فوائد الطاقة الشمسية الطبيعية

الطاقة الشمسيّة
تعتبر الطاقة الشمسية من أهم مصادر الطاقة لدى الإنسان، باعتبارها طاقة نظيفة لا تخلف وراءها المواد السامة المضرة بالبيئة، بالإضافة إلى أنها نوع من أنواع مصادر الطاقة المتجددة والتي لا تنفذ مع الوقت، وقد استغل الإنسان الطاقة الشمسية منذ القدم، ومن أشهر استخداماتها عبر التاريخ عندما قام أرخميدس بتركيز أشعة الشمس على سفن العدو باستخدام المرايا لحرقها، وهذا دليل على الطاقة الهائلة الموجودة في أشعة الشمس عندما تستغل بالشكل الصحيح.


يتكون سطح الشمس من كرة كبيرة من اللهب وتقدر درجة حرارتها ب 5778 كلفن، وينتج عنها الكثير من الإشعاعات والفوتونات الحرارية والضوئية، والتي بدورها تنتقل إلى سطح الأرض مخترقة الغلاف الجوي، وتتكون هذه الفوتونات من حرارة وضوء في آن واحد، ولذلك يمكن استغلالها في التطبيقات الحرارية والتطبيقات الضوئية على حد سواء.

تطبيقات الطاقة الشمسية
أبدع الإنسان في اختراع الأساليب المناسبة لاستغلال الطاقة الشمسية، ومنها:
تقطير مياه البحر: حيث يتم تجميع مياه البحر المالحة داخل برك خاصة، وتوضع فوقها مرايا بشكل مائل، وبفعل حرارة الشمس تعمل على ارتفاع درجة حرارة البركة، وبالتالي تبخير المياه، فيتجمع البخار على السطح الداخلي للمرايا، ويسيل إلى أحواض خاصة لتجميع المياه النقية الصالحة للشرب، وبهذه العملية قام الإنسان بضرب عصفوريْن بحجر واحد، إذ حصل على مياه نقية من جهة، وحصل على المعادن والأملاح المترسبة من عملية التبخير من جهة أخرى.
الحمامات الشمسية: وتَستخدم ألواحاً خاصة تُركب إلى جنب خزان مياه، ويتم تصميمها بحيث تمر داخل الألواح أنابيب المياه، وتكون باللون الأسود لتجذب حرارة الشمس، وتعمل حرارة الشمس على تسخين الطبقة الداخلية من الألواح، وبالتالي تسخين المياه الموجودة فيها، وبفعل الخاصية الفيزيائية للمياه فإن المياه الساخنة ترتفع إلى أعلى في الخزان ويحل محلها المياه الباردة في أنابيب التسخين.
استخدام الطاقة الشمية في الطهي: وتصنع أفران خاصة من مرايا عاكسة تعمل على تركيز أشعة الشمس في نقطة محددة، ويوضع الطعام في هذه النقطة، وبسبب الطاقة الكبيرة الموجودة في أشعة الشمس المركزة ترتفع درجة حرارة إناء الطعام وتعمل على طهيه بشكل كامل.
الإضاءة المنزلية: فالهندسية الحديثة تقوم بتصميم المنازل والبيوت لاستغلال ضوء الشمس بالكامل لإضاءة المنازل والتقليل من استخدام الكهرباء.
إنتاج الطاقة الكهربائية: وفي هذا التطبيق تستخدم خلايا فوتوضوئية خاصة تعمل على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية بفعل حركة الإلكترونات الداخلية، ومن أشهر استخداماتها الآلات الحاسبة الشمسبة، والخلايا الشمسية التي تعمل على تشغيل بيوت ومصانع كاملة اعتماداً على ضوء الشمس فقط، وإنارة الشوارع، بالإضافة إلى محطات تخزين الطاقة الشمسية وهي عبارة عن حقول كبيرة من هذه الخلايا تحفظ الطاقة الكهربائية في مخازن خاصة، وتعرف بالبطاريات.




تحويل الطاقة الشمسية الى طاقة كهربائية



يعتبر الحصول على الطاقة الكهربائية من  الأمور المهمة جدا ، سواء كان ذلك على صعيد الدول أم على الصعيد الشخصي في الأماكن المختلفة البيوت ، المؤسسات ، وغيرها من الاماكن الاخرى ،ولذلك تم صرف الكثير من المخصصات لتوليد الطاقة الكهربائية وامداد المدن والقرى بها على صعيد الدول فهي تدخل اليوم في جميع مناحي الحياة .

ومع التقدم الهائل في العالم  تم بروز الكثير من المشاريع التي تعمل على توليد الطاقة الكهربائية بناء على وسائل بديلة ك توليد الطاقة الكهربائية اعتمادا على الانشطار النووي وما سنتحدث عنه اليوم وهو توليد الطاقة اعتمادا على الطاقة الشمسية .

يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية بواسطة خلايا الطاقة الشمسية وتستخدم خلايا الطاقة الشمسية مواد شبه موصلة للتيار الكهربائي مثل السيليكون ويتم تحويلها الى تيار مستمر.

ويتم استخدام عدسات لتركيز أشعة الشمس على مساحة صغيرة ويوجد نوعين من الخلايا الشمسية الخلايا الشمسية التي تستخدم لتسخين المياه والخلايا الشمسية التي تعمل على توليد الطاقة الكهربائية .

ومن اهم استخدامات هذه الطريقة في توليد الطاقة الكهربائية استخدامها في المناطق النائية التي يصعب  وصول كوابل الضغط العالي لها .

يوجد داخل اللوح الشمسي مصفوفة تتكون من العديد من الالواح  وعند استخدام  عدد كبير من الالواح يتم توليد طاقة كهربائية بشكل اكبر ، ولكن  لجعل المنزل يعتمد بشكل اساسي  على الطاقة الكهربائية يجب دفع مبالغ باهظة مما يؤدي بالكثيرين الى اهمال هذه  استخدام هذه الطريقة .

