طاقة شمسية
- إنها الطاقة التي تولدها الشمس والتي تصل إلى الأرض على شكل أشعة شمسية.
- تستقبل الطبقات العليا من الفضاء حول العالم حوالي 174 بيتاواط من الطاقة الشمسية.
- الطاقة التي نحصل عليها من الشمس في ساعة واحدة تعادل ما نحتاجه على الكرة الأرضية لمدة عام كامل ، مضاعفة الطاقة المستخدمة والمكتشفة من الفحم والنفط والغاز الطبيعي.
- يمكن استخدام الطاقة الشمسية بطريقتين: الطاقة الحرارية الشمسية.
- والتي يتم تحويلها إلى طاقة حرارية من خلال مركزات الطاقة الحرارية الشمسية.
- الطريقة الثانية هي تحويل الطاقة الكهربائية الشمسية.
- من خلال الألواح الشمسية أو الخلايا الشمسية لتحقيق أقصى استفادة من أشعة الشمس.
الطاقة الشمسية الحرارية
- إنها عملية تجميع الطاقة الشمسية واستغلالها لإنتاج الطاقة الحرارية واستخدام المجمعات الحرارية الشمسية لتحقيق هذا الغرض.
- تنقسم المكثفات الحرارية الشمسية إلى ثلاثة أنواع ، بما في ذلك المكثفات ذات درجة الحرارة المنخفضة والمركزات ذات درجة الحرارة المتوسطة.
- ومركزات درجات الحرارة المرتفعة ، ولكل منها استخداماته الخاصة.
- تستخدم المكثفات الشمسية منخفضة الحرارة أسطحًا مستوية لإنتاج حرارة في حدود درجة حرارة جسم الإنسان.
- في معظم الأحيان ، تُستخدم هذه المركزات في حمامات السباحة وتُستخدم كمياه.
- أو الهواء لنقل الحرارة بالإضافة إلى استخداماته في التبريد والتدفئة والتهوية.
- تستخدم مكثفات درجة الحرارة المتوسطة أيضًا الأسطح المسطحة وتنتج الماء الساخن للاستخدامات المنزلية والتجارية.
- تم استخدام طريقة تسخين المياه بالاستفادة من الطاقة الحرارية الشمسية في العصور القديمة وقد تم تطوير هذه التقنية اليوم.
- تم استخدام مركزات الحرارة المتوسطة للتجفيف والحرق والتقطير.
- بالإضافة إلى استخدام الطاقة الشمسية عند درجة حرارة متوسطة لتجفيف الأخشاب لإنتاج الوقود والفحم وتجفيف الفاكهة والحبوب والأسماك.
- أما بالنسبة للمكثفات الشمسية عالية الحرارة ، فقد كانت بمثابة عدسات ومرايا لتركيز أشعة الشمس.
- وإنتاج درجات حرارة عالية ، من خلال مواجهة الأسطح المستوية التي لها القدرة على إنتاج درجات الحرارة.
- والتي تم استخدامها في التبخير وتشغيل مراحل البخار لتوليد الطاقة الكهربائية.
- تستخدم محطات الطاقة الحرارية الشمسية المبادلات الحرارية المصممة للعمل بشكل مستقر.
- يتم تعريف الحرارة على أنها كمية الطاقة الحرارية الموجودة في نظام معين والتصميم الذي يحدد قيمته الحرارية.
من أهم مبادئ تطوير إنتاج الطاقة الحرارية الشمسية
- هذه هي الطريقة التي يتم بها تحقيق اكتساب الحرارة من خلال زيادة تركيز الإشعاع الشمسي وتطوير صناعة المرايا والعدسات.
- وحاول إيجاد تصميمات أكثر عملية وأقل تكلفة لدرجات الحرارة المرتفعة.
- يتم استخدام التحويل الحراري عن طريق التوصيل أو الإشعاع والماء أو الهواء لعملية التحول الحراري اعتمادًا على درجات الحرارة في النظام.
- يتم تطوير وتحسين التحول الحراري عن طريق اختيار السوائل والغازات وفقًا لدرجات الحرارة المختلفة المستخدمة.
- يدور التخزين الحراري حول السماح للنظام الحراري الشمسي بإنتاج الحرارة بعد غروب الشمس ، وقد تم استخدام العديد من الأنظمة لاختيار أفضل الطرق.
- فيما يتعلق بنقل الحرارة ، تم استخدام محاليل سائلة مختلفة ، بما في ذلك محاليل الماس والزيت والملح.
- يتم إجراء البحث لاختيار وسائط مادية أفضل لنقل الحرارة ، فضلاً عن الوسائط الأقل تكلفة.
استخدامات الطاقة الشمسية
- تسخين المياه: يتم استخدام سخان شمسي لتجميع الإشعاع الشمسي الساقط على مجمعات الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة حرارية.
- وذلك للاستفادة منها في تسخين المياه ، حيث يتم تخزين الماء في خزان حراري للحفاظ على درجة حرارة الماء.
- التسخين: يتم تمثيله بضخ الحرارة المكتسبة في المجموعات إلى بئر المواد للمساعدة في تدفئة المباني باستخدام الهواء والماء.
- عند تسخين الهواء ، يتم ذلك عن طريق تسخين الهواء في مجمعات الطاقة الشمسية ثم دفعه داخل المبنى.
- أما التدفئة الشمسية التي تستخدم فيها المياه فتشمل المبادلات الحرارية.
- نقل حرارة الماء من المجمع الشمسي إلى الهواء القسري داخل العلبة.
- التبريد الشمسي: هو ضخ الحرارة من داخل مساحة معينة إلى الخارج وهو عكس عملية التسخين.
- يمكن تحقيق ذلك باستخدام جهاز ميكانيكي يضخ الحرارة.
- إنها الطريقة المستخدمة لدفع الهواء البارد إلى الفضاء ، مما يؤدي إلى انتقال الحرارة مباشرة إلى الخارج.
- تجفيف المحاصيل: يستخدم في تجفيف المحاصيل من السوائل التي تحتويها حفاظا عليها ومنع إفسادها وجعلها صالحة للتخزين لفترة أطول.
- تحلية المياه: تعد أزمة المياه في العالم سببًا للبحث عن طرق جديدة للحصول على المياه المتوافقة مع متطلبات الحياة.
- ويرجع ذلك إلى الزيادة السكانية والتوسع في الطاقة الإنتاجية في المجالات الصناعية والزراعية.
- حيث تعتبر عمليات تفريغ مياه البحر أنسب الوسائل لتحقيق أعلى المتطلبات.
- يمكن اعتبار الطاقة الشمسية من أكثر الطرق شيوعًا لتحلية المياه من خلال طريقة التقطير الشمسي ، حيث تستخدم الطاقة الشمسية لتبخير المياه.
تجميع الطاقة الشمسية
- لذا فإن معظم الطاقة التي يستخدمها العالم تأتي من الشمس ، لكن جامعي الطاقة الشمسية يستخدمون تلك الطاقة التي تأتي مباشرة من الشمس بدلاً من إهدارها.
- المجمع الحراري الشمسي عبارة عن مجمّع مصمم لتجميع الحرارة عن طريق امتصاص ضوء 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.
- إنها أكثر تعقيدًا ، مثل جهاز القطع الشمسي ، وتجمعات الطاقم الشمسي ، وما إلى ذلك.
أنواع المجمعات الشمسية المستخدمة لتجميع الحرارة.
لذلك ، يتم تقسيم المجمعات الشمسية إلى نوعين ، مكثفات وغير مركزة:
- المجمعات الشمسية غير المركزة: حيث توجد المنطقة التي تعترض الإشعاع الشمسي.
- إنها نفس منطقة الامتصاص وفي مثل هذه الأنواع تمتص اللوحة الشمسية بأكملها الضوء.
- مجمع الطاقة الشمسية ذو الألواح المسطحة: يعد استخدام مجمعات الألواح الشمسية المسطحة أحد أبسط الطرق لتحويل أشعة الشمس إلى طاقة.
- هذه الألواح المسطحة ذات اللون الأسود غير اللامع وهي الطريقة الأكثر شيوعًا في تطبيقات الطاقة الشمسية.
- بالإضافة إلى تمييز هذا النوع من المجمعات بأن سطح الامتصاص المعرض لأشعة الشمس المباشرة هو سطح مستو.
تأثير الطاقة الشمسية على البيئة.
- وبالتالي ، فإن الطاقة الشمسية تحترم البيئة ، لأنها طاقة متجددة ونظيفة ولا تنضب ، في حين أن الغاز الطبيعي هو طاقة تقليدية غير متجددة لأنه يحتاج إلى فترات طويلة للتعويض.
- إن التأثير السلبي لمصادر الطاقة التقليدية على تغير المناخ والاحترار العالمي وتدهور البيئة معروف جيدًا.
- والعديد من الكوارث الطبيعية والأضرار الأخرى التي نتجت عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
الطاقة الشمسية منتج نظيف وصامت
- لا تنتج مجمعات الطاقة الشمسية أي نوع من التلوث الضوضائي عن طريق تحويل ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام.
- بالإضافة إلى أن الحصول على الطاقة الشمسية لا يتطلب الكثير من أعمال الصيانة مثل تركيب الألواح الشمسية وحمامات السباحة.
- يمكن للمنشآت الضخمة إنتاج الطاقة الشمسية بغض النظر عن الطقس ، سواء كان مشمسًا أم لا ، مما يجعلها مصدرًا مستدامًا لتوليد الكهرباء.