الطاقة الشمسية
- معلومات عن الطاقة الشمسية والذي يعد من أكثر ما يتم تكليف الطلاب والباحثين بإعداده نظراً لما بات ذلك النوع من الطاقة يمثله من أهمية بالغة.
- ومن اسمها يبدو أنها طاقة مستمدة من الشمس وهو ما تم إجراء الكثير من الدراسات والتجارب حول الطرق المثلى للحصول على أكبر قدر منها وأقصى فرصة للاستفادة منها.
- وسوف نعرض لكم بشكل تفصيلي المقصود بالطاقة الشمسية وكيفية الحصول عليها، السبب وراء أهميتها وطرق تخزينها وغيرها من الأمور المتعلقة بها.
مقدمة بحث عن الطاقة الشمسية جاهز للطباعة
- الشّمس هي أقرب نّجم إلى كوكب الأرض والتي تقّدر المسافة بينهما بـ26000 سنة ضوئية ويقدّر عُمر الشمس منذ وجودها بحوالي 4.5 مليار عام، وقد تم اعتبار الجاذبية الهائلة الموجودة بالشّمس هي المسؤولة بصورة رئيسية عن ثبات المجموعة الشمسية إذ تثبّت جميع مكونات المجموعة الشمسية من الكواكب والنجوم والمجرات وغيرها من الأجزاء الصغيرة كلٍ بمدارِه، وقد تم الاعتماد في الآونة الأخيرة بشكل كبير فيما يتعلق بمجالات توليد الطاقة والاستفادة منها في النواحي والأنشطة الحياتية المختلفة.
عناصر بحث عن الطاقة الشمسية
فيما نقوم بإعداده من بحث حول الطاقة الشمسية سوف نتناول الموضوع من عدة جهات وعناصر تتمثل في التالي ذكره:
- تعريف الطاقة الشمسية.
- فوائد الطاقة الشمسية.
- تقنيات تحويل الطاقة الشمسية.
- استخدامات الطاقة الشمسية.
- تخزين الطاقة الشمسية.
- إيجابيات الطاقة الشمسية.
- مشكلات استخدام الطاقة الشمسية .
- خاتمة بحث عن الطاقة الشمسة .
تعريف الطاقة الشمسية
- يقصد بالطاقة الشمسية هي تلك الحرارة والضوء المنبعثين من الشمس نتيجة التفاعلات النووية التي تحدث داخلها على مدار الساعة والتي لا تتوقف أبدًا.
- وتنتقل الطاقة الشمسية إلى الأرض من خلال الفضاء لتصل إلى نصف الكرة المضيء نهارًا غائبةً عن النصف المظلم وبالعكس يوميًا. والطاقة الشمسية المنبعثة من الشمس تكون ضرورية لكل أشكال الحياة.
- فهي ضرورية لعملية البناء الضوئي في النبات وبالتالي تدخل في المنظومة البيئية ككل، وكذلك هي ