كتبت: نسرين جابر
ان استخدام الألواح الشمسية لتوليد الطاقة الكهربائية النظيفة والمتجددة يعد من أهم الطرق لتوليد الطاقة الطبيعية من إنتاج منزلي بشكل منعزل عن الشبكة المحلية.
حالياً هناك شكلين أساسيين للخلية الشمسية وهما: "الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء" و "الألواح الشمسية لتسخين الماء". كلتا التقنيتين تسمح لنا إما لتوليد الكهرباء لمنازلنا أو لتسخين المياه التي نستخدمها.
ومع مرور الوقت، بدأنا نرى تصاميم أكثر كفاءة وتصاميم أحدث كل يوم. هذا الأمر يجعل من استخدام الطاقة من خلال "الخلية الضوئية" مقارنة مع الطاقة الآتية من الوقود الأحفوري، قابلية أكبر للتطبيق والتنفيذ لأصحاب المنازل والشركات.
وللطاقة الشمسية استخدامات كثيرة منها مايلي:
الاستخدامات الحرارية للطاقة الشمسية:
تسخين المياه بالطاقة الشمسية (المجمعات الشمسية) :
السخان الشمسي (منظومة تسخين المياه بالطاقة الشمسية) :
هي منظومة متكاملة تتكون من عدة اجزاء تستخدم في تجميع الاشعة الشمسية الساقطة عليها وتحويلها الى طاقة حرارية يستفاد منها في تسخين المياه خلال ساعات سطوع الشمس حيث تخزن المياه الساخنة في خزان حراري تمهيدا لاستخدامها خلال اليوم .
تتركب السخانات الشمسية بصفة عامة من سطح امتصاص الأشعة الشمسية وقنوات سريان وسيط التسخين وعوازل حرارية لمنع تسرب الحرارة المكتسبة في وسيط التسخين إلى الوسط المحيط . باختصار شديد فيما يلي :
1- سطح الامتصاص :
يصنع سطح الامتصاص في الغالب من معدن مطلي بألوان داكنة وذلك لزيادة معدل امتصاص حيث تتميز الألوان الداكنة بمعدل عال الامتصاص الأشعة الشمسية يصل إلى 98% ولكن يعاب على الألوان الداكنة قابليتها الشديدة لفقد الحرارة بطريقة الإشعاع حيث يصل ذلك المعدل إلى 90% بعبارة أخرى فإن السطح الماص الداكن قادر على امتصاص ما نسبته 98% من الطاقة الساقطة عليه ولكنه سيعيد إشعاع ما نسبته 90% من الطاقة المكتسبة لتصبح الاستفادة من جزء صغير فقط من الطاقة الشمسية الساقطة على السخان وستضيع النسبة الكبرى سدي من أجل ذلك تستخدم أنواع خاصة من الطلاء ذات معدل امتصاص عالي ومعدل إشعاع منخفض وتسمي مثل هذه الطلاءات بالطلاءات الانتقائية (Selective Coatings ) ومن أمثلة هذه الطلاءات أكاسيد الكروم والكوبالت .
2- قنوات سريان وسيط التسخين :
تصنع هذه القنوات عادة من معادن مثل النحاس والفولاذ أو من المطاط وهي تختلف من تطبيق إلى آخر باختلاف نوع الوسيط وكذلك باختلاف مادة سطح الامتصاص ، فهناك قنوات مستطيلة ذات مساحات كبيرة ( 10x 15
سنتيمترات ) لتسخين الهواء . وهناك قنوات دائرية ذات أقطار صغيرة
( أنابيب أقطار بحدود 1 سنتيمتر) لتسخين السوائل .
3- العازل الحراري :
عندما ترتفع درجة الحرارة داخل السخانات بالمقارنة بالجو المحيط بها يصبح هناك إمكانية لفقد هذه الحرارة .بالتوصيل وذلك عن طريق جوانب السخان والجهة السفلية منه ، وبالحمل ، والإشعاع عن طريق الغلاف الزجاجي ، وعليه يمكن الاستعانة بمواد وأساليب خاصة للحد من هذه الفواقد حسب نوعية الفقد.
وذلك على النحو التالي :
الفقد بالتوصيل : ويمكن الحد منه بإحاطة جوانب وأسفل الماص وأنابيب
التسخين بمواد خاصة ذات توصيلية حرارية متدينة متدنية مثل الصوف
الزجاجي الألياف الزجاجية والبولي ستيرين .
الفقد بالحمل : ويمكن الحد منه بسحب الهواء الموجود بين الأغطية الزجاجية.
أو يوضع أنابيب التسخين مع السطح الماص دخل أنابيب زجاجية مفرغة من الهواء.
الفقد بالإشعاع : ويمكن الحد منه باستخدام أغلفة زجاجية منفذة للأشعة القصيرة.
من الشمس وفي نفس الوقت معتمة بحيث تمنع انعكاس الأشعة ذات الموجاتالطويلة الصادرة من السطح الماص .
مزايا استخدام الطاقة الشمسية :
1- الطاقة الشمسية طاقة نظيفة : حيث ان جميع عمليات التحويل اللازمة
للاستفادة من الطاقة الشمسية لاتعطي نواتج ثانوية تلوث البيئة .
2- المقدارالهائل من الطاقة الذي تحمله الاشعاعات الشمسية : حيث ان ما
تتلقاه الارض سنوياً من الطاقة الشمسية يبلغ (750*10^15) كيلو واط في الساعة.
3- امكانية استخدام هذا المصدر بسهولة وفي مرافق حياتية متعددة : إلا ان اكثر الاستخدامات الحالية للطاقة الشمسية هو في مجال السكن والزراعة و تقطير المياه.
4- امكانية توليد الطاقة الكهربائية بوساطة الطاقة الشمسية : فالطاقة
الكهربائية كما هو معروف هي الطاق الوحيدة التي تتميز بسهولة التوليد.
والنقل والاستخدام ,وستبقى الطاقة الرئيسية التي سنحتاج اليها في المستقبل
ويمكن للطاقة الشمسية ان تصبح في المستقبل احد المصادر الرئيسية لتوليد الطاقة الكهربائية.
مما سبق نجد أن للطاقة الشمسية أهمية وقدرة على تقديم حلول لمشاكل الطاقة التي نواجهها في وقتنا الحالي , وان الشمس التي هي مصدر الطاقة الشمسية هي أيضا مصدر لطاقات أخرى , ولكي يمكننا الاستفادة منها يجب أن يتم تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة عن طريق مجمعات شمسية تساعد على الاستفادة من استخدامات الطاقة الشمسية ,التي لها الكثير من المزايا ولها تأثير وأبعاد مهمة من الناحية الاقتصادية , والحفاظ على البيئة , ولها تأثير في تنمية المجتمع.
Bibliotheca Alexandrina