توليد الكهرباء من طاقة الشمس

  • يمكن توليد الكهرباء من خلال ضوء الشمس، ويمكن القيام بذلك بشكل مباشر أو غير مباشر.
  • يتم استخدام ضوء الشمس مباشرة من خلال الألواح الكهروضوئية عالية الجودة.
  • يتم تحقيقه بشكل غير مباشر من خلال تركيز ضوء الشمس على سائل مثل الماء أو الزيت أو الملح المصهور.
  • يعد توليد الكهرباء من طاقة الشمس اكتشافًا حديثًا مهمًا، مما يساعد على الحفاظ على الطاقة ومخرجاتها.

كيف تعمل الألواح الشمسية

  • تمتص الألواح ضوء الشمس، وعندما تصطدم الفوتونات بالخلية الشمسية، يحدث نتيجة لذلك أن تفقد الذرة بعض الإلكترونات، ويمكن أن نطلق على هذه الظاهرة الكهروضوئية.
  • ونعلم جيدًا أنه إذا كان الطرف السالب متصلاً بالطرف الموجب في أي موصل، بحيث يكون متصلاً بمصدر كهربائي، فإننا نشكل دائرة كهربائية.
  • في حالة مرور الإلكترونات عبر هذه الدائرة الكهربائية، ينتج عن ذلك ما يسمى بالخلايا الكهربائية المتعددة، مما ينتج عنه تكوين لوحة شمسية.
  • يمكننا القول أن الألواح الشمسية تحتوي على العديد من الخلايا الشمسية المصنوعة من أشباه الموصلات.
  • وهكذا يمكن استخدام هذه الألواح في المنازل، وعملية توليد الكهرباء من طاقة الشمس، فعندما تسقط الأشعة على الألواح، تتحول هذه الأشعة إلى تيار كهربائي مستمر.
  • يتم تمرير هذا التيار المباشر إلى العاكس ويتحول إلى تيار متردد يمكن استخدامه في المنازل.
  • تتميز هذه الألواح بشكلها البسيط ومظهرها الجميل، كما أنها سهلة الاستخدام وتولد الكهرباء من طاقة الشمس.

طرق توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية

هناك طرق مختلفة للحصول على الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية، فهناك طاقة ضوئية وطاقة حرارية على النحو التالي:

1- الطاقة الضوئية

  • تم استخدام هذه الطاقة قبل ثلاثين عامًا، وكانت تعتمد على وجود الخلايا الكهروضوئية، وتتكون هذه الخلايا من عدة طبقات وهذه الطبقات رقيقة جدًا.
  • هذه المواد هي السيليكون وبعض المواد الأخرى، وعندما تسقط عليها أشعة الشمس تحدث تفاعلات كيميائية وخلال هذه التفاعلات تنفصل الإلكترونات عن الذرة.
  • وهكذا يتم توليد الكهرباء من طاقة الشمس وهذه الكهرباء كافية لتزويد مبنى بأكمله بالطاقة الكهربائية.

2- الطاقة الحرارية

  • الطاقة الحرارية هي تقنية تقليدية، وتقوم فكرتها على استخدام عواكس لأشعة الشمس وبالتالي يتشكل البخار القادر على تشغيل المولدات الكهربائية.
  • هناك بعض الأجهزة في السوق التي تعتمد على استخدام الطاقة الحرارية، مثل عملية تسخين غاز الهيدروجين أو غاز الهيليوم أو تسخين الصوديوم السائل بواسطة حرارة ضوء الشمس، مما ينتج عنه غاز مضغوط أو بخار، يتم من خلاله توليد التوربينات. يمكن تشغيل الكهرباء.
  • كما أن إحدى التقنيات هي توجيه المرايا التي تعكس الأشعة باتجاه مكان كبير يحتوي على سائل وبالتالي يتحول هذا السائل إلى بخار لديه القدرة على تشغيل التوربينات، ومن ثم يمكن لهذه التوربينات أن تولد طاقة كهربائية.

أنواع الخلايا الشمسية

من المعروف أن الشمس من المصادر المهمة والفعالة، ولا تكلف الكثير حتى يتم إنتاج الطاقة، وبالتالي هناك أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية ذات التقنيات المتعددة، والتي يمكن أن تخزن الطاقة الشمسية، وهذه الأنواع هي:

  • الألواح الشمسية أحادية البلورية، وتتميز هذه الألواح بكفاءة عالية، وميزة إنتاج كمية كبيرة من الطاقة، رغم أنها تستخدم مساحة صغيرة، إلا أنها قد لا تكون ميسورة التكلفة لأنها مرتفعة السعر.
  • الألواح الشمسية عبارة عن ألواح شمسية متعددة الكريستالات: سعرها منخفض، ولكن لها بعض العيوب التي تتمثل في قصر عمرها وكفاءتها.
  • من السهل تصنيع الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة وبأسعار منخفضة.
  • الخلايا الشمسية السيليكونية غير المتبلورة: تعتبر هذه الألواح مصدر طاقة منخفض الكفاءة يستخدم في الآلات الحاسبة.
  • الخلايا الشمسية من الكادميوم تيلورايد والخلايا الكهروضوئية المركزة: كلها عبارة عن ألواح يمكن من خلالها استخدام الطاقة الشمسية، حيث يمكن توليد الكهرباء من طاقة الشمس.

