لقد أصبح الوقود الأحفوري مستنزفا بشكل متزايد وتفاقمت المشاكل البيئية. يولي الناس المزيد من الاهتمام لتطوير الطاقة المتجددة. وفقًا لـ "توقعات الطاقة الشمسية العالمية 2023" الصادرة عن بلومبرج إنتليجنس، سينمو الطلب العالمي على الطاقة الشمسية بنسبة 40٪ تقريبًا في عام 2022 ومن المتوقع أن يستمر في النمو. وتتوقع وكالة الطاقة الدولية أن يتجاوز توليد الطاقة الشمسية طاقة الفحم في عام 2027.
ما هي الطاقة الشمسية؟
الطاقة الشمسية تأتي من الشمس. الشمس مثل مفاعل نووي ضخم. ينتج عن تفاعل الاندماج النووي لنواة الشمس كمية كبيرة من الطاقة، والتي تشع إلى الفضاء على شكل ضوء وحرارة. ويمكن للإنسان أن يحصد هذه الطاقة من خلال تقنيات مختلفة، مثل الألواح الشمسية والمجمعات الحرارية.
يتم استخدام الطاقة الشمسية بعدة طرق، بما في ذلك في المقام الأول الخلايا الكهروضوئية وتحويلها إلى طاقة حرارية. يستخدم الأول بشكل رئيسي لإنتاج الكهرباء، مثل تشغيل المنازل والشركات، في حين يستخدم الأخير بشكل أساسي لتسخين المياه. تشمل أنواع الطاقة الشمسية الطاقة الشمسية السلبية والهجينة.
تُستخدم الألواح الشمسية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك المنازل والصناعات والأماكن العامة، ويمكن استخدامها للإضاءة وتكييف الهواء والتدفئة والمياه الساخنة وأنظمة ضخ المياه والري الزراعي.
الطاقة الشمسية الضوئية
توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية من خلال الألواح الكهروضوئية أو وحدات البطارية. العملية بسيطة، وعادةً ما تستخدم ألواحًا من الألواح الشمسية لالتقاط أشعة الشمس وتوليد تيار مباشر (DC).
من أجل تلبية احتياجات الكهرباء السكنية، يحتاج الناس إلى تركيب محولات الطاقة الشمسية لتحويل طاقة التيار المستمر إلى تيار متردد (AC). إذا كان هناك فائض من الطاقة الكهروضوئية، فيمكن تخزين الطاقة المتبقية في البطاريات أو تغذيتها في الشبكة. وبهذه الطريقة، يمكن لكل أسرة تحقيق الاكتفاء الذاتي من إمدادات الكهرباء وخفض فواتير الكهرباء.
تتميز الألواح الشمسية الكهروضوئية بسهولة التركيب ويمكن تحديد حجمها حسب الطاقة التي يحتاجها المنزل. عادة ما يتم تركيبها على الأسطح أو الأسطح أو الشرفات أو البرجولات أو مباشرة على الأرض. تتوفر الألواح الكهروضوئية على مدار العام ويسهل صيانتها.
الطاقة الحرارية الشمسية
تقوم أجهزة التسخين بالطاقة الشمسية بالتقاط الحرارة مباشرة من الإشعاع الشمسي من خلال الألواح الشمسية أو المجمعات الشمسية وتحويلها إلى طاقة حرارية. على عكس الأنظمة الكهروضوئية، تولد هذه الأجهزة حرارة تستخدم لتسخين الماء أو الهواء، غالبًا في أنظمة التدفئة أو حمامات السباحة أو الماء الساخن المنزلي. وعادة ما يتم تركيبها على الأسطح أو الأماكن المرتفعة وتحتوي على عناصر أخرى مثل الأنابيب وخزانات المياه بالإضافة إلى الألواح الشمسية. تولد هذه الوحدات الحرارة فقط في الأيام المشمسة وتتطلب القليل من الصيانة.
الشمسية السلبية
بالمقارنة مع النظامين الشمسيين النشطين المذكورين أعلاه، فإن النظام الشمسي السلبي لا يتطلب معدات ميكانيكية وكهربائية مثل الألواح الشمسية للحصول على الطاقة الشمسية ومعالجتها، ولكنه يحصل على الطاقة الشمسية مباشرة. تُستخدم أنظمة الطاقة الشمسية السلبية بشكل أساسي في مجال البناء المناخي الحيوي، مثل منازل Passivhaus أو منازل Passivhaus المعتمدة (المشتقة من المعيار الألماني). هذا النظام الشمسي السلبي لا يحتاج إلى كهرباء. وبدلاً من ذلك، تقوم بتجميع الحرارة الشمسية من خلال تصميم اتجاهات المنزل المناسبة واختيار مواد البناء المناسبة وما إلى ذلك، وتخزينها في مكونات المبنى، والتي يمكن استخدامها لتدفئة المنزل أو تبريده، ويمكن استخدامها أيضًا للإضاءة الداخلية. وهذا يوفر الطاقة ويقلل من البصمة الكربونية الخاصة بك.
الطاقة الشمسية الهجينة
الطاقة الشمسية الهجينة هي مصطلح عام لأي من أنظمة الطاقة الشمسية وغير الشمسية المجمعة أعلاه.
ما هي مميزات الطاقة الشمسية؟
1. الشمس هي مصدر الطاقة الأكثر وفرة على وجه الأرض، وهي لا تنضب ولا تنضب.
2. على الرغم من أن تصنيع الألواح الشمسية يتطلب استخدام أشباه الموصلات، إلا أن الطاقة الشمسية في حد ذاتها لا تسبب التلوث. أثناء استخدام الطاقة الشمسية، لا يتم إنتاج أي غازات دفيئة أو غازات نفايات أخرى، ولا يتم إنتاج أي ضوضاء.
3. لا تتأثر الطاقة الشمسية بأزمات الطاقة أو الاضطرابات.
4. الطاقة الشمسية يمكن أن تقلل من انبعاثات الكربون.
5. على الرغم من أن كفاءة استخدام أنظمة الطاقة الشمسية حول العالم ليست واحدة، إلا أنها تستطيع جميعها توليد الكهرباء في ظل ظروف مناخية مختلفة.
6. الطاقة الشمسية يمكن أن تقلل من تكاليف الطاقة المنزلية.
7. تركيب الألواح الشمسية يمكن أن يزيد من قيمة منزلك.
8. أصبحت تكنولوجيا الطاقة الشمسية أكثر كفاءة وأصبحت الألواح الشمسية أرخص.
9. صناعة الطاقة الشمسية هي صناعة طاقة متجددة سريعة النمو تعمل على خلق فرص العمل.