استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

تحرير: راندا في 21 مايو 2023 0

استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء واحدة من أكثر الاستخدامات الخاصة بالطاقة الشمسية، ويتم تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية بطريقة بسيطة سوف نتعرف من خلال هذا المقال عبر موقع وميض عن كل ما يتعلق بالطاقة الشمسية واستخداماتها في الكهرباء.

معنى الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية عبارة عن طاقة يتم الحصول عليها من الشمس، ويتم استغلال هذه الطاقة للحصول على الطاقة الكهربية وكذلك الطاقة الحرارية.
وتعتبر الطاقة الشمسية أفضل أنواع الطاقات الموجودة على الأرض وهي من الطاقات النظيفة والمتجددة، ويتم استخدام الطاقة الشمسية في العديد من المجالات اليومية.
كما أن الطاقة الشمسية مثلها مثل أي طاقة تحدث نتيجة لعدد من التفاعلات الكيميائية، وهذه التفاعلات تحدث في الشمس عن طريق الاندماج النووي الحراري.
وبعد ذلك تخرج هذه الطاقة بكل ما تحمله من عناصر من الشمس في اتجاهها إلى الأرض، إلا أن المجال الجوي يمتص جزء كبير منها حتى لا تتسبب في إيذاء الكرة الأرضية.
وهذه الطاقة تستخدم بشكل مجرد من قبل العديد من الكائنات الحية، فهي تمد الإنسان بما يحتاجه من عناصر هامة، بالإضافة إلى استخدام النباتات لها في عملية البناء الضوئي وإنتاج الأكسجين.

استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

يتم توليد الطاقة الكهربية من الشمس ليتم استخدامها في العديد من المجالات النافعة للإنسان، ويتم توليد الكهرباء من الشمس من خلال طريقتين وهما:

الطاقة الضوئية

يتم توليد الكهرباء من الشمس عن طريق الطاقة الضوئية وهي من الطرق التي يتم الاعتماد عليها منذ قديم الزمن.

وهذه الطريقة تتلخص في توفير خلايا كهروضوئية والتي تتألف من طبقات السيليكون بالإضافة إلى مواد مساعدة.

ويتم تكوين هذه الخلايا في شكل مربعات، بحيث تحدث التفاعلات الكيميائية بمجرد وصول أشعة الشمس لها، وبعد ذلك يحدث خروج إلكترون وبه التيار الكهربي، والذي يتم استخدامه في تطبيقات متعددة.

الطاقة الحرارية

واحدة من التقنيات التي يتم استخدامها للحصول على الطاقة الكهربية من الشمس وتعتمد هذه التقنية على العاكسات.

وهذه العاكسات تعمل تكوين البخار من خلال عمل بؤرة من أشعة الشمس، ويؤدي هذا الأمر إلى تشغيل المولد الكهربي.

ويوجد تقنية خاصة باستغلال أشعة الشمس من أجل الحصول على غاز مضغوط أو حتى بخار، ويحدث هذا الأمر عندما يتم تسخين الهيدروجين أو غاز الهيليوم من قبل أشعة الشمس.

كما يمكن الاعتماد على المرايا في عكس أشعة الشمس والذي تستطيع أن تحول السائل إلى بخار قادر على تحريك التوربينات مما يؤدي للحصول على الكهرباء.

اقرأ أيضا: بحث عن الضوء وطاقة الكم

مميزات استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الطاقة الكهربية

إن استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء لها العديد من الفوائد والمميزات التي تجعلها الخيار الأول ضمن طرق الحصول على الطاقة ومن أهم مميزات الطاقة الشمسية في الكهرباء:

مصدر دائم للطاقة ومتجدد

إن الطاقة الشمسية كونها طاقة متجددة هي الميزة الأفضل والتي جعلت العالم بأكمله يتجه إلى الشمس لتكون المصدر الرئيسي للطاقة وذلك:

إن الطاقة الشمسية هي الطاقة التي لا تنفذ بالإضافة إلى أنها توفر في كل مكان على وجه الأرض ولا يمتلكها أي إنسان.
لذلك فإن الاعتماد على الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء وغيرها لا يجعل الإنسان يقلق من نفاذها أو ضياعها منه، فأدى ذلك إلى زيادة الاعتماد عليها.

تقليل التكلفة الشهرية

على الرغم من أن إنتاج الطاقة الكهربية من الشمس في بداية الأمر أمر مكلف للغاية، إلا أن التكلفة التي يتكلفها الإنسان كل شهر لا تذكر حيث:

إن توليد الطاقة الكهربية من الشمس لا يحتاج إلى دفع فواتير بشكل شهري كالغاز والكهرباء من مصدر آخر.
كما يمكن أن تحصل على أجر إضافي عندما يكون إنتاجك من الطاقة الكهربائية من خلال الشمس أكبر من احتياجاتك المنزلية.

