بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمتجددة، يعاني العلم من ندرة الموارد البترولية والكهربائية، وهذا المؤشر يشير إلى خطورة الأمر.
لذلك يسعى العلماء للاستفادة من مصدر الطاقة النظيفة مثل الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة واستخدامها في مجالات الطاقة المختلفة بشكل واسع.
مقدمة بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمستحدثة
الشمس هي واحدة من أقوى مصادر الطاقة المتوفرة على سطح الأرض، وتتواجد في العديد من المناطق الجغرافية التي يمكن استغلالها في تحويلها إلى طاقة كهربائية أو حرارية، كما يمكن أن تشارك في بعض التفاعلات الكيميائية الهامة.
في هذه الدراسة المتعلقة بتطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمتجددة، سنتعرف بشكل شامل على الطاقة الشمسية وأهم استخداماتها.
شاهد أيضًا: دليل شركات الطاقة الشمسية في مصر وعناوينها
الطاقة الشمسية المتجددة
تعتبر أشعة الشمس من مصادر الطاقة المتجددة التي لا تنضب. يمكن استغلالها من خلال تجميع أشعة الشمس المتاحة في العديد من المناطق الجغرافية، وتكون غير متاحة في مناطق أخرى. يعتمد ذلك على المنطقة والتقسيم الجغرافي لها.
طريقة تحديد الموقع الجغرافي الجيد
يمكن تحديد المناطق المثلى لتجميع أشعة الشمس ومقارنتها مع مناطق أخرى، ويتم ذلك عن طريق اختيار كمية الشمس في مناطق مختلفة على نفس خط العرض، حيث يتم قياس كمية الشمس بوحدة الكيلو واط في الساعة على مساحة متر مربع واحد.
يجب أيضا معرفة طول فترة النهار التي تتغير بناء على الوقت والفصل، حيث يقصر النهار في فصل الشتاء ويطول في فصل الصيف.
تجميع الفوتونات وتوليد الطاقة الشمية
هناك عدة تقنيات يمكن استخدامها لتوليد الطاقة الشمسية، والأساس في هذه العملية هو جمع الفوتونات، وسنتعرف على هذه التقنيات في النقاط التالية وهي:
أولًا المصفوفات الكهروضوئية
تتكون المصفوفات الكهروضوئية من تجميع خلايا كهروضوئية فردية، حيث يتم ربطها معا باستخدام مواد فلزية عالية التوصيل الكهربائي، وتجميعها داخل إطار لتحصيل أكبر قدر ممكن من الخلايا الكهروضوئية واستخلاص الطاقة الشمسية المطلوبة.
سنجد أن الخلايا الكهروضوئية مصنوعة من مادة السيليكون المعالجة كيميائيا، لتمرير كمية أكبر من الطاقة المتجمعة في تلك الخلايا.
ثانياً العاكسات
تكمن أهمية المحولات في قدرتها على تحويل الطاقة الشمسية إلى أشكال أخرى من الطاقة يمكن استخدامها في مجالات مختلفة. المشكلة تكمن في أن مولدات الطاقة الشمسية تعمل بتوليد تيار كهربائي مستمر، وهذا التيار غير مناسب للعديد من الأجهزة الكهربائية.
والمشكلة الأخرى هي أن الكمية الطاقة التي تنتجها الخلايا الضوئية من الطاقة ليست متساوية في الكمية.
تلعب العوامل المعكوسة دورا هاما، حيث تعالج التيار المستمر وتحوله إلى تيار متردد، كما تسهم في ثبات كمية الطاقة التي يولدها الخلايا الكهروضوئية.
ثالثًا مصفوفة التحكم الكهروضوئية
دوران الأرض حول محورها هو ما يسبب الليل والنهار، ويؤدي أيضا إلى تغير ظل الأشياء المضاءة بضوء الشمس. لذلك، يتم تثبيت أجهزة استشعار تعمل على تحريك ألواح الطاقة الشمسية لمتابعة أشعة الشمس والاستفادة منها بأقصى قدر ممكن عن طريق تتبعها لأطول فترة ممكنة.
وبالتالي، يمكن استخدامها بعد معالجتها بالعاكسات لتوفير الطاقة اللازمة للأجهزة الكهربائية.
كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية
من الصعب توليد الطاقة الشمسية في الليل؛ بسبب اعتمادها بشكل أساسي على ضوء الشمس، وبالتالي يجب تخزين الطاقة التي تم توليدها من الشمس للاستفادة منها لاحقا.
سنجد هناك نوعان من الطاقة الناتجة عن الطاقة الشمسية وهما الطاقة الكهربائية والطاقة الحرارية، وسنستعرض كيفية تخزينهما في النقاط التالية
أولًا تخزين الطاقة الحرارية
تؤدي أشعة الشمس إلى زيادة درجة الحرارة، حيث يتم توجيهها من خلال مجمعات الأشعة وتركيزها على المياه، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها وتنقلها عبر أنابيب خاصة إلى منطقة أخرى نرغب في توصيل الطاقة إليها لتسهيل استخدامها.
شاهد أيضًا: مشروع الطاقة الشمسية واستخداماتها
ثانيًا تخزين الطاقة الضوئية
تتم جمع الطاقة التي تنتجها الخلايا الضوئية في بطاريات يمكن شحنها مرة أخرى خلال فترة النهار لاستخدامها ليلا أو في أي وقت آخر.
مميزات وعيوب الطاقة الشمسية
هناك العديد من السلبيات والمميزات للطاقة الشمسية نستعرضها في النقاط التالية:
أولًا مميزات الطاقة الشمسية
- تعد أشعة الشمس من مصادر الطاقة المتجددة والمتاحة في مناطق الأرض المختلفة، وهي من الطاقات التي لا تنضب.
- يتنبأ التطور التكنولوجي المستمر من قبل علماء الطاقة الشمسية بنتائج إيجابية كثيرة في استغلال الطاقة الشمسية بشكل أكبر وأسهل، وتشير المؤشرات إلى إمكانية مستقبلية ستتيح إنتاج كميات أكبر من الطاقة المولدة من أشعة الشمس.
- على الرغم من ارتفاع تكاليف إنشاء المستقبلات الخاصة بتجميع وتحويل الطاقة الشمسية، إلا أن ما يميزها هو انخفاض تكاليف الصيانة.
- الخلايا الضوئية هي خلايا طويلة الأمد تستمر لسنوات وتنتج بكمية كبيرة.
ثانيًا عيوب الطاقة الشمسية
هناك بعض العيوب التي تواجه أنظمة الطاقة الشمسية وسنستعرض أهمها في النقاط التالية:
- عدم القدرة والاعتماد على كميات ثابتة من إنتاج الطاقة الشمسية، ويعود ذلك إلى تغير كمية الشمس الواصلة للأرض من فترة لأخرى خلال العام.
- لا يمكن الاستفادة من أشعة الشمس خلال اليوم إلا في فترة النهار التي تمثل نصف اليوم فقط.
- يجب استخدام نظام تخزين الطاقة المنتجة من الخلايا الضوئية لاستخدامها في وقت لاحق.
- النفقات العالية لتأسيس شبكة الخلايا الضوئية.
- كمية الطاقة المنتجة من الطاقة الشمسية تكون أقل بخمس مرات من الطاقة المنتجة من المواد البترولية.
شاهد أيضًا: بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها
في الختام، بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمتجددة
تعد الطاقة الشمسية من أهم الطاقات النظيفة والاقتصادية التي يتجه إليها اهتمام العالم بسبب فوائدها العديدة، إذ تعد البديل الأمثل للاستفادة من الطاقة الناتجة عن الوقود الأحفوري، الذي يعتبر مكلفا وضارا لصحة الكوكب.
في النهاية، نأمل أننا قدمنا عرضا استثنائيا عن استخدامات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمتجددة، ونأمل أن تشاركوا المقالة على وسائل التواصل الاجتماعي ومع الأصدقاء حتى يستفيد الجميع.
