هنا

[ثامر الحيدري]

بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها فى مجالات الطاقة النظيفة والمستحدثة


العلم يعاني من ندرة في الطاقة البترولية وطاقة الكهرباء وهذا المؤشر ينذر بالخطر.
ولذلك يحاول العلماء استغلال مصدر نظيف مثل الطاقة الشمسية للحصول على الطاقة والعمل على تشغيلها في الكثير من مجالات الطاقة.
مقدمة بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمستحدثة
الشمس من أقوى مصادر الطاقة الموجودة على سطح الأرض، وهي متوفرة في الكثير من البقع الجغرافية والتي يمكن الاستفادة منها في مجالات كثير من تحويلها إلى طاقة كهربائية أو طاقة حرارية، كما أنها قد تدخل في بعض التفاعلات الكيميائية الهامة.
وفي هذا البحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمستحدثة سوف نتعرف بشكل موسع عن الطاقة الشمسية وأهم استخداماتها.
الطاقة الشمسية المتجددة
تعتبر أشعة الشمس من الموارد المتجددة والتي لا تنتهي، وهي التي يمكن الاستفادة منها عن طريق تجميع أشعة الشمس المتوفرة في الكثير من المناطق الجغرافية وتندر في مناطق أخرى، ويتوقف ذلك على المنطقة والتقسيم الجغرافي لها.
طريقة تحديد الموقع الجغرافي الجيد
يمكن تحديد أفضل المناطق التي يمكن تجميع أشعة الشمس بها والمفاضلة بينها وبين المناطق الأخرى، ويتم ذلك عن طريق اختيار كمية أشعة الشمس في مناطق مختلفة على نفس خط العرض، حيث يتم قياس كمية أشعة الشمس بوحدة الكيلو واط لكل ساعة والتي تقع على مساحة واحد متر مربع.
ويجب معرفة أيضًا طول فترة النهار التي تطول وتقصر على حسب الفترة الزمنية والفصل، حيث يقصر النهار في فصل الشتاء ويطول خلال فصل الصيف.
تجميع الفوتونات وتوليد الطاقة الشمية
هناك عدة تقنيات يمكن من خلالها توليد الطاقة الشمسية والأساس في هذه العملية هي تجميع الفوتونات، وسوف نتعرف على هذه التقنيات في النقاط التالية وهي:
أولًا المصفوفات الكهروضوئية
تتكون المصفوفات الكهروضوئية من عدد من الخلايا المفردة من الخلايا الكهروضوئية، حيث يتم توصيلها معًا عن طريق مواد فلزية (عالية التوصيل للكهرباء)، ويتم تجميعها داخل إطار حتى تجمع أكبر قدر من الخلايا الكهروضوئية للحصول على القدر المطلوب من الطاقة الناتجة من تجميع الطاقة الشمسية.
وسف نجد أن الخلايا الكهروضوئية مصنوعة من مادة السليكون المعالج كيمائيًا حتى تسمح بمرور أكبر قدر من الطاقة المتجمعة في الخلايا.
ثانياً العاكسات
تتمثل أهمية العاكسات في قيامها بتحويل الطاقة الشمسية لطاقة أخرى يمكن استخدامها في مجالات الطاقة، تكمن المشكلة في أن في مولدات الطاقة الشمسية أنها تصدر تيار كهربائي مستمر، حيث أن التيار المستمر لا يناسب العديد من الأجهزة الكهربائية.
والمشكلة الأخرى أن الكمية الطاقة التي تنتجها الخلايا الضوئية من الطاقة لا تكون متساوية في الكمية.
وهنا يأتي دور العاكسات فهي التي تعالج التيار المستمر وتحوله لتيار متردد، كما أنها تعمل على تعمل على ثبات كمية الطاقة التي تنتجها الخلايا الكهروضوئية.
ثالثًا مصفوفة التحكم الكهروضوئية
إن دوران الأرض حول محورها هو ما يوجد الليل والنهار وأيضًا السبب في تغير ظل الأشياء التي يقع عليها ضوء الشمس، لذلك يتم تركيب وحدات استشعار تعمل على تحريك مصفوفة الطاقة الكهروضوئية حتى تتابع أشعة الشمس للاستفادة منها لأكبر قدر من على طريق متابعة اشعة الشمس أطول فترة ممكنة.
وبالتالي يمكن استخدامها بعد معالجتها بالعاكسات في إمداد الأجهزة الكهربائية بالطاقة اللازمة.
كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية
لا يمكن توليد الطاقة الشمسية في المساء؛ نظرًا لاعتمادها بشكل أساسي على ضوء الشمس وبالتالي يجب تخزين الطاقة المولدة من الشمس حتى يمكن استخدامها لاحقًا.
وسوف نجد هناك نوعين من الطاقة الناتجة من الطاقة الشمسية هما طاقة كهربائية وطاقة حرارية نستعرض كيفية تخزينهما في النقاط التالية:
أولًا تخزين الطاقة الحرارية
تعمل أشعة الشمس على رفع درجة الحرارة، بحيث يتم تسليطها عن طريق مجمعات الأشعة وتركيزها على المياه التي بدورها ترتفع درجة حرارتها ويتم نقلها عن مواسير خاصة للمنطقة أخرى نريد توصيل الطاقة لها حتى يسهل استخدامها.
ثانيًا تخزين الطاقة الضوئية
يتم تجميع الطاقة المولدة من الخلايا الضوئية في بطاريات يمكن إعادة شحنها مرات أخرى خلال فترة النهار التي يجمع خلالها الطاقة واستخدامها ليلًا أو في أي وقت آخر.
مميزات وعيوب الطاقة الشمسية
هناك العديد من السلبيات والمميزات للطاقة الشمسية نستعرضها في النقاط التالية:
أولًا مميزات الطاقة الشمسية

