تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية

الطاقة الشمسية

تُعرف الطاقة الشمسية بأنها الحرارة والضوء المنبعثين من أشعة الشمس، واللذين استغلهما الإنسان، وسخرهما لمصلحته منذ العديد من العصور القديمة باستخدام مجموعة من تقنيات، ووسائل التكنولوجيا الحديثة، والتي تتطور بشكل مستمر، وتضم وسائل وتقنيات تسخير هذه الطاقة باستعمال الطاقة الحرارية لأشعة الشمس سواء من خلال تحويل ميكانيكي لطاقة، أو حركة كهربائية، أو للتسخين المباشر، أو لتوليد الكهرباء عن طريق الظواهر الكهروضوئية، وفي هذا المقال سنعرفكم على كيفية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.

كيفية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

التحويل الكهروضوئي

يُعرف التحويل الكهروضوئي بأنه عملية تحويل الإشعاع الضوئي، أو الشمسي بشكل مباشر إلى طاقة كهربائية عن طريق الخلايا الكهروضوئية الشمسية، فهناك بعض المواد المسؤولة عن عملية التحويل الكهروضوئية، والتي تسمى أشباه الموصلات: كالجرمانيوم والسيليسيون، وقد اكتشف العديد من علماء الفيزياء هذه التقنية أو الظاهرة في نهاية القرن التاسع عشر الميلادي، إذ اكتشفوا أنه بإمكان الضوء تحرير الإلكترونات من أنواع معينة من المعادن، كما اكتشفوا أنّ الضوء ذا اللون الأزرق يساهم في تحرير الإلكترونات بشكل أكبر من الضوء ذي اللون الأصفر.

التحويل الحراري للطاقة الشمسية

يعتمد التحويل الحراري الخاص بالطاقة الشمسية على عملية تحويل الإشعاع الشمسي لطاقة حرارية بوساطة المواد الحرارية ومجمعات الأطباق الشمسية، حيث إنّه في حال تعرض جسم معزول، و ذو لون داكن للإشعاع الشمسي، فإنه سيقوم بامتصاص الإشعاع، وتزداد درجة حرارته، وبالتالي سيتم الاستفادة من هذه الحرارة في التبريد والتدفئة وتوليد الكهرباء وتسخين المياه.

شروط نجاح عملية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

بالرغم من أنّ تقنية تحويل الطاقة الشمسية لطاقة كهربائية بدأت تحتل مكانة كبيرة في مجال البدائل المرتبطة بالطاقة المتجددة، إلا أنّ مسألة الاستفادة منها يرتبط بتوفر أشعة الشمس الحارة طيلة وقت الاستعمال، وبذلك فإنّ المطلوب من بعد تقنية ووسلية تطوير التحويل الحراري والكهربائي للطاقة الشمسية هو اختراع تقنية يتم فيها تخزين هذه الطاقة حتى يتم الاستفادة منها خلال فترة، أو وقت احتجاب الإشعاع الشمسي.

طرق تخزين الطاقة الشمسية

يوجد العديد من الطرق التي يمكن استخدامها لتخزين الطاقة الشمسية، والتي تتمثل في: التخزين الميكانيكي، والتخزين المغناطيسي، والتخزين الكيميائي، والتخزين الكهربائي الحراري، والجدير ذكره تعتبر البحوث الخاصة بتخزين الطاقة الشمسية أحد أكثر مجالات التطوير أهميةً في التطبيقات الخاصة بمجال الطاقة الشمسية، كما أنها أكثرها انتشاراً في مختلف أنحاء العالم، ولكن لا بد من القول بأنه بالرغم من توافر هذه الطاقة، إلا أنها لا تعتبر طاقة مجانية، كما أنها غير متواجدة ومتوفرة في متناول اليد، حيث إنّ سعرها الحقيقي هو عبارة عن الأدوات التي يتم استخدامها لتحويل هذه الطاقة من طاقة كهرومغناطيسية لطاقة حرارية أو كهربائية.