الطاقة الشمسية وكيفية الاستفادة منها

الطاقة الشمسية

ُتُشكِّل الشمس المصدر الأساسيّ للطاقة على الأرض، ولولاها ما أمكننا الحياة على هذا الكوكب، فبفضل أشعّة الشمس، تنمو النباتات وتصنع غذاءها، ودونها لغرقت الأرض في الظلام، وتحولت لكرة من الجليد، والطاقة الشمسيّة هي طاقة نظيفة، ومتجدّدة، وتنتج عن التفاعلات الهائلة التي تحصل في الشمس، وتصل الأرض كميّة قليلة من الطاقة التي يتمّ توليدها خلال هذه التفاعلات، إلّا أنّها كافية لاستغلالها في العديد من التطبيقات.

الاستفادة من الطاقة الشمسية المباشرة

• تجفيف المحاصيل الزراعيّة كالقمح والشعير وغيرها.
• استخدمت منذ القدم للحصول على النار من خلال تركيز أشعة الشمس باستخدام عدسات أو مرايا، وفي أحد الحروب استخدم أرخميدس هذه الخاصيّة لاحراق الأسطول الروماني.

واستخدم العديد من العلماء الطاقة الشمسيّة في تقطير وتبخير المياه.

• تصميم المنازل بطريقة تستغل أشعة الشمس في النهار لتدفئة المنزل، وهناك العديد من التصاميم الموجودة كغرف الزجاج.

تقنيات للاستفادة من الطاقة الشمسيّة

اليوم هناك تقنيتين أساسسيتين لاستغلال الطاقة الشَّمسيَّة، وهما:

الخلايا الضوئيّة

تستخدم لتحويل الطاقة الشَّمسيَّة لطاقة كهربائيَّة، وتتكون بشكل رئيسي من الخلايا الضوئيّة (photovoltaic) مرتبة على شكل مصفوفات، وهي عبارة عن مواد شبه موصلة، كالسيليكون، والجرمانيوم، حيث إنّ إلكترونات هذه المواد تتحرَّر من مداراتها عند سقوط أشعة الشمس عليها مولدةً تياراً كهربائيّاً، وتمّ اكتشافها من قبل علماء الفيزياء في نهايات القرن التاسع عشر، ولها أشكال عدّة، تختلف بكفاءتها في استغلال الطاقة الشمسيّة، ولا تزال البحوث تعمل في هذا الخصوص لإيجاد ألواح شمسيّة تستغل الطاقة الشمسيّة بأكبر كفاءة ممكنة، ويمكن الاستفادة من الكهرباء الناتجة في نفس الوقت، أو تخزينها في بطاريات بأنواع مختلفة، واستغلالها في أي وقت، وأكبر مثال عليها يطبّق في العديد من الدول هو استخدام ألواح شمسيّة صغيرة على إنارات الشوارع، حيث تولّد وتخزّن الطاقة في النهار، وتستخدمها للإنارة في الليل، دون الحاجة لتمديد أسلاك كهربائيّة، كما أن هناك العديد من الدول التي تنشئ حقولاً للطاقة تستخدمها في العديد من المجالات.

ألواح الحمام الشَّمسي

التي تستخدم لتسخين المياه بواسطة طاقة الشمس، وتكون عبارة عن لوح يحتوي على أنابيب مياه مطليّة باللون الأسود، ومعزولة بواسطة نوع خاصّ من الزجاج، ومبدأ عملها يقوم على تمرير المياه في هذه الأنابيب، فيعمل اللون الأسود على امتصاص الحرارة، وبالتالي تسخين الماء، والعازل الزجاجي يقوم بمنع تسرّب الحرارة، ثمّ يتم حفظها بالثيرموستات للحفاظ على درجة حرارتها، وبذلك يتم توفير مياه ساخنة في البيوت دون الحاجة لتسخينها من خلال الكهرباء أو أي مصدر آخر، ولكن قدرتها على تسخين الماء تعتمد على قوة الشمس، ففي أيام الشتاء وخاصّة الغائمة تقل قدرتها بالمقارنة بأيام الصّيف.