هناك العديد من أشكال استخدام الطاقة الشمسية ، فبعض الاستخدامات تعتمد على استخدام الطاقة الحرارية المنبعثة من الشمس لتسخين المياه ، وهذا ما يعرف بسخان المياه الشمسي.
هناك استخدامات أخرى تعتمد على تحويل الضوء المنبعث من الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام الخلايا الشمسية التي يتم تركيبها على أسطح المباني لامتصاص أكبر قدر من ضوء الشمس.
في بعض الدول الأوروبية ، مثل ألمانيا ، تستخدم الطاقة الحرارية من الشمس لتسخين المياه في حمامات السباحة ، ويمكن استخدام هذه الطريقة لإنشاء نظام تدفئة خاص للمنازل.
استخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه
لطالما استندت عملية تسخين المياه إلى استخدام الفحم وغيره من مصادر الطاقة غير المتجددة ، والتي يتسبب حرقها في أضرار جسيمة للبيئة ، ولكن من الممكن الآن تسخين المياه بالطاقة الشمسية.
قد تجد بعض الدول أن استخدام الغاز الطبيعي والنفط لتسخين المياه هو حل اقتصادي لها ، لكن لا تزال هناك دول أخرى تتجه نحو استخدام الطاقة الشمسية لأنها أرخص بالنسبة لها ولا تنتج أي ملوثات.
استخدام الطاقة الشمسية لتنقية المياه
يمكن الاعتماد على الحرارة المنبعثة من الشمس في عملية تطهير المياه ، حيث يتعرض الماء لحرارة الشمس لعدد كافٍ من الساعات وبالتالي يتم تطهير المياه.
تلجأ العديد من الدول النامية إلى هذه الطريقة ، وتعبئة المياه واستخدام الطاقة الشمسية لإنتاج مياه الشرب ، لأن هذه الدول لا تمتلك موارد طبيعية ، سواء النفط أو الغاز الطبيعي.
إنتاج الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية
بعد أن ذكرنا استخدام الطاقة الشمسية في عمليات التسخين وتنقية المياه ، سنناقش استخدامها في إنتاج الكهرباء.
تتكون الألواح الشمسية من مواد شبه موصلة ، وعندما يصطدم الضوء بالخلايا ، تتحمس بعض الإلكترونات ، والتي تبدأ في التحرك وتنتج تيارًا كهربائيًا ، لكن التيار الكهربائي الناتج عن هذه العملية هو تيار ثابت.
تحتاج جميع الأجهزة المنزلية إلى تيار متناوب ، لذلك يتم استخدام جهاز يسمى العاكس لتحويل خرج التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى تيار متناوب يمكنه تشغيل الأجهزة والآلات.
الطاقة الشمسية واستخدامها في التدفئة
على الرغم من أنه يبدو أن استخدام الطاقة الشمسية في عمليات التدفئة ليس شائعًا في دولنا العربية ، إلا أنها لا تزال شائعة الاستخدام في العديد من الدول الأوروبية.
يعتمد هذا الاستخدام على نموذج يُعرف بالغرفة الشمسية ، حيث تسمح الغرفة المراد تسخينها لضوء الشمس بالمرور عبر نوافذها الزجاجية الشفافة ، والتي تؤدي وظيفة تجميع وتخزين هذه الأشعة داخل الغرفة.
بعد غروب الشمس ، تصبح الغرفة دافئة بفضل الطاقة الحرارية المخزنة فيها طوال اليوم.
الطاقة الشمسية واستخدامها في السيارات الكهربائية
طورت بعض الشركات الكبرى مثل Tesla Motors فكرة توليد الكهرباء من ضوء الشمس واستخدمت هذه الفكرة لإنتاج سيارات كهربائية صديقة للبيئة.
لا شك في أن انتشار هذه السيارات الكهربائية سيقلل من الانبعاثات الضارة التي تتركها السيارات التي تعمل بالوقود.
تستمد السيارات الكهربائية حركتها من الطاقة الكهربائية المخزنة في البطاريات المشحونة باستخدام الطاقة الشمسية.
لا يزال مصنعو هذه السيارات يواجهون تحديات كبيرة من حيث كمية الطاقة الكهربائية التي يجب أن تتوفر في البطاريات للتأكد من أن السيارة سيكون لها مدى طويل قبل الحاجة إلى إعادة شحن البطاريات.
التحدي الآخر هو عدد البطاريات ووزنها ، حيث يتأكد المصنعون من أن وزن البطاريات ليس كبيرًا جدًا ، حتى لا تقلل من سرعة السيارة.
تخزين الطاقة باستخدام الطاقة الشمسية
يمكن استخدام بعض أنواع البطاريات لتخزين الطاقة الكهربائية الناتجة عن الألواح الشمسية ، كعملية لشحن البطاريات طوال اليوم عندما تكون الشمس مشرقة.
في الليل أو أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، تُستخدم الطاقة الكهربائية المخزنة في البطاريات لتشغيل بعض الأجهزة ، وفي الوقت نفسه تكون البطاريات في مرحلة التفريغ.
تتطلب عملية شحن البطاريات وجود جهاز يسمى منظم الجهد والذي يعمل على تنظيم فرق الجهد عبر طرفي البطارية طوال فترة الشحن بحيث لا تتعرض البطارية لفرق جهد عالي يؤدي إلى تلف.
استخدام الطاقة الشمسية في الصناعة
تلجأ العديد من المصانع إلى الاعتماد على الطاقة الشمسية للحصول على احتياجاتها الحرارية ، حيث تستخدم المصانع هذه الحرارة لأغراض عديدة منها عملية التحلية ومعالجة المعادن.
يتم إنتاج الطاقة الحرارية بعدة طرق ، بما في ذلك السخانات المقاومة والألواح الشمسية المتصلة بمضخات الحرارة.
استخدام الطاقة الشمسية في الطبخ
يتساءل الكثير من الناس عن كيفية استخدام الطاقة الشمسية في الطهي:
تُعرف الطريقة الأولى باسم المكثفات الشمسية.
الطريقة الثانية تسمى الأفران الشمسية.
تعتمد فكرة المكثفات الشمسية على خلق بؤرة للضوء باستخدام عاكس دائري بقطر 0.5 إلى 1 متر ، والحرارة في هذا البؤرة عالية جدًا ، لذا فهي تستخدم في عملية الطهي. .
أما الأفران التي تعمل بالطاقة الشمسية فهي عبارة عن صناديق معزولة ببعض الأغطية الزجاجية ولكن يمكن فتح هذه الأغطية ، وتحتوي هذه الأفران على مرايا تعكس أشعة الشمس داخل الفرن ، كما أن الفرن مبطن من الداخل لمنع فقدان الحرارة.