    • تطبيقات الخلايا الشمسية

    هناك العديد من التطبيقات التي يمكن من خلالها استخدام واستخدام الخلايا الشمسية التي تعتمد على الطاقة الشمسية، على سبيل المثال هناك:

    • تطبيق انوار الشوارع والذي من خلاله يمكن الاستفادة من اشعة الشمس في فترات النهار ويتم شحن البطاريات ومن خلالها تضاء الاضواء في فترات الليل.
    • وهناك تطبيق لثلاجات الأدوية واللقاحات، والتي تعتمد أيضًا على توليد الكهرباء من طاقة الشمس، ويتم توفير هذه التقنية للمناطق النائية للعاملين في مجال الرعاية الصحية.
    • أيضا، من التطبيقات التي تستخدم الأشعة الشمسية، الأفران التي تعكس أشعة الشمس وبالتالي تستخدم في صنع الطعام.
    • هناك أيضًا شواحن للهواتف المحمولة، والتي يتم شحنها من خلال التعرض لأشعة الشمس لفترة معينة، وبالتالي يمكن استخدامها بعد ذلك لشحن الكثير من الأجهزة بالكهرباء.
    • كما يمكن استخدام الطاقة الشمسية في الخيام المجهزة بخلايا شمسية تولد طاقة كهربائية والتي تعمل على إنارة الخيمة ليلاً.

    ما هي الطاقة الشمسية؟

    • تعد الشمس من أكبر الموارد الطبيعية الموجودة على سطح الأرض والتي يمكن استخدامها باستمرار لأغراض عديدة.
    • تعتبر الشمس من أهم مصادر الطاقة الحرارية، ويمكن استخدام هذه الطاقة واستخدامها كطاقة كهربائية، حيث يمكن استخدام الطاقة الشمسية للحصول على بخار الماء اللازم لإدارة التوربينات المستخدمة لإنتاج الطاقة الكهربائية.
    • يمكن أيضًا استخدام ضوء الشمس لتشغيل السخانات الشمسية التي تُستخدم في المنازل لتسخين المياه.
    • يمكن أيضًا استخدام الطاقة الشمسية اليوم لصنع البطاريات الشمسية، ويمكن لهذه البطاريات تخزين الطاقة من 22 إلى 44 واط / كغ بالنسبة لوزن البطارية.
    • هذه البطاريات مهمة الآن للمركبات الفضائية، وهناك عدة أنواع، بما في ذلك بطاريات كبريتيد الكادميوم وبطاريات السيليكون وبطاريات الزنك الغاليوم.
    • وأخيراً تم استخدام الطاقة الشمسية في خاصية التبريد الشمسي وهي استخدام الطاقة الشمسية وتجميعها من خلال الألواح ثم تحويلها إلى طاقة كهربائية.
    • وتستخدم هذه الطاقة في تشغيل المضخات، ومن ثم يمكن استخدام المضخات في عملية التبريد، كما يمكن استخدامها في عمليات التسخين أيضًا.
    • يعتمد استخدام الطاقة الشمسية ونجاحها على قوة أشعة الشمس وكفاءة المنتج المستخدم في الاستفادة من أشعة الشمس.
    • بالإضافة إلى جودة تصنيع هذا المنتج المستخدم للاستفادة من الطاقة الشمسية.

    المشكلات التي تواجه استخدام الطاقة الشمسية

    • من العوامل التي تواجهنا في الاستفادة من الطاقة الشمسية وجود الغبار والغبار المتطاير في الهواء، وهذه الأتربة مرتبطة بالأجهزة المستخدمة وتشكل طبقة شبه عازلة.
    • مما يجعل مقدار الاستفادة من أشعة الشمس تقارب 50٪، وبالتالي فهي ضرورية لمن يقوم بتنظيف هذه الأجهزة كل يومين أو ثلاثة أيام حسب طبيعة الحالة.
    • من بين المشاكل المتعلقة باستخدام الطاقة الشمسية عملية التخزين، وكذلك مشكلة الصدأ التي تظهر على الأجهزة المستخدمة.

    وهكذا تعرفنا معكم في هذا المقال حول توليد الكهرباء من طاقة الشمس بشكل واضح، وقد أوضحنا جميع المشاكل التي قد تواجه استخدام الطاقة الشمسية وتعميمها بشكل كامل.