استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء وأهم مصادر الطاقة

حول الطاقة الشمسية

• الطاقة الشمسية هي الطاقة التي تنبعث من أشعة الشمس، ويتم تحويلها إلى طاقة حرارية أو كهربائية لاستخدامها في مكان العمل وفي المنزل. أمريكا هي أغنى دولة في العالم بالطاقة الشمسية.
• في الوقت الحاضر يتناقص استخدام الطاقة الشمسية، فنجد في الولايات المتحدة الأمريكية أنها لا تتجاوز خمسة أعشار 1٪ من الطاقة المستهلكة، لكن تكنولوجيا الطاقة الشمسية تتجه نحو التحسين، وتكلفة يستمر إنتاجها في الانخفاض.
• أظهر تقرير صادر عام 2024 عن وكالة الطاقة الدولية أن الطاقة الشمسية أصبحت من أسرع مصادر توليد الطاقة في العالم، وهي المرة الأولى التي قد يفوق فيها نمو الطاقة الشمسية المصادر الأخرى، مؤكدا أن استخدام الطاقة الشمسية الطاقة الشمسية آخذة في الازدياد.

استخدامات الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

تستخدم الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء بطريقتين هما:

1- الطاقة الضوئية

هي الطاقة التي تم استخدامها لمدة ثلاثين عاما وتعتمد على وجود خلايا كهروضوئية تتكون من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى، وهي عبارة عن أشباه موصلات على شكل مربعات، فعند وصول أشعة الشمس إليها، تتفاعل التفاعلات الكيميائية فيها. تبدأ الخلية في إطلاق إلكترون يولد تيارًا كهربائيًا لديه القدرة على تشغيل مبنى بأكمله.

2- الطاقة الحرارية

هي التقنية التقليدية التي تستخدم فيها العاكسات التي تركز أشعة الشمس من أجل تكوين البخار المستخدم في تشغيل المولدات، وتجدر الإشارة هنا إلى أن السوق لديه تقنيتان تعتمدان على الطاقة الحرارية، وهما التالي:

• استغلال الحرارة من ضوء الشمس لتسخين غاز الهليوم أو الصوديوم السائل أو غاز الهيدروجين لتكوين بخار أو غاز مضغوط يستخدم لتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء.
• توجيه المرايا العاكسة لأشعة الشمس إلى برج كبير يوجد بداخله سوائل تتحول إلى بخار يدفع التوربينات لتوليد الكهرباء.

مصادر الطاقة

تنقسم مصادر الطاقة إلى قسمين رئيسيين هما:

أولاً: مصادر الطاقة التقليدية

هي المصادر التي يتم استخدامها على نطاق أوسع من مصادر الطاقة المتجددة، ولكن يتم تنفيذها بالاستخدام، وتحتاج إلى ملايين السنين لتتشكل مرة أخرى، وهذه المصادر على النحو التالي:

1- البترول

• يطلق عليه “الذهب الأسود” ويتصدر قائمة مصادر الطاقة على اختلاف أنواعها. وله استخدامات عديدة سواء في انتاج الطاقة وتوليد الكهرباء أو في صناعات أخرى مثل البتروكيماويات والبلاستيك.
• هناك العديد من المشتقات البترولية، فعند استخراج النفط من الأرض لا يتم استخدامه بطريقته الخاصة، بل يمر بمراحل عديدة من المعالجة في المصافي، ومن بين هذه المشتقات الديزل والبنزين والغاز والكيروسين.
• على الرغم من الفوائد العديدة للبترول، إلا أن له بعض الآثار الضارة على البيئة، وتتمثل هذه الأضرار في انبعاث بعض الغازات الضارة مثل الغاز الأول وثاني أكسيد الكربون.

2- الغاز الطبيعي

• يمكن الإشارة إلى الغاز الطبيعي كمصدر طاقة بديل للبترول، والآثار السلبية الناتجة عن استخدامه قليلة عند مقارنته بالبترول والفحم، لذلك يطلق عليه “غاز صديق للبيئة”.
• للغاز الطبيعي استخدامات عديدة مثل توليد الكهرباء، وهو مادة خام تستخدم في صناعة البلاستيك والأسمدة، ويستخدم في الاستهلاك المنزلي في السخانات والمواقد، وفي النقل بدلاً من الوقود من البنزين، حيث يتميز بسعره المنخفض.

3- الفحم

يستخدم الفحم في الحرق بهدف الحصول على الطاقة، ويتم استخدامه في بعض الأغراض المنزلية مثل الطهي والشواء والتدفئة، ولكن في البلدان التي يوجد بها فائض من خشب الغابات، يمكن تحويله إلى فحم واستخدامه في بعض الأغراض الكبيرة. مشاريع مثل توليد الكهرباء.

ثانياً: مصادر الطاقة المتجددة

هي موارد متجددة لا تنضب مع الاستخدام وتستمر مدى الحياة، وهي مصادر نظيفة لا تلوث البيئة، وهذه المصادر هي الآتية:

1- الطاقة الشمسية

ومن أهم استخداماته توليد الكهرباء، ومن أهم تطبيقات الطاقة الشمسية السخانات الشمسية التي تستخدم في صناعة منتجات الألبان، وتسخين المياه، وصناعات الغزل والنسيج، وتجفيف المحاصيل الزراعية، وتسخين الهواء لهذا الغرض. من التدفئة.

2- طاقة الرياح

هي طاقة تم اكتشافها منذ آلاف السنين، وهي من مصادر الطاقة الصديقة للبيئة، ومن أهم تطبيقاتها أنها كانت تستخدم في الماضي لقيادة المراكب الشراعية بالمياه، ولرفع آبار المياه بينما يتم استخدامه الآن في توليد الكهرباء، حيث تدير الرياح مروحة كبيرة تقوم بدورها بتشغيل مولد كهربائي.

3- الطاقة المائية

إنها الطاقة التي نحصل عليها من حركة المياه، وقد تم استخدامها في العصور القديمة لتوليد الطاقة المستخدمة في تشغيل مطاحن الدقيق، أو في تشغيل آلات ري الأراضي الزراعية وتشغيل آلات النسيج.

4- الغاز الحيوي

وهو غاز عديم اللون، أخف من الهواء وغير سام، ويتم إنتاجه من خلال التحلل اللاهوائي للنفايات العضوية والنباتية والحيوانية والبشرية، ومن أهم تطبيقاته أنه يستخدم كوقود مباشر في الإضاءة، الطبخ والتدفئة، ويستخدم بشكل غير مباشر في توليد الكهرباء وإدارة الآلات.

5- طاقة الكتلة الحيوية

قد لا يسمع الكثير عن هذه الطاقة، لأنها من مصادر الطاقة غير المألوفة، وهي الطاقة التي يتم استخلاصها من النفايات الحيوانية والزراعية والبشرية وتحويلها إلى وقود يستخدم في الصناعات المختلفة، حيث يتم استخدامها. في الاستهلاك المحلي والتجاري.

مشروع حديث لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية

بسبب ارتفاع تكاليف الأبراج والمضخات والأنابيب وتكاليف التشغيل والتركيب، ولأن ثبات الدرجات بين البرودة والساخنة عقبة أمام جميع المواد، بالإضافة إلى الحاجة إلى نظام تخزين الحرارة عند غروب الشمس، كل ذلك هذه الأسباب جعلت أستاذ الهندسة الميكانيكية “ألكسندر سكام”، وفريق متعدد التخصصات من خلال تصميم جهاز متقدم يحل هذه المشكلة، فإن أهم ما يميز هذا الاختراع هو ما يلي:

• الجهاز عبارة عن خزان كبير من الملح المصهور، وذلك لأن الملح يتميز بقدرته على تحمل درجات الحرارة العالية جدًا، فضلًا عن قدرته على امتصاص الحرارة.
• جهاز هيليوستات مركب على أحد السطوح يقوم بتركيز أشعة الشمس على الملح مباشرة داخل الخزان من خلال ثقب صغير فيه.
• يتم توزيع الحرارة في جميع أنحاء الخزان بسبب الملح المصهور الذي يحمل الحرارة.
• عندما يتم توليد الطاقة، فإن الملح الساخن الموجود أعلى الخزان يُقشط ويمرر عبر مولد بخار، ويعود الملح المصهور البارد إلى قاع الخزان.
• في المساء أو عند غروب الشمس، تُغلق فتحات الخزان لتقليل فقد الحرارة.

هنا وصلنا إلى نهاية المقال، بعد أن تم توضيح كل المعلومات الخاصة باستخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء، وتم التعرف على أهم مصادر الطاقة وأنواعها، ونتمنى أن ينال المقال إعجابه أنت.