طاقة شمسية
- معلومات عن الطاقة الشمسية ، وهي من أهم المهام الموكلة للطلاب والباحثين لإعدادها ، نظراً لأهمية هذا النوع من الطاقة.
- من اسمها يبدو أنها طاقة مشتقة من الشمس والتي تم إجراء الكثير من الدراسات والتجارب حول أفضل السبل للاستفادة منها وأقصى فرصة للاستفادة منها.
- سنوضح لك بالتفصيل ماهية الطاقة الشمسية وكيفية الحصول عليها ، وسبب أهميتها ، وكيفية تخزينها والأشياء الأخرى المتعلقة بها.
مقدمة في ورقة بحث الطاقة الشمسية جاهزة للطباعة
- الشمس هي أقرب نجم إلى الأرض ، ويقدر أنها تقع على مسافة 1000 سنة ضوئية. مليار سنة ، واعتبرت الجاذبية الهائلة في الشمس مسؤولة بشكل أساسي عن استقرار النظام الشمسي ، حيث أن جميع مكونات النظام الشمسي من الكواكب والنجوم والمجرات والأجزاء الصغيرة الأخرى ، كل في مدارها ، لديها تم الاعتماد عليها في الآونة الأخيرة فيما يتعلق بمجالات توليد الطاقة واستخدامها. في مختلف جوانب وأنشطة الحياة.
عناصر البحث عن الطاقة الشمسية
في ما نعده من بحث حول الطاقة الشمسية سنتناول الموضوع من عدة جوانب وعناصر متمثلة في ما يلي:
- تعريف الطاقة الشمسية.
- فوائد الطاقة الشمسية.
- تقنيات تحويل الطاقة الشمسية.
- استخدامات الطاقة الشمسية.
- تخزين الطاقة الشمسية.
- مزايا الطاقة الشمسية.
- مشاكل استخدام الطاقة الشمسية.
- خاتمة البحث عن الطاقة الشمسية.
تعريف الطاقة الشمسية
- الطاقة الشمسية هي الحرارة والضوء المنبعث من الشمس نتيجة التفاعلات النووية التي تحدث داخلها على مدار الساعة والتي لا تتوقف أبدًا.
- تنتقل الطاقة الشمسية إلى الأرض عبر الفضاء لتصل إلى نصف الكرة المضيئة نهارًا ، وتغيب عن نصف الكرة المظلمة ، والعكس بالعكس يوميًا. الطاقة الشمسية المنبعثة من الشمس ضرورية لجميع أشكال الحياة.
- إنها ضرورية لعملية التمثيل الضوئي في النباتات وبالتالي تدخل النظام البيئي ككل ، كما أنها ضرورية لتزويد الأرض بالحرارة اللازمة حتى لا تتجمد ، ولتزويد الكائنات الحية بالدفء اللازم للحياة .
- في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الطاقة الشمسية كبديل للوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء والعديد من الاستخدامات الأخرى ، من خلال تقنيات مختلفة نذكر بعضها في السطور التالية.
فوائد الطاقة الشمسية
- تكمن أهمية الطاقة الشمسية بشكل عام في أن أشعتها سهلت عمليات تطور الكائنات الحية ، حيث إنها مسؤولة إلى حد كبير عن إكمال عمليات التمثيل الضوئي في النباتات وما تلاها من إنتاج للغذاء والكتلة الحيوية.
- تلعب هذه الأشعة دورًا رئيسيًا في إنتاج المياه وطاقة الرياح ، وفي مجالات زراعة الأراضي ونمو المحاصيل وإنتاجها. كما تستخدم في تجفيف الطعام لمنع فساده ، وكذلك الاعتماد على البيوت المحمية في رفع درجة الحرارة. من بين الاستخدامات الشائعة:
تقليل الحاجة إلى البنية التحتية
- لا يتطلب استخدامه بنية تحتية ضخمة بقدر ما تتطلب مصادر الطاقة الأخرى مثل الحاجة للكهرباء ، حيث يكفي وضع الألواح الشمسية في مناطق مفتوحة بجوار المباني ، أو على الأسطح للاستفادة منها.
