الطاقة الشمسية واستخداماتها

مصادر الطاقة المتجددة

لقد ازداد اهتمام البشر بمصادر الطاقة المتجددة لما رأوه من المخاوف المتزايدة حول العالم بسبب تغير المناخ، إذ تتميز الطاقة المتجددة بقدرتها على تجديد الموارد وعدم استنفاذها، وهنالك خمسة أنواع أساسية من مصادر الطاقة المتجددة وهي: الطاقة الشمسية والطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح وطاقة الكتلة الحيوية، ومع إيجابياتها المتعددة إلا أن هنالك عدد من العيوب للطاقة المتجددة؛ إذ إنها محدودة التدفق، ويعني هذا عدم إمكانية الحصول على الطاقة منها في أي وقت، وسيتم الحديث في هذا المقال عن الطاقة الشمسية واستخداماتها، وتأثيرها على الأرض، وكل من إيجابياتها وسلبياتها.^[١]

الطاقة الشمسية واستخداماتها

تعتبر الشمس مصدرًا مهمًا للطاقة، وضوؤها هو أكبر مصدر لطاقة الأرض، بحيث تصل أشعة الشمس إلى الأرض بأشكال عدة وهي؛ 50% ضوء مرئي، 45% أشعة تحت الحمراء، وكميات قليلة من الأشعة فوق البنفسجية وبعض أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي، وتفقد الأرض بعضًا من أشعة الشمس الواصلة إليها خلال مرور هذه الأشعة عبر الغيوم والغلاف الجوي الأرضي الذي يمتصها أو يشتتها، إذ إن كمية الطاقة الشمسية التي تصل الأرض يوميًا تعادل 200 ألف مرة كمية الطاقة الكهربائية المولدة في العالم، وعلى الرغم من أن الكم الهائل للطاقة الشمسية إلا أن عمليات جمعها وتحويلها وتخزينها تعد عالية التكلفة، ولذلك لا تزال العديد من المناطق تحد من استغلالها لهذه الطاقة بسبب ثمنها المرتفع، وفيما يأتي توضيح لأبرز منافع الطاقة الشمسية واستخداماتها:^[٢]

توليد الطاقة الحرارية

بحيث يتم تحويل الطاقة الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق ألواح مسطحة، إذ تقوم هذه الألواح بامتصاص الطاقة الشمسية التي تسقط عليها من خلال ألواح معدنية سوداء مغطية بزجاج، ومن ثم تقوم هذه الألواح بنقل الحرارة التي امتصتها عن طريق الهواء أو الماء، ويمكن استخدام هذه الحرارة مباشرة أو نقلها إلى وسيط آخر لتخزين الطاقة من أجل استخدامها في وقت لاحق، ولكن من عيوب استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الحرارة أنها غالية الثمن من حيث التركيب والصيانة وتحتاج إلى مساحات كبيرة، ومن أبرز أوجه الطاقة الشمسية واستخداماتها في توليد الحرارة ما ياتي:

• تسخين الماء وتدفئة المنازل من خلال سخانات الطاقة الشمسية.
• إنتاج المواد الكيميائية والأغذية والمنسوجات وغيرها.
• تدفئة البيوت البلاستيكية المستخدمة في الزراعة.

توليد الطاقة الكهربائية

يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية عن طريق الخلايا الشمسية، التي تقوم بالتقاط أشعة الشمس الساقطة عليها ومن ثم تحويلها إلى طاقة كهربائية، وتكون الطاقة المتولدة من خلية واحدة حوالي اثنين واط، ولكن عادةً ما يتم وصل عدد كبيرة من الخلايا معًا بحيث تصبح قادرة على توليد كمية كبيرة جدًا من الكهرباء، وتعد مضخات المياه وأنظمة الاتصالات من أبرز الأمثلة على الطاقة الشمسية واستخداماتها في مجال توليد الكهرباء.

