ما هي الطاقة الشمسية - (تعريف - انواع - كيف تعمل - مميزات و عيوب)

ما هي الطاقة الشمسية (تعريف) :

المصدر الأساسي لجميع الطاقة الموجودة على كوكب الأرض تأتي من الشمس. و الطاقة الشمسية هي الطاقة التي نقوم بتوليدها مُباشرةَ من ضوء الشمس. و الطاقة الشمسية يمكن أن يتم إستخدامها كـ طاقة حرارية أو يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية.

الطاقة المتجددة :

عندما نستخدم الطاقة الشمسية، فنحن لا نستخدم أياً من موارد الأرض مثل الفحم أو النفط. و هذا يجعل الطاقة الشمسية مصدر من مصادر الطاقة المُتجدِّدَة. و الطاقة الشمسية هي أيضاً طاقة نظيفة و لا توَّلِّد الكثير من التلوث.

الطاقة الشمسية الحرارية :

الطاقة الشمسية يُمكِن أن يتم إستخدامها لتدفئة المنازل و المباني الأخرى. و أحياناً تكون الطاقة الشمسية الحرارية (سلبية). و هذا يحدث عندما لا تُوجَد مُكوِّنات ميكانيكية يتم إستخدامها لتوزيع الحرارة على المكان كله. و هذه التدفئة السلبية تُساعِد على جعل البيوت دافئة في فصل الشتاء، و لتسخين حمامات السباحة، و هي حتى تقوم بتسخين سيارتنا عندما يتم إيقافها في الخارج.

التدفئة النشطة تحدث عندما تكون هناك مُكَوِنات ميكانيكية تُساعد في نقل الحرارة و توزيعها. و يُمكن إستخدام أشعة الشمس لتسخين المياه أو الهواء الذي يتم ضخه بعد ذلك حول المبنى لتوفير الحرارة في جميع الغرف.

الطاقة الشمسية الكهربية :

عندما نُفكِّر في الطاقة الشمسية، فأول ما ياتي في عقلنا هي (الخلايا الشمسية) التي تقوم بتحويل أشعة الشمس إلى كهرباء. و تُسمى الخلايا الشمسية أيضاً بإسم الخلايا الضوئية. و أشعة الشمس تتكون من جسيمات صغيرة تُسمى (الفوتونات)، و يتم قياس الكهرباء بـ وحدة قياس تُسمى "فولت".

و يتم إستخدام الخلايا الشمسية اليوم غالباً في الأجهزة المحمولة الصغيرة مثل الآلات الحاسبة و ساعات المِعصم. و أصبحت الطاقة الشمسية أكثر إنتشاراً في المباني و المنازل لأنها أصبحت أكثر كفاءة. و الشيء الجيد الواحد حول الخلايا الشمسية هي أنها يمكن وضعها على سطح مبنى أو منزل، و لن تأخذ أي مساحة إضافية.

كيف تعمل الخلايا الشمسية ؟

الخلايا الشمسية تقوم بتحويل طاقة الفوتونات القادمة من الشمس إلى كهرباء. و عندما يصطدم الفوتون بالجزء العلوي من الخلية الشمسية، سوف تنجذب الإلكترونات إلى سطح الخلية. و هذا يُسبب حدوث الجهد الكهربي بين الطبقات العلوية و السفلية للخلية. و عندما تتشكل الدوائر الكهربائية في أعلى و أسفل الخلية، سوف يتحرك فيها التيار الكهربائي، و يقوم بـ تشغيل المُعدَّات الكهربائية.

هناك حاجة إلى الكثير من الخلايا الشمسية حتى تستطيع تشغيل مبنى أو منزل. و في هذه الحالة، يتم توصيل عدداً من الخلايا الشمسية بمجموعة كبيرة من الخلايا التي يُمكن أن تُنتج المزيد من الطاقة الإجمالية.

تاريخ الطاقة الشمسية :

تم إختراع الخلية الضوئية في عام 1954 بواسطة الباحثين في (مُختَبرات بيل). و منذ ذلك الوقت، تم إستخدام الخلايا الشمسية في الأشياء الصغيرة مثل الآلات الحاسبة. و كانت أيضاً مصدر طاقة مُهم لسفن الفضاء و الأقمار الصناعية.

بدءاً من تسعينيات القرن الماضي، قامت الحكومات بتمويل البحث العلمي و قدمت حوافز ضريبية للناس الذين يقومون بإستخدام الطاقة النظيفة و المُتجدِّدة مثل الطاقة الشمسية. و حقق العلماء تقدُّماً في كفاءة الخلايا الشمسية. و الخلايا الشمسية اليوم فعَّالة بدرجة تتراوح بين حوالي 5 إلى 15٪، و هذا يعني أن الكثير من الطاقة القادمة من أشعة الشمس تضيع. و هم يأملون في تحقيق نسبة 30٪ أو أفضل في المستقبل. و هذا سيجعل الطاقة الشمسية بديلاً إقتصادياً نظيفاً للطاقة.

هل هناك أي عيوب لـ الطاقة الشمسية ؟

الطاقة الشمسية بها إثنين من المشاكل الرئيسية. المشكلة الأولى هو أن كمية أشعة الشمس في مكان مُعيَّن تتغير بسبب تغُّير الوقت طوال اليوم، و الطقس، و أوقات السنة. و المشكلة الآُخرى هو أنه مع التكنولوجيا الحالية فنحن نحتاج إلى الكثير من الخلايا الضوئية باهظة الثمن لإنتاج كمية لائقة من الكهرباء.

حقائق ممتعة عن الطاقة الشمسية :

- تقع أكبر محطات الطاقة الشمسية الحرارية في العالم في ولاية كاليفورنيا.

- يتم حالياً بناء العديد من المحطات الضوئية الكبيرة حول العالم . و تقع بعضاً من أكبرها في الصين، و كندا، و الولايات المتحدة (ولاية نيفادا).

- إذا كان 4٪ فقط من الصحاري في العالم مغطاة بـ الخلايا الضوئية، فإنها يُمكِن أن تُوفِّر الكهرباء لـ جميع أنحاء العالم.

- كثير من الناس يعتقدون أن بمجرد أن تُصبِح الألواح الشمسية أكثر كفاءة و أقل تكلُفة فسوف تصبح شئ أساسي للمنازل و المباني الجديدة.

- في عام 1990 حلَّقَت طائرة تعمل بالطاقة الشمسية في جميع أنحاء الولايات المتحدة بدون إستخدام أي وقود.

- فاز ألبرت أينشتاين بـ جائزة نوبل في عام 1921 عن أبحاثه في مجال الطاقة الكهربائية الضوئية.