترات المتابعة التاريخية مثل السويس ولافاييت زبيا وإريكسون وغيرهم في أعمال تسخين وطهي الطعام وكذلك تقطير الماء وتوليد بخار الماء.
- ومع بدايات القرن الأول الميلادي ، تم إنشاء أول محطة عالمية تستخدم الطاقة الشمسية للري ، وعملت حوالي خمس ساعات يوميًا لهذا الغرض.
وخلاصة القول إن البحث عن الطاقة الشمسية واستخداماتها ليس بجديد. وذلك لأن الشمس هي أكبر مصدر للطاقة في العالم ، ولهذا كانت هناك محاولات مختلفة منذ القدم لاستغلال هذا المصدر والاستفادة منه ، ومع التطور العلمي والتكنولوجي الذي يواكب العالم ، أصبح الإنسان قادرًا على استغلال هذه الطاقة واستخدامها في أشياء كثيرة.
استخدامات الطاقة الشمسية
منذ العصور القديمة ، تم استخدام الطاقة الشمسية وإشعاعاتها المباشرة في العديد من الاستخدامات ، مثل تدفئة المنازل وتجفيف المحاصيل والاستخدامات الأخرى التي سنتناولها لاحقًا ، وقد تم الإبلاغ عن استخدام مصدر الطاقة هذا من قبل الحضارات المختلفة عبر التاريخ.
استخدامات الطاقة الشمسية في الزراعة
من خلال البحث عن الطاقة الشمسية واستخداماتها ، يذهب العديد من دول العالم لاستغلال تلك الطاقة في الزراعة من خلال الدفيئة ؛ يمكن من خلالها زراعة أنواع من النباتات خارج أوقاتها وموسمها ، أي يمكن زراعة جميع المحاصيل على مدار العام ، وذلك بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية من خلال الأشعة السائدة على الزجاج وإصدار الحرارة بداخلها ، وهذه النباتات هي ملفوفة بحيث يتم الاحتفاظ بالحرارة المتولدة ، وهذه الصوبات الزجاجية تم استخدام الزجاج لأول مرة في القرن السادس عشر في أوروبا ، من أجل الحفاظ على حياة الأنواع النباتية التي يتم جلبها من الخارج.
استخدامات الطاقة الشمسية في معالجة المياه
تحول اهتمام العديد من دول العالم مؤخرًا إلى استخدام الطاقة الشمسية في تنقية ومعالجة المياه للشرب ، من خلال استخدام السخان الشمسي الذي يصنف على أنه أكثر أمانًا وأنظف وأقل تكلفة من الأنواع الأخرى مثل المواقد التي كانت تستخدم عن طريق حرق الأخشاب والفحم ، أو حتى بعد الاتجاه العالمي لاستخدام الغاز الطبيعي والنفط في هذا الأمر ، واستخدام الطاقة الشمسية في معالجة المياه ليس شيئًا جديدًا اليوم ، لكنه قديم و أول من استخدمها كان الكيميائيين العرب مع بداية القرن السادس عشر الميلادي ، من خلال استخدام جهاز التقطير الشمسي ، والذي يتكون من سطح منفرد ومزدوج، مخروطيات، ألواح ماصة وعاكسة، أجهزة راسية، وكان أول مصنع بني لتقطير المياه في العصر الحديث عام 1872 م في تشيلي.
استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء
أصبح توليد الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية من خلال التحويل الكهروضوئي ، من خلال استخدام ضوء الشمس أو ضوءها بتحويلها إلى طاقة كهربائية ، من خلال استخدام الخلايا الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية ، واكتشف أينشتاين خاصية تحويل الطاقة الكهربائية من خلال أشباه الموصلات واستلامها. جائزة نوبل لهذا عام 1921 ، وحالياً مع التطور العلمي والتقني السريع ، أصبح من الممكن توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الخلايا الشمسية المتقدمة التي لا تستهلك كميات كبيرة من الوقود ولا تسبب أي تلوث للبيئة و الصيانة سهلة وغير مكلفة بالإضافة إلى طول فترة الاستخدام.
أفضل استخدام لهذه الخلايا هو تقنية وحدة الإشعاع الشمسي ، والتي يتم بدون استخدام العدسات أو المكثفات والتي يمكن تركيبها بسهولة فوق أسطح المنازل ، وذلك لتوليد الطاقة الكهربائية وكذلك في تدفئة الغرف والمنازل و تسخين المياه لاستخدامات متعددة ، بالإضافة إلى العديد من الاستخدامات الأخرى لهذه الخلايا الشمسية مثل:
- إنارة مصابيح الشوارع والطرق.
- تستخدم في ضخ ورفع المياه.
- تشغيل أنظمة وأبراج الاتصالات.
استخدامات الطاقة الشمسية في التدفئة والتهوية
معظم مصادر استهلاك الطاقة التي يعاني منها العالم حاليًا ويشكو من تكلفة استخدامها هي أنظمة التدفئة والتبريد التي تستهلك كميات هائلة من الطاقة ، لذلك يفضل الكثير من الناس استخدام الطاقة الشمسية لمثل هذه الأعمال ، بالاعتماد عليها أشعة الشمس خاصة في المناطق الباردة في تدفئة المباني وخاصة أنواع المباني الجديدة التي تعمل على امتصاص ضوء الشمس أثناء النهار واستخدامها للتدفئة ليلاً ، بالإضافة إلى بعض أنواع المداخن التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي تستخدم أحد المداخن. أنظمة التهوية وذلك لأنها تعمل بالطاقة الشمسية السالبة ، وهي عبارة عن عمود رأسي متصل بالخارج وداخل المبنى ، وإذا ارتفعت درجة الحرارة في المدخنة ، يتم تسخين الهواء الموجود فيها ، مما يؤدي إلى ارتفاع الهواء وأخذ الهواء البارد. مكانه أسفل.
ومن الوسائل التي تستخدم في نظام التدفئة المنزلية نموذج الغرفة الشمسية والذي يتكون من زجاج شفاف يسمح لأشعة الشمس بالمرور من خلاله خلال النهار وهذا الزجاج يجمع هذه الأشعة من خلال تقنية متوفرة فيه ثم يطلقها ليلا لتدفئة الغرف والمنازل ، ويتم تكديس الصخور تحت هذه الألواح لتخزين الحرارة بالداخل واستخدامها ليلاً.
استخدامات الطاقة الشمسية بديل للوقود ومحرك للمعدات
مع التطور المتزامن في مختلف مجالات وقطاعات التكنولوجيا والصناعات ، أصبحت فكرة امتلاك المعدات ، سواء كانت سيارات أو قوارب أو طائرات تعمل بالطاقة الشمسية ، شائعة جدًا ، ونراها من حولنا كل يوم في العالم وتعد شركة تسلا من الشركات العالمية الكبرى في هذا المجال والتي تهدف بحلول عام 2050. ..