الطاقة الشمسية كمصدر من مصادر الطاقة المتجددة

الطاقة الشمسية كمصدر من مصادر الطاقة المتجددة

الطاقة المتجددة هي الطاقة التي تم الحصول عليها من المصادر التي لا ينضب مثل الطاقة الشمسية والرياح. والأمثلة على موارد الطاقة المتجددة كثيرة وتشمل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، والطاقة الحرارية الأرضية، وطاقة المد والجزر والطاقة الحيوية والطاقة المائية.  


 

وأى نظام يعتمد على الطاقة المتجددة هو نظام يقوم بتحويل الطاقة الشمسية ( ضوء الشمس مثلا )، أو طاقة الرياح، أو طاقة سقوط المياه، أو طاقة موجات البحر،أو طاقة الحرارة الجوفية، أو الكتلة الحيوية الى شكل، يمكننا استخدامه مثل الحرارة أو الكهرباء. وتتميز الطاقة المتجددة بأنها يمكن استخدامها بدون إطلاق الملوثات الضارة. وكما هو معروف للطاقة المتجددة أوالطاقة غير التقليدية. مصادر الطاقة المتجددة هي أساسا تدفقات الطاقة على العكس من طاقة الوقود الأحفوري والطاقة النووية التي تعتبر مخزون من الطاقة.

أساسيات الطاقة الشمسية

الإشعاع الشمسي هو الطاقة الشمسية المنبعثة من الشمس والتي تتألف من الأشعة فوق البنفسجية، و الأشعة تحت الحمراء والأشعة المرئية. و كمية الإشعاع الشمسي ( الطاقة الشمسية ) التي تصل إلى أي موقع معين تعتمد على عدة عوامل بما في ذلك الموقع الجغرافي، والوقت من اليوم، الموسم، والطقس المحلي.

ولأن الأرض كروية، والشمس تواجه سطح الأرض بزوايا مختلفة تتراوح ما بين  0 إلى 90 درجة، فعندما تتعامد أشعة الشمس مع سطح الأرض يحصل كوكب الأرض على أعلى طاقة ممكنة. وعندما تميل أشعة الشمس ويعد ذلك أكبر مسافة عبور من خلال الغلاف الجوي، وتصبح الشمس أكثر انتشارا و أقل طاقة بالنسبة لوحدة المساحات.

النافذة الشمسية ( Solar Window )

النافذة الشمسية هى الفترة من 9 صباحا الى 3 عصرا وفيها تكون أعلى سطوع متاح للشمس.

الثابت الشمسى

الثابت الشمسي هو المعدل الذي يعبر عن مقدار الطاقة الشمسية بجميع الأطوال الموجية والتى تسقط في وحدة المساحة في المستوى الأعلى من الغلاف الجوي للأرض. و يختلف الثابت الشمسى في الواقع بنحو 0.3٪ خلال العام ( الدورة الشمسية ) بمعدلات حوالى 1368 وات / المتر المربع. و كل كوكب لديه الثابت الشمسي الخاص به.

السطوع الشمسى ( Solar Insolation )

 السطوع الشمسى هو كمية الطاقة الشمسية التى تسقط على متر مربع من سطح الأرض فى يوم واحد، ويبلغ أقصى قيمة للسطوع الشمسى عند تعامد أشعة الشمس مع سطح الأرض، ويبلغ متوسط الاشعاع القادم الى الأرض ربع قيمة الثابت الشمسى أى حوالى 342 وات / المتر المربع.

 وبمعرفة السطوع الشمسى لمنطقة معينة يمكن بسهولة حساب قدرة النظام الشمسى المراد تصميمه، فالمنطقة قليلة السطوع الشمسى تحتاج مجمعات شمسية أكبر من المنطقة مرتفعة السطوع الشمسى. وقيم السطوع الشمسى غالبا ما تقاس بالكيلو وات ساعة / المتر المربع / اليوم ( kWh/m²/day ).

يمكن استخدام الطاقة الشمسية من خلال طريقين مختلفة، وهي الطاقة الشمسية الحرارية والطاقة الشمسية الكهروضوئية. نظم الطاقة الشمسية الحرارية تستخدم حرارة الشمس وتحويلها إلى طاقة حرارية في حين النظم الكهروضوئية الشمسية تستخدم ضوء الشمس لإنتاج الكهرباء مباشرة.

الطاقة الشمسية الحرارية

 مجمعات الطاقة الشمسية هي العنصر الرئيسي لمعظم أنظمة الطاقة الشمسية. المجمع الشمسى يمتص الطاقة الشمسية ويحولها إلى طاقة حرارية. ثم يتم نقل هذه الطاقة إلى موائع تستخدم لتسخين المياه، أو توليد الكهرباء، أو تجفيف المواد ، أو تقطير المياه أو طهي الطعام. و عندما تستخدم لأغراض التدفئة، قان نظام الطاقة الشمسية الحرارية يمكن أن يحل جزئيا أو كليا محل الوقود التقليدي مثل الفحم والنفط والكهرباء.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية

 وتمثل الخلايا الشمسية العنصر الأساسى لهذه الطريقة حيث تستخدم الخلايا الشمسية لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية مباشرة دون وسيط وتصنع عادة الخلايا الشمسية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون ويستخدم فى صناعة الخلايا الشمسية تقنيات معقدة وغالية حيث يجب تصنيع الخلايا الشمسية فى غرف مفرغة من الهواء والشوائب لتحقيق مستوى معين من النقاوة وتتميز الخلايا الشمسية بأنها تقوم بتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية بدون ضوضاء إلا أن الخلايا الشمسية غالية الثمن قليلة الكفاءة الا أن الأبحاث العلمية فد تنجح فى تصنيع الخلايا الشمسية من مواد رخيصة وبتكاليف تصنيع ضئيلة.