تعريف الطاقة الشمسية وكيفية استخدامها في 2024

الطاقة الشمسية هي أحد مصادر الطاقة المتجددة التي تساعد على القضاء على مشكلة الكهرباء، فمنذ زيادة الثورة الصناعية والزيادة السكانية والتقدم التكنولوجي ازداد الطلب بشكلٍ هائلٍ على أشكال الطاقة المختلفة لسد حاجة المجتمع من الطاقة اللازمة لتنفيذ الأغراض الصناعية والمنزلية.

الطاقة الشمسية بالتفصيل

• هي مصدر للطاقة النظيفة فهي تعمل على الحفاظ على البيئة فلا يوجد لها نفايات ضارة بالبيئة مثل الطاقة الكهربائية الصناعية الناتجة عن الوقود الأحفوري، ولذلك يتجه العالم نحو استغلال الطاقة الشمسية لتكون بديلا عن الطاقات الصناعية المتوفرة حاليا، حيث أثبت البحوث فعالية تلك الطاقة.
• إقامة مشاريع تعتمد على كمية الأشعة الشمسية التي تسقط على منطقة معينة وتختلف باختلاف موقع المنطقة الجغرافي، ومناخها العام.
• ويمكن تعريفها بأنها الضوء والحرارة المنبعثان من أشعة الشمس ويستغلهما الإنسان لتنفيذ متطلباته، سواء للتسخين المباشر أو تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء باستخدام ألواح الخلايا الضوئية.
• ينتج التيار الكهربائي عن طريق تقنية الفولتوضوئية التي تمتص حرارة الشمس وتحولها إلى طاقة كهربائية تستخدم في الأغراض المختلفة، كما يمكن تخزينها لتستخدم في وقت لاحق.

قد يهمك أيضًا كيفية تصفية ماء البحر بالطرق الحديثة

أنظمة الطاقة الشمسية

جميع أنظمة هذه الطاقة تشمل:

• الألواح الشمسية: حيث تتكون الألواح الشمسية الحديثة من العديد من الخلايا الشمسية أو الضوئية (pv) التي تولد التيار المباشر من أشعة الشمس DC.
• العاكس للطاقة الشمسية: تولد الألواح الشمسية الكهرباء DC التي تحتاج إلى تحويلها إلى التيار المتردد (AC) المستخدم في بيوتنا.
• لوحة مفاتيح: يتم إرسال التيار المتردد AC إلى لوحة التبديل حيث يتم توجيهه إلى مختلف الدوائر والأجهزة في منزلك، ويتم إرسال أي فائض من الكهرباء إما إلى نظام تخزين، أو إلى شبكة الكهرباء.

أهمية الطاقة الشمسية كمصدر طاقة متجدد

• أشعة الشمس مهمه لكل كائن حي على وجه الأرض فهي تساعد على استمرار الحياة وإبقاء الجوّ دافئ، وتمد الأرض بالضوء اللازم للإنارة.
• تساعد الشمس في عملية البناء الضوئي للنباتات، فهي العامل الأساسي في إتمام تلك المهمة، وإنتاج الأكسجين الذي نتنفسه، والتخلص من ثاني أكسيد الكربون.
• تمد أشعة الشمس الإنسان ببعض الفيتامينات اللازمة ليكون بصحة جيدة مثل فيتامين د.
• الشمس هي مصدر طاقة نظيفة ومتجددة، فهي موجودة باستمرار، وليس لها أي أضرار.
• طاقة نظيفة خالية من النفايات الضارة التي تدعو إلى ضرورة التخلص منها كما هو الحال في إنتاج الطاقة من الوقود الأحفوري.
• تحد من التلوث الضوضائي، فليس لها أي أصوات مزعجة.
• طاقة متوفرة دائمة لا تنضب، فالشمس لا تغيب
• المواد المستخدمة قليلة التكلفة مقارنة بمصادر إنتاج الطاقة الأخرى.
• الأنظمة المستخدمة متينة ولا تتلف بسرعة لذلك فهي لا تحتاج إلى صيانة دورية وتعيش لفترات طويلة.