• تعتبر أشعة الشمس من الطاقات المتجددة والمتوفرة في مختلف بقاع الأرض، وهي من الطاقات التي لا تنضب.
• التطور التكنولوجي المستمر من قبل علماء الطاقة الشمسية يبشر بالكثير من النتائج الإيجابية من استغلال الطاقة الشمسية بشكل أوسع وأسهل، وتتجه المؤشرات إلى الامكانية المستقبلية التي سوف تتيح إنتاج كميات أكبر من الطاقة المولدة من أشعة الشمس.
• بالرغم من ارتفاع تكاليف تأسيس المستقبلات الخاصة بتجميع وتحويل الطاقة الشمسية إلا أن ما يميزها هو انخفاض تكاليف الصيانة.
• الخلايا الضوئية تعتبر من المعمرات التي تدوم لسنوات طويلة وتدر انتاج كبير.

ثانيًا عيوب الطاقة الشمسية
هناك بعض العيوب التي تواجهها منظومات الطاقة الشمسية نستعرض أهمها في النقاط التالية وهي:

• عدم القدرة والاعتماد على كميات ثابتة من إنتاج الطاقة الشمسية، ويرجع ذلك لتغير كمية الشمس الواصلة للأرض من فترة لأخرى خلال العام.
• لا يمكن خلال اليوم الاستفادة من أشعة الشمس إلا خلال فترة النهار الذي يمثل نصف اليوم فقط.
• ضرورة استخدام نظام تخزين الطاقة الناتجة من الخلايا الضوئية لاستخدامها في فترات لاحقة.
• النفقات العالية لتأسيس شبكة الخلايا الضوئية.
• كمية الطاقة التي تنتج من الطاقة الشمسية أقل خمس مرات من الطاقة التي تنتج من المواد البترولية.

خاتمة بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمستحدثة
إن الطاقة الشمسية من أهم الطاقات النظيفة والرخيصة التي يتوجه نظر العالم إليها لما بها من فوائد عديدة، حيث تعتبر البديل الأمثل لاستخدام الطاقات الناتجة من الوقود الأحفوري، الذي يعتبر عالي الكلفة وضار بصحة الكوكب.
وفي الخاتمة نرجو أن نكون قد قدمنا عرض مميز لبحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في مجالات الطاقة النظيفة والمستحدثة، آملين أن تشاركوا المقال على مواقع التواصل الاجتماعي ومع الأصدقاء حتى تعمل الفائدة على الجميع.

[NAZ‌]

شكراً جزيلاً