مفهوم الطاقة الشمسية

بواسطة: - آخر تحديث: ٢٠:٤٥ ، ٢٦ مارس ٢٠١٩
مفهوم الطاقة الشمسية

طاقة الشمس

تطلق الشمس أشعتها إلى الأرض على شكل حزم تُسمى الفوتونات الحامل للقوة الكهرومغناطيسية، وذلك نتيجة التفاعلات النووية التي تحدث داخلها، إذ تعدّ أكبر مصدر للضوء والحرارة للكرة الأرضية، وتختلف طاقتها التي تصل الأرض حسب قرب الموقع في الأرض من خط الاستواء، والذي يكتسب أكبر قدر ممكن من الطاقة الشمسية، تتنوع الفوائد التي تستغلها البشرية من الشمس كونها مصدرًا متجددًّا للطاقة، فهي مصدر ضروري لبقاء أي كائن حيوي على قيد الحياة، ودورها في الحفاظ على دورة المياه الطبيعية، والتوازن البيئي، وتأتي أهمية استخدام الطاقة الشمسية في عصر التقدم التكنولوجي بتحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة، كالطاقة الكهربائية والحرارية.


استخدامات الطاقة الشمسية

استخدم الإنسان منذ القدم الطاقة الشمسية للإنارة خلال ساعات النهار وتجفيف الملابس، فهو استخدام طبيعي ولا يحتاج لوسائل مساعدة، كما اُستخدمت في العصر الحديث من خلالها تحويلها إلى طاقة حرارية، كالسخانات الشمسية التي تحول الماء البارد إلى ساخن، عند تجمع أشعة الشمس على مرايا تسخّن الماء الموجود داخل خزانات متصلة بهذه المرايا، ضمن آلية تيارات الحمل المتولدة من عملية التسخين، وتُحول الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية أيضًا في العديد من دول العالم بهدف التدفئة، لا سيما في المناطق الأكثر برودة، وتحول الطاقة الشمسية بهدف تحلية المياه في مناطق العالم التي لا يتوفر بها مياه عذبة، وأخيرًا تتحول الطاقة الشمسية لطاقة كهربائية باستخدام الخلايا الشمسية.


خلايا الطاقة الشمسية

بدأت فكرة اختراع خلايا الطاقة الشمسية عام 1839م، إذ أشار عالم فرنسي إلى الفكرة آنذاك، وفي عام 1941م استطاع العالم الأمريكي (روسل أوهل) من إنتاج أول خلية شمسية، وحديثًا تطورت آلية صناعتها، لتوضع هذه الخلايا على ألواح تمتص الطيف الضوئي المنبعث من الشمس، ونصف الأشعة فوق البنفسجية، والأشعة تحت الحمراء، لتحولها إلى طاقة كهربائية، ضمن آلية تُسمى الظاهرة الكهروضوئية (اصطدام الفوتونات بالخلية الشمسية)، ليستفيد منها الإنسان في المنازل وأماكن العمل، ولكن حتى يومنا هذا يعدّ استخدام هذه الطاقة محدودًا، لارتفاع تكلفة تركيبها، إلا إن تقدم التكنولوجيا المصاحبة لعملية إنتاج الألواح الشمسية آخذه بالتحسن، وبالتالي الانخفاض في تكلفتها الناتج عن كثافة الإنتاج.


آلية عمل الخلايا الشمسية

تتكون الألواح الشمسية من الخلايا الشمسية التي تُصنع من أشباه الموصلات كالسليكون، إذ تحول الضوء المنبعث من الشمس إلى تيار كهربائي مباشر مستمر، والذي يُخزن في بطاريات شحن خاصة، ففي المنازل تحتاج الأجهزة التي ستعمل على تيار الألواح الشمسية محولًا لتغيير التيار من مباشر إلى متردد، ومنظم شحن لمنع تخزين التيار في البطارية في حال امتلائها، وبالتالي المحافظة عليها من التلف، وهذا يعني أنه بعد وصول البطارية لتخزين طاقتها الاستيعابية، وسيذهب التيار المتبقي دون تخزين أو استغلال، ولكن بعض الدول تستخدم نظام لا يحتاج إلى هذه الأجهزة، وتوصيل التيار المتولد من الألواح الشمسية في المنازل بالشبكة العمومية مباشرةً، وإذا زادت الكمية عن حاجة المنزل، تستغلها الدولة وتدفع مقابل ذلك للمواطن.