يطلق على الخلايا الشمسية الفولتية الضوئية وتسمى التقنية المستخدمة في هذه الخلايا تقنية الحالة الصلبة .

تعمل هذه الخلايا في صمت بدون صوت ولا تنتج أي نوع من انواع النفايات والغازات السامة وتولد تيار مستمر ويمكن توليد مئات الفولتات من التيار الكهربائي بهذه الطريقة ويمكن تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد وذلك عن طريق تخزين الطاقة الفولتية في بطاريات مصنوعة من الرصاص .

من أكبر المحطات الموجودة في العالم والتي تعمل على توليد الكهرباء عن طريق الخلايا الشمسية محطة كاريزا بكاليفورنيا وتولد الكهرباء في بعض محطات الاقمار الاصطناعية في المانيا باستخدام هذه الطريقة .

ولو نظرنا إلى الفوائد العظيمة لاستخلاص الطاقة الكهربائية من الاشعة الشمسية لوجدنا فوائد لا تعد وتحصى ومن أعظمها أنها طاقة متجددة لا تنضب ولا  تؤدي إلى افراز نفايات مضرة كغيرها من الطرق ومن أهم الفوائد أيضا توفير الكثير من الأموال فيما يخص الحكومات ، وفي استخدام الطاقة ايضا مدخل للتفكر في مخلوقات الله التي خلقها وجعل فيها الكثير من المميزات فيوما بعد يوم سوف نكتشف قدرتنا على الاستفادة من هذه الطاقات المختلفة والمخلوقات الكثيرة مما يستدعي التفكر والتدبر في عظمة تصميم الخالق ، ولذلك يجب أن ننبه الحكومات المختلفة في الدول المختلفة على ضرورة الاهتمام  بتوليد الطاقة من خلال الاشعة الشمسية وخصوصا مع التغيرات المناخية و الاحتباس الحراري الذي تعاني منه الارض والناتج عن النفايات السامة .

كيف تصنع الواح الطاقة الشمسية



الطاقة الشّمسية و هي من مصادر الطّاقة المتجددة و الشّمس هي دائما موجودة لذلك تعتبر من مصادر الطّاقة التي لا تنفذ إتجه الإنسان في العقود الأخيرة في الإستفادة من الطّاقة الشّمسية عن طريق تجميع الطّاقة الشّمسية و تحويلها إلى طاقة حرارية أو طاقة كهربائية حيث يتم تجميع الطّاقة الشّمسية في خلايا تسمى الخلايا الشّمسية أو في ألواح الطّاقة الشّمسية . إنً صناعة ألواح الطّاقة الشّمسية من النّاحية التّجارية هي مكلفة فعلياً و لكنها إقتصادية في الوقت نفسه ، إن إنتاج ألواح الطّاقة الشّمسية بالشّكل البسيط يمكن إنتاجه و الإعتماد عليه في المنزل و يتم صنع ألواح الطّاقة الشّمسية بالصّبر و متابعة الخطوات خطوة خطوة .

طريقة صنع ألواح الطّاقة الشّمسية


ماذا نحتاج لصنع ألواح الطّاقة الشّمسية ؟

هناك بعض المواد التي يجب توفيرها للمباشرة بصنع ألواح الطّاقة الشّمسية ، ألواح سيليكون ذات سطع بلوري كالزجاج و إطار من الألمنيوم و أسلاك توصيل و بطارية سائلة و فولتوميتر ، هذه مواد هي لتحويل الطّاقة الشّمسية إلى طاقة كهربائية و ليس لتسخين الماء .


صناعة ألواح الطّاقة الشّمسية

بداية يتم إحضار ألواح السيليكون ذات اللون الأزرق البلوري حيث تحتوي الواح السيلكون على بلورات مو حبيبات زجاجية من مادة رمل السيليكا و مادة رمل السيلكا رخيصة جدا لكن طريقة تحويلها إلى ألواح سيلكون هي طريقة تحتاج إلى خبرة هندسية و إلكترونية في تحويل الرمل و بلورات السيلكا إلى الواح كيمايئية ، و نذكر إن مبدأ ألواح السيليكا كالفرن أي تحمل على تخزين الطّاقة الشّمسية و يتم تحويلها إلى حرارة و من ثم إلى طاقة كهربائية بعد وضع ألواح السيليكون في إطار الألمنيوم يتم وصل نهايات الخلية بأسلاك نحاسية لأنها توصل الكهرباء المتأينة أو الكهرباء حرة الحركة و بواسطة أسلاك النحاس تجذب الكهرباء المتأينة لأطراف أسلاك النحاس و من ثم تجري الكهرباء بسهولة في سلك النحاس يتم وصل سلكي النحاس بأداة و جهاز الفولتوميتر حيث يقيس التيار الكهربائي المار في الأسلاك و فرق الجهد الكهربائي ما بين أقطاب خلية السيلكون و عند قياس فرق الجهد الكهربائي يتم وصل أسلاك النحاس بالبطارية السائلة حي يعمل على تخزين الطّاقة الكهربائية فيها و بعد ذلك يتم إستخدام الطّاقة الكهربائية حيث نريد أو ربط أسلاك النحاس بالمولد لكهربائي مباشرة حيث يتم توزيع الكهربائي بشكل آلي لتسغيل الماكنة الأداة التي نريدها . نذكر إن ألواح السيلكون تم تركيبها مؤخراً على أعمدة الإنارة حيث تعمل على تخزين الطّاقة الشّمسية و من ثم تحول لطاقة كهربائية تستخدم في إنارة مصباح عامود الطريق .