تكلفة الصيانة المنخفضة

من المعروف أن أي جهاز في المنزل يحتاج إلى صيانة وعندما تزداد المعدات داخل المنزل فإن الصيانة تزداد، ولكن هذا لا ينطبق على توليد الطاقة الكهربية من الشمس وذلك يظهر في النقاط التالية:

وذلك لأن صيانة الألواح المستخدمة في توليد الطاقة الكهربائية من أشعة الشمس لا تتطلب صيانة تكلفتها عالية، بالإضافة إلى أن فترات الصيانة تكون على فترات متباعدة.
فإذا نظرنا إلى الألواح الشمسية نجد أن هذه الواح تشمل ضمان يتراوح بين 20 حتى 25 عام وهي فترة طويلة للغاية، وهذه الألواح لا تحتوي على أجزاء متحركة وتحتاج إلى صيانة دورية.
وإذا نظرنا إلى العاكس على كونه يحتاج إلى صيانة، نجد أن فترة ضمانه طويلة أيضا وهو من 5 حتى 10 سنوات.

تعدد الاستخدامات

إن للطاقة الشمسية عدد كبير من الاستخدامات التي لا غنى عنها في أي منزل، حيث يمكن استخدام الطاقة الشمسية في:

توليد الكهرباء مما يجعلنا نستخدمها في الأجهزة الكهربائية لدينا.
يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية تستخدم في التدفئة، بالإضافة إلى قدرتها على تقطير المياه وبذلك تتوفر المياه في المناطق البعيدة عن المياه النظيفة.
يتم استخدام الطاقة الشمسية في الاستكشافات الفضائية وهي مصدر رئيسي للطاقة في الفضاء.

اقرأ أيضا: ما هي مصادر الطاقة

حل مشكلة سلبيات توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية

في سياق الحديث عن استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء علينا أن نعرف أن هناك العديد من سلبيات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية والتي تتلخص في ارتفاع التكاليف الأولية للمشروع بالإضافة إلى عدم توافر الشمس بالليل و الحاجة إلى مساحات كبير، لذلك فإن عدد من العلماء قام بتصميم جهاز لحل هذه المشكلات، وهذا الجهاز كالتالي:

تم تصميم الجهاز بحيث يكون خزان كبير ويوجد به ملح منصهر، ويرجع إختيار الملح بسبب قدرته على مواجهة الحرارة المرتفعة بالإضافة إلى تمكنه من امتصاصها.
يتم تثبيت جهاز يعرف باسم (Heliostat) بحيث يكون في مكان مرتفع ويقوم بتوجيه أشعة الشمس بشكل مركز على الملح في الخزان عبر تقنيات محددة.
من خلال الملح المنصهر بالحرارة، فإن هذه الحرارة تصل إلى الخزان بشكل كامل.
في حالة توليد الطاقة فإن الملح الساخن يصل إلى مولد البخار، بينما البارد يعود مرة ثانية إلى قاع الخزان.
في الليل وعندما نفتقد للشمس، فإن فتحات الخزان تغلق للحفاظ على الحرارة.
وبذلك يتم تخزين الحرارة في الليل والاستفادة منها.

كيفية تخزين الطاقة الشمسية

من خلال الحديث عن استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء يجب أن نشير إلى أن تخزين الطاقة الشمسية هي مشكلة تواجه من يرغب في تعميم الطاقة الشمسية كبديل قوي للطاقة غير المتجددة ويتم تخزين الطاقة الشمسية من خلال:

يتم تخزين هذه الطاقة عبر تقنية الكتل الحرارية، بحيث يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة ثم تخزينها ومن ثم يتم استخدامها في مجالات مختلفة.
كما يمكن استخدام التراب والماء والملح في تخزين الحرارة التي نحصل عليها من الشمس، وهذه الأدوات هي أدوات قليلة الكلفة.
ويتم استخدام الطاقة التي تم تخزينها في فترات عدم تواجد الشمس سواء في الليل أو فترات الشتاء التي تقل فيها قوة الشمس ومساحتها على الأرض.

اقرأ أيضا: ما هو الفحم الحجري

وفي نهاية مقالنا عن استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء فإننا نود أن نذكركم بأن الشمس مصدر دائم للطاقة وعلينا أن نوجه إمكانياتنا للاستفادة منها على الوجه الأكمل.