الاستخدام الآمن
- يعتبر استخدامه آمنًا مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى ، حيث ينتج عنه انهيار محطة طاقة كهربائية نتيجة الكوارث الطبيعية أو الأضرار والمشاكل الجسيمة ، بينما لا تترتب على الألواح الشمسية مثل هذه الأخطار والمشكلات حتى في حالات الانهيار لأي السبب.
محاربة الاحتباس الحراري والتغير المناخي
- يشكل تغير المناخ والاحتباس الحراري تهديدًا للحياة على الأرض ، وتعد الطاقة الشمسية من أفضل الحلول لهذه الظواهر ، حيث يتأثر الطعام والشراب والكائنات الحية بهاتين الظاهرتين ، بينما يقلل استخدام الطاقة الشمسية منهما.
تقنيات تحويل الطاقة الشمسية
المقصود بتقنيات الطاقة الشمسية هي تلك التقنيات التي يمكن من خلالها تحويل الطاقة الشمسية إلى أشكال أخرى من الطاقة من أجل استخدامها ، وتشمل هذه التقنيات:
المصفوفات الكهروضوئية
إنها مصفوفات تسمح بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون ، والتي ترتبط ببعضها البعض بمواد معدنية ، وبالتالي تنتج الكثير من الطاقة.
عاكسات
- تعمل هذه التقنية على تصحيح الخلل في المصفوفات الكهروضوئية ، حيث تنتج المصفوفات الكهروضوئية طاقة كهربائية غير مناسبة لتشغيل الأجهزة الكهربائية المستخدمة في المنازل.
- بالإضافة إلى ذلك ، تحافظ العواكس على كمية الطاقة الكهربائية المنتجة من الطاقة الشمسية ، على عكس المصفوفات التي تعتمد في إنتاجها للكهرباء على كمية الإشعاع الساقط عليها.
استخدامات الطاقة الشمسية
تستخدم الطاقة الشمسية لثلاثة أغراض رئيسية (تسخين المياه ، الألواح الشمسية ، إنتاج الطاقة الحرارية الشمسية) لاستخدامها في محطات الطاقة. هناك استخدامات أخرى منها ما يلي:
الأضواء الخارجية
- بعض أنواع المصابيح التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي تستخدم عادة في الفناء الخارجي للمنزل والممرات والحدائق ، وذلك بشحن الألواح الشمسية فيها بالطاقة الشمسية ، لتضيء في الظلام.
طبخ
- يمكن الاعتماد عليه في طهي الطعام ، باستخدام الفرن الشمسي ، وهو بديل لطرق الطهي التقليدية ، ويتكون من صندوق به وعاء محاط بورق الألمنيوم الذي يمتص ضوء الشمس ثم ينعكس على الطعام ، بالإضافة إلى ميزان حرارة وعازل حراري لقياس درجة الحرارة في الفرن.
توليد الكهرباء
- تستفيد العديد من المصانع من حرارة الشمس لتوليد الطاقة الكهربائية ، وهي مصدر ضخم للطاقة المتجددة باستخدام مرايا تمتص ضوء الشمس ثم تعكسها إلى نقطة مركزية في أعلى البرج تتضمن أنابيب بها سائل يمتص الحرارة. ، ثم يتم ضخ هذا السائل مرة أخرى عندما يصبح ساخناً بواسطة مولد يحوله إلى بخار. يقوم البخار الذي يتم إنتاجه بتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء.
شحن البطاريات
- شحن البطاريات لتشغيل العديد من أنواع المضخات والأجهزة والأضواء. يمكن شحن البطاريات خلال النهار لاستخدامها في الليل.
تدفئة حمامات السباحة
- يتم ذلك عن طريق إضافة بطانية شمسية لتسخين المياه على سطح البركة ، وتعمل هذه البطانية على التسخين المباشر للمياه ، كما يمكن تسخين المياه بواسطة الطاقة الشمسية عن طريق تجميع الحرارة عن طريق تركيب الألواح على سطح البركة. المنزل ، ثم تسخين المياه وضخها مرة أخرى في حمام السباحة.
تدفئة المنزل
- مثال على هذه الطريقة هو (الغرفة الشمسية) ، وهي عبارة عن غرفة زجاجية تسمح لأشعة الشمس بالتغلغل فيها عند الظهيرة بسبب شفافية الزجاج الذي يجمع تلك الأشعة ؛ من أجل الاستمرار في التسخين لفترة بعد غروب الشمس ، يمكن إضافة النباتات والصخور إلى الغرفة ، حيث يتم استخدام هذه الصخور لتخزين الحرارة ثم الاستفادة منها في الليل.