تأثير الطاقة الشمسية على الأرض

تنتج الشمس الطاقة من خلال عمليات الاندماج النووي الحراري التي تحدث داخلها، ويتم إطلاق هذه الطاقة من النيوترونات والإشعاع الكهرومغنطيسي والإشعاع الشمسي، وتستغرق رحلة الأشعة الشمسية من الشمس إلى الأرض 8 دقائق تقطع خلالها 150 مليون كيلو متر، ويصل الأرض حوالي نصف ترليون من كمية الأشعة الشمسي التي تولدها الشمس، إذ يقوم الغلاف الجوي بامتصاص 23% ويعكس 29% من الطاقة القادمة للأرض، والجزء المتبقي الذي يعادل حوالي 48% يصل إلى الأرض، وتستخدم الكائنات الحية مثل النباتات الخضراء هذه الطاقة في عملية تصنيع الكربوهيدرات من الكربون والماء.^[٣]

إيجابيات الطاقة الشمسية

إن الطاقة الشمسية هي أكثر مصادر الطاقة وفرة وأكثرها حرية، كما أن البشر يستخدمونها في الكثير من نشاطاتهم اليومية، لذلك هنالك العديد من الأسباب التي تميز الطاقة الشمسية واستخداماتها عن غيرها من باقي مصادر الطاقة التي تؤثر على سطح الأرض، وفيما يلي بعض إيجابيات الطاقة الشمسية:^[٤]

• يمكن تقليل التكلفة على أصحاب المنازل والعقارات من خلال استخدام الطاقة الشمسية.
• توفر الكثير من فرص العمل بسبب زيادة الشركات في قطاع الطاقة المتجددة.
• تعد محطات الطاقة الشمسية صديقة للبيئة مقارنةً مع محطات الطاقة النووية، عن طريق تقليل انبعاثات المواد الكيميائية الضارة للبيئة.
• يمكن تخزين الطاقة الزائدة وتوزيعها في الأشهر التي لا تتلقى الكثير من أشعة الشمس.
• تمتاز بقابليتها للابتكار والتطوير مقارنةً بطرق إنتاج الطاقة من المصادر الأخرى.
• يمكن أن تستخدم السيارات الطاقة الشمسية بدل الوقود مما يلغي الحاجة إلى النفط.

سلبيات الطاقة الشمسية

لا يمكن الإنكار بأن الطاقة الشمسية هي من أهم مصادر الطاقة، وبالرغم من ذلك إلا أنها لا تخلو من السلبيات، ولا تعتبر هذه السلبيات للطاقة الشمسية نابعةً من طبيعتها، وإنما تكون الكثير من هذه السلبيات نتيجة الافتقار إلى البحث والتطوير في مجال الطاقة الشمسية واستخداماتها، وفي ما يلي أهم سلبيات الطاقة الشمسية:^[٤]

• التكلفة الكبيرة للألواح الشمسية لإنتاج كميات كبيرة من الطاقة.
• عدم فهم الناس لمزايا الاستثمار بالطاقة الشمسية، بسبب سوء الترويج لها.
• نظرة أصحاب المنازل إلى الألواح الشمسية التقليدية بأنها غير جذابة من الناحية الجمالية.
• اعتبار إعادة تدوير الألواح الشمسية سببًا في تلويث المياه، حيث من الممكن تلافي هذه السلبية إذا تم استخدام مواد عضوية في صناعة هذه الألواح.
• الاعتماد على أنظمة البطاريات خلال الليل والأوقات التي لا يمكن للألواح امتصاص الأشعة الشمسية الكافية فيها.
• استغراق أنظمة الطاقة الشمسية وقتًا حتى تصبح سائدة ومقبولة على نطاق واسع كبديل لإنتاج الطاقة.

المراجع

1. ↑ "Examples of Renewable Resources", sciencing.com, Retrieved 07-09-2019. Edited.
2. ↑ "Solar energy", www.britannica.com, Retrieved 07-09-2019. Edited.
3. ↑ "Positive Effects of Solar Energy", sciencing.com, Retrieved 07-09-2019. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "What are the advantages and disadvantages of solar energy?", www.quora.com, Retrieved 08-09-2019. Edited.