إن جميع مصادر الطاقة الموجودة على الأرض قد نشأت أولاً من الطاقة الشمسية والطاقة الشمسية بدورها هي طاقة الاندماج النووي للمواد المكونة لجرم الشمس نفسه. وقد كان استخدام الطاقة الحرارية للشمس معروفاً منذ آلاف السنين في المناطق الحارة، إذ استخدمت الطاقة الشمسية في تسخين المياه وفي تجفيف بعض المحاصيل والمواد الغذائية (اللحوم ) لحفظها من التلف. أما في عصرنا هذا فإن الأبحاث والتجارب تقوم على محاولة استغلال طاقة الشمس في إنتاج طاقة كهربائية وفي تدفئة المنازل وتكييف الهواء وصهر المعادن وغيرها من التطبيقات الضرورية.
تصل الطاقة الشمسية إلى الأرض على شكل ضوء أو طاقة إشعاعية. ففي يوم الصحو وحين تكون أشعة الشمس عمودية فإن طاقتها الإشعاعية تصل إلى سطح الأرض الخارجي بمعدل 1 كيلو واط لكل متر مربع أي أنها مصدر وفير لو أمكن تجميعه واستغلاله لتحقيق حاجة الإنسان.
وتوجد طرائق رئيسية ثلاث لاستغلال الطاقة الشمسية: الأولى بتجميع حرارتها للاستغلال المباشر في التبريد والتسخين؛ والثانية باحتجاز حرارة الشمس لإنتاج البخار من أجل تشغيل مولد كهربائي؛ والثالثة باستغلال ضوء الشمس لتوليد الكهرباء مباشرة من خلال الخلايا الكهرضوئية (P.V. Cells).
على الصعيد العملي، يعود تاريخ الاهتمام بالطاقة الشمسية كمصدر للطاقة في بداية الثلاثينات حيث تركز التفكير حين ذاك على إيجاد مواد وأجهزة قادرة على تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية وقد تم اكتشاف مادة تسمى السيلينيوم التي تتأثر مقاومتها الكهربائية بمجرد تعرضها للضوء وقد كان هذا الاكتشاف بمحض الصدفة حيث إن أساس البحث كان لإيجاد مادة مقاومتها الكهربائية عالية لغرض تمديد كابلات للاتصالات في قاع المحيط الأطلسي.
أخذ الاهتمام بهذه الظاهرة يتطور حتى بداية الخمسينات حين تم تطوير شرائح عالية القوة من مادة السيليكون تم وضعها بأشكال وأبعاد هندسية معينة وقادرة على تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية بكفاءة 6% ، ولكن كانت التكلفة عالية جداً ، هذا وقد كان أول استخدام للألواح الشمسية المصنعة من مادة السيليكون في مجال الاتصالات في المناطق النائية ، ومن ثم تم استخدامها لتزويد الأقمار الصناعية بالطاقة الكهربائية حيث تقوم الشمس بتزويد الأقمار الصناعية بالطاقة الكهربائية حيث تكون الشمس ساطعة لمدة 24 ساعة في اليوم ولازالت تستخدم حتى يومنا هذا ولكن بكفاءة تحويل 16% وعمر افتراضي يتجاوز العشرين عاماً.
ثم تلت فترة الخمسينات والستينات فترة مهمة أخرى في مجال الاهتمام بالطاقة الشمسية كمصدر بديل للطاقة، وفي النصف الثاني للسبعينات حينما أعلن العرب حظر تصدير النفط إلى الغرب بدأت دول عديدة تعطي اهتماماً بالغاً بالطاقة الشمسية واستخدامها وقد أثمرت هذه الفترة في نشر وتطور تكنولوجيا الطاقة الشمسية حيث انتشر استخدامها في مجالات عديدة مثل: الاتصالات – والنقل – والإنارة … وغيرها ، وقد أصبحت الطاقة الكهربائية المولدة من الشمس في المناطق التي تكون فيها الطاقة الشمسية عالية، مثل اليمن، تنافس المصادر التقليدية للطاقة من ناحية التكلفة الاقتصادية، ويتطلب ذلك تصميم أنظمة الطاقة الشمسية المتكاملة لتوليد وخزن الكهرباء ومن ثم تحويلها من تيار مستمر إلى تيار متردد مثل الكهرباء التي نستخدمها في منازلنا جميعاً .
الأبنية الشمسية: أنشئ حديثاً مجال جديد يعرف باسم “الهندسة المعمارية الشمسية” (Solar Architecture) وهذا الاختصاص يقوم على استخدام الطاقة الشمسية في مجالات إنارة المنازل وتدفئتها من خلال وضع تصاميم خاصة للنوافذ واستعمال العوازل الشفافة. وقد أثبتت التجارب أن الإشعاع الشمسي يستطيع أن يؤمن أكثر من 80% من التدفئة لمنازل واقعة في مناطق غير مشمسة كسكوتلندا مثلاً.
برج الاستطاعة (PowerTower) : وهو عبارة عن مصفوفة كبيرة من المرايا توضع على الأرض وتوجه باستمرار نحو الشمس لتوجيه انعكاساتها نحو غلاية بخارية ذات ضغط عالٍ، حيث يستخدم هذا البخار في إدارة مولد كهربائي.
0 التعليقات