استخدامات الطاقة الشمسية

• بسبب توافر الشمس باستمرار فهي مصدر طبيعي لا ينتهي، لذلك فهي تستخدم في توليد الطاقة الكهربائية، ويمكن الاستغناء بشكلٍ كامل عن شركات الكهرباء والتخلص من فواتيرها مرتفعة الأسعار.
• تستخدم أيضاَ كوقودٍ للسيارات، فيوجد الآن السيارات التي تعمل وتسير بأشعة الشمس، بدلاً من النفط، فهي أقل تكلفة وأكثر نظافة للبيئة.
• تستخدم في تعقيم المياه وجعله صالحاً للشرب والاستهلاك الآدمي.
• تعمل على توليد طاقة حرارية تستخدم في تسخين المياه.

سلبيات الطاقة الشمسية

يوجد بعض السلبيات للطاقة الشمسية والتي نذكر منها:

• وتتوقف هذه الطاقة عن العمل في الليل، وفي معظم الأيام خلال فصل الشتاء، بسبب غياب أشعة الشمس.
• الأتربة والأوساخ تؤثر على جودة الألواح لذلك لابد من تنظيفها بشكل مستمر، فيمثل ذلك عبئاَ على المستخدمين.
• لا يمكن الاستفادة منها في المناطق الباردة والتي تتعرّض لتساقطٍ الأمطار.

الطاقة الشمسية للمنازل

يقصد بها استغلال الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية لسد حاجة المنزل من التيار الكهربائي حيث تستخدم في:

• تشغيل الأجهزة المختلفة مثل السخانات ومكيفات الهواء وغيرهم، نظرا لارتفاع تكاليف الكهرباء أصبح الاتجاه نحو استخدام طرق جديدة لتوليد الكهرباء هو الأسلوب السائد ويكون عن طريق تثبيت الألواح الشمسية على سطح المنازل.
• تستخدم في المنازل في تطبيقات منخفضة الطاقة فلابد من التوازن بين الطاقة المنتجة والمستهلكة، واستخدام بطاريات تخزين خاصة لتسمح باستخدام نظام الإضاءة ليلا ونهارا.
• تستخدم  في طهي الطعام باستخدام أفران شمسية مصممة خصيصًا.
• توفير احتياجات المنزل من الماء الساخن، حيث أشارت بعض الدراسات أن ربع استهلاك الطاقة يكون في تسخين المياه

قد يهمك أيضًا كيف تزيد من ثقتك بنفسك بخطوات بسيطة

تكلفة التركيب

يوجد نوعان من الألواح المستخدمة لإنتاج هذا النوع من الطاقة في المنازل منها:

• الألواح الشمسية الأحادية التي تعمل بكفاءة عالية في المناطق الباردة.
• الألواح متعددة البلورات تعمل بكفاءة أكبر في المناطق الحارة.

تبلغ القدرة الإنتاجية للوح الواحد بين 100 إلى 350 وات، والأكثر استخداماً هي التي تنتج الـ 250 وات ويتراوح سعرها بين بين 130 دولارًا و200 دولار للوح الشمسي، ويعتمد على معايير أخرى منها اسم الشركة المنتجة، وجودة الألواح وشروط الضمان.

تجدر الإشارة أن تكلفة تركيب الطاقة الشمسية كبير جدا ولكنها تكفي لسنوات عديدة قد تصل إلى العشرين عام لا تدفع فيها فواتير وتستخدم الكهرباء مجانا، ومع التطور التكنولوجي والمزيد من الأبحاث نحو كيفية استغلال هذه الطاقة  في توليد التيار الكهربائي تقل التكلفة عن ذلك.

كيف تعمل الألواح الشمسية

عندما تصطدم الفوتونات بالخلية الشمسية، فإن الذرات تفقد إلكتروناتها، في آلية تدعى الظاهرة الكهروضوئية، وعند ربط الجانب الموجب مع السالب في الموصّلات تتكوّن الدائرة الكهربائية، وعندما تتدفق الإلكترونات تتكون الخلايا الكهربائية، وكلما زاد عدد اللوحات، زادت الطاقة التي يمكن توليدها.

شاهد أيضًا: خطوات بناء منزل بالتفصيل وأهم المراحل الخاصة بالبناء