الطاقة الحرارية الشمسية، الطاقة الشمسية، هي المصدر الرئيسي الذي يساهم في توفير الطاقة للكوكب.

طاقة شمسية

  • هي الطاقة المنبعثة من الشمس التي تصل إلى الأرض على شكل إشعاع شمسي.
    • تستقبل الطبقات العليا من فضاء الأرض حوالي 174 بيتاوات من الطاقة الشمسية.
  • الطاقة التي نحصل عليها من الشمس في ساعة واحدة تعادل الطاقة التي نحتاجها على الأرض لمدة عام كامل، ضعف الطاقة المستخدمة والموجودة من الفحم والنفط والغاز الطبيعي.
  • يمكن استخدام الطاقة الشمسية بطريقتين هما الطاقة الحرارية الشمسية.
    • والتي يتم تحويلها إلى طاقة حرارية من خلال تركيز الطاقة الحرارية الشمسية.
  • الطريقة الثانية هي الطاقة الكهربائية الشمسية التي يتم تحويلها.
    • باستخدام الألواح الشمسية أو الألواح الشمسية لتحقيق أقصى استفادة من أشعة الشمس.

انظر أيضًا: البحث في الطاقة الشمسية واستخدامها

الطاقة الشمسية الحرارية

  • هي عملية تجميع الطاقة الشمسية وتسخيرها في إنتاج الطاقة الحرارية واستخدام مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية لتحقيق هذا الهدف.
  • تنقسم المكثفات الحرارية الشمسية إلى ثلاثة أنواع، بما في ذلك المكثفات ذات درجة الحرارة المنخفضة والمركزات ذات درجة الحرارة المتوسطة.
    • ومركزات درجات الحرارة العالية، ولكل منها تطبيقاتها الخاصة.
  • تستخدم المكثفات الشمسية منخفضة الحرارة أسطحًا مستوية لتوليد حرارة ضمن درجة حرارة جسم الإنسان.
    • في معظم الأحيان، تُستخدم هذه المركزات في البرك والبرك.
    • أو الهواء لنقل الحرارة، بالإضافة إلى استخدامه في التبريد والتدفئة والتهوية.
  • يستخدم كل من المكثفات ذات درجة الحرارة المتوسطة أيضًا أسطحًا مستوية وتنتج الماء الساخن للاستخدام المنزلي والتجاري.
    • تم استخدام طريقة تسخين المياه باستخدام الطاقة الحرارية الشمسية في العصور القديمة وهذه التكنولوجيا متطورة الآن.
  • تم استخدام مركزات الحرارة الوسيطة للتجفيف والطبخ والتقطير.
    • بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الطاقة الشمسية لتجفيف الأخشاب في درجات حرارة متوسطة لإنتاج الوقود والفحم، وتجفيف الفاكهة والحبوب والأسماك.
  • تم استخدام المكثفات الشمسية ذات درجة الحرارة العالية للعدسات والمرايا لتركيز أشعة الشمس.
    • وإنتاج درجات حرارة عالية من خلال الأسطح المتقابلة التي لها القدرة على إنتاج درجات الحرارة.
    • تم استخدامه لتوليد الطاقة الكهربائية في عملية التبخر والبخار.
  • تستخدم محطات الطاقة الحرارية الشمسية مبادلات حرارية مصممة للتشغيل المستقر.
    • يتم تعريف الحرارة على أنها كمية الطاقة الحرارية الموجودة في نظام وبنية معينة تحدد قيمتها الحرارية.

من أهم مبادئ تطوير إنتاج الطاقة الحرارية الشمسية

  • وبالتالي، يتم الحصول على الحرارة عن طريق زيادة كثافة الأشعة الشمسية المركزة وتطوير إنتاج المرايا والعدسات.
    • وحاول إيجاد تصميمات أكثر عملية وأقل تكلفة للحصول على درجات حرارة عالية.
  • نقل الحرارة بالتوصيل أو الإشعاع يستخدم الماء أو الهواء لنقل الحرارة حسب درجة الحرارة في النظام.
    • يتم تطوير وتحسين التحويل الحراري عن طريق اختيار السوائل والغازات وفقًا لدرجات الحرارة المختلفة المستخدمة.
  • يسمح التخزين الحراري للنظام الشمسي الحراري بإنتاج الحرارة بعد غروب الشمس، وقد تم استخدام العديد من الأنظمة لاختيار أفضل الطرق.
  • بالنسبة لنقل الحرارة، تم استخدام العديد من السوائل المذابة، بما في ذلك محلول الألماس والزيت والملح.
    • يتم إجراء البحث لاختيار وسائط مادية أفضل لنقل الحرارة، إلى جانب كونها أرخص.