كيفية تخزين الطاقة الشمسية
عند توليد الطاقة الشمسية لتحويلها إلى شكل آخر من أشكال الطاقة ، تظهر مشكلة عدم القدرة على إنتاجها في المساء ، ولكن هناك طرق لتخزين تلك الطاقة ، منها:
تخزين الطاقة الضوئية
- تُستخدم البطاريات في النظام لتخزين الكهرباء عند الشحن ، ولكن هذه البطاريات يجب أن تكون قابلة لإعادة الشحن ، حيث تقوم بتخزين الطاقة أثناء النهار ، لاستخدامها في الليل ، ثم إعادة شحنها مرة أخرى.
تخزين الطاقة الحرارية
- يتبع ذلك أنظمة تسخين المياه التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية. وتشمل هذه الأنظمة نظام تخزين بسيط على شكل مجمعات شمسية ، وعند الحاجة يتم نقل الماء الساخن من مجمعات التخزين إلى المكان المخصص لذلك.
- إنتاج الوقود ، حيث تعتمد بعض الخلايا الكهروضوئية على الطاقة الشمسية لتقسيم جزيئات الماء إلى أكسجين وهيدروجين وبالتالي تخزينها على شكل وقود (غاز) ، وعند الحاجة يتم دمج هذين الغازين مرة أخرى لإنتاج الكهرباء بواسطة جهاز. المعروفة باسم خلية الوقود.
- يمكن تخزين الطاقة الحرارية المركزة من ضوء الشمس في محلول ملحي أو ملح مصهور أو عند درجة حرارة عالية. عند الحاجة إلى الكهرباء ، يتم نقل الحرارة من الملح المذاب إلى الماء عن طريق جهاز يغير درجة الحرارة لتوليد البخار الذي ينشط توربينات إنتاج الكهرباء.
مزايا الطاقة الشمسية
تتمتع الطاقة الشمسية بالعديد من المزايا التي تدفع استغلالها واعتمادها ، ومن أبرز مزاياها ما يلي:
- من أفضل مصادر الطاقة المتجددة ، حيث أن أشعة الشمس لا تستنفد في جميع أنحاء العالم.
- تعددية الاستخدام في الكثير من الأنشطة والمجالات.
- تكاليف صيانة منخفضة على الرغم من ارتفاع تكاليف بنائه وإبقائه نظيفًا ، إلا أنه يظل صالحًا لعدة سنوات.
- التطوير المستمر لتكنولوجيا الطاقة الشمسية ، وخاصة فيزياء الكم وتكنولوجيا النانو ، والتي تهدف إلى تعزيز فعالية وكفاءة أنظمة توليد الطاقة الشمسية في المستقبل.
مشاكل استخدام الطاقة الشمسية
بالرغم من سهولة ورخص تكلفة استخدام الطاقة الشمسية في كافة المجالات ، إلا أننا واجهنا بعض المعوقات والمشكلات في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء ، ومن هذه المعوقات ما يلي:
- التغيرات المناخية المفاجئة ، التغيرات المفاجئة في الطقس قد تعطل استخدام الطاقة الكهربائية المحولة من الطاقة الشمسية.
- التكلفة العالية للأجهزة والمعدات اللازمة لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
- المساحات الشاسعة التي يجب تركها فارغة لاستغلالها في وضع الألواح التي تولد الكهرباء من الطاقة الشمسية.
اختتام البحث عن الطاقة الشمسية
على الرغم من مزايا الطاقة الشمسية إلا أن هناك بعض السلبيات التي تنتج عن تغير الطقس ، على سبيل المثال ، حيث أن الاختلاف في الطقس مع تعاقب المواسم يقلل من فرص الاستفادة منها ، ويصعب الاستفادة منها. في المساء ، الأمر الذي يتطلب وجود جهاز يخزن الطاقة مثل البطارية ، كما تحتاج إلى مساحات كبيرة لتجميع أكبر عدد ممكن منها حتى يتم الاستفادة منها على النحو الأمثل.
للمزيد يمكنك متابعة: –
ما هو تعريف الطاقة الشمسية