استخدام الطاقة الشمسية

  • تسخين المياه: يتم استخدام سخان شمسي لتجميع أشعة الشمس المتساقطة على مجمعات الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة حرارية.
    • الغرض منه هو استخدامه في تسخين المياه حيث يتم تخزين الماء في خزان حراري للحفاظ على درجة حرارة الماء.
  • تدفئة. تتمثل في ضخ الحرارة التي يتم الحصول عليها في المجمعات إلى مادة مادية للمساهمة في تدفئة المباني عن طريق الهواء والماء.
    • في تسخين الهواء، يتم تسخين الهواء في مجمعات الطاقة الشمسية ثم يتم دفعه إلى المبنى.
    • أما التسخين الشمسي الذي يستخدم الماء فهو يشمل المبادلات الحرارية.
    • لنقل الحرارة من الماء القادم من المجمع الشمسي إلى الهواء الذي يتم دفعه إلى الفضاء.
  • التبريد الشمسي. هذه هي حركة الحرارة من داخل منطقة معينة إلى الخارج، وهو عكس عملية التسخين.
    • يمكن تحقيق ذلك باستخدام جهاز ميكانيكي يدفع الحرارة للخارج.
    • إنها الطريقة المستخدمة لإدخال الهواء البارد في الفضاء، مما يؤدي إلى النقل المباشر للحرارة إلى الخارج.
  • تجفيف المحاصيل. تستخدم لتجفيف المحاصيل من السوائل التي توجد بها بحيث يتم حفظها وعدم تلفها ومناسبة للتخزين لفترة أطول.
  • تحلية المياه. تعتبر أزمة المياه الحالية في العالم حافزًا للبحث عن طرق جديدة للحصول على المياه التي تلبي احتياجات الحياة.
    • ويرجع ذلك إلى زيادة عدد السكان وتوسع الطاقات الإنتاجية في القطاعين الصناعي والزراعي.
    • حيث يعتبر تفريغ مياه البحر أنسب وسيلة لتلبية الطلبات المتزايدة.
  • يمكن اعتبار الطاقة الشمسية من أكثر الطرق شيوعًا لتحلية المياه باستخدام طريقة شمسية ثابتة تستخدم طاقة الشمس لتبخير المياه.

انظر أيضا: دليل شركات الطاقة الشمسية في مصر وعناوينها

تجميع الطاقة الشمسية

  • هذا هو مقدار الطاقة التي يستخدمها العالم من الشمس، لكن الألواح الشمسية تستخدم هذه الطاقة مباشرة من الشمس بدلاً من تشتيتها.
  • المجمع الحراري الشمسي عبارة عن مجموعة مصممة لتجميع الحرارة عن طريق امتصاص أشعة الشمس.
    • المجمع هو جهاز يستخدم لتحويل الطاقة الموجودة في ضوء الشمس أو الإشعاع الشمسي إلى شكل يمكن تخزينه واستخدامه.
  • يمكن أن يشير مصطلح المجمع الشمسي إلى الألواح الشمسية المستخدمة لتخزين المياه.
    • إنه أكثر تعقيدًا مثل حوض القطع المكافئ الشمسي، وأحواض الطاقم الشمسي، إلخ.

أنواع المجمعات الشمسية المستخدمة لتجميع الحرارة

وبالتالي، يتم تقسيم المجمعات الشمسية إلى نوعين: مركزي وغير مركزي.

  • مجمعات الطاقة الشمسية اللامركزية. لديهم منطقة تجميع تعترض الإشعاع الشمسي.
    • إنها نفس منطقة الامتصاص، ومع مثل هذه الأنواع، تمتص الخلية الشمسية بأكملها الضوء.
  • مجمعات مسطحة. يعد استخدام المجمعات السطحية من أبسط طرق تحويل الطاقة الشمسية.
    • إنها ورقة مسطحة ذات لون أسود غير لامع وهي الطريقة الأكثر استخدامًا في تطبيقات الطاقة الشمسية.
    • بالإضافة إلى هذا النوع من المجمعات، فإن سطح الامتصاص المعرض لأشعة الشمس المباشرة يكون مسطحًا.

تأثير الطاقة الشمسية على البيئة

  • وبالتالي، تعتبر الطاقة الشمسية صديقة للبيئة لأنها طاقة متجددة ونظيفة ولا تنضب، في حين أن الغاز الطبيعي هو طاقة تقليدية غير متجددة لأنها تستغرق وقتًا طويلاً لدفع ثمنها.
  • لا يتم إخفاء التأثير السلبي لمصادر الطاقة التقليدية عن تغير المناخ والاحتباس الحراري والتدهور البيئي.
    • والعديد من الكوارث الطبيعية والأضرار الناجمة عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

الطاقة الشمسية منتج نظيف وصامت

  • لا تسبب مجمعات الطاقة الشمسية أي نوع من التلوث الضوضائي عندما تحول ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام.
  • كما أن الحصول على الطاقة الشمسية لا يتطلب الكثير من الصيانة من تركيب الألواح الشمسية والألواح الشمسية.
    • ويمكن للمنشآت الكبيرة توليد الطاقة الشمسية بغض النظر عن الطقس، مشمسًا أم لا، مما يجعلها مصدرًا مستدامًا لتوليد الكهرباء.

أنظر أيضا: مشروع الطاقة الشمسية واستخداماته

لذا، في النهاية، تطرق المقال إلى الطاقة الشمسية وأهميتها للأفراد، بصرف النظر عن كونها من أهم الطاقات التي تدعم حماية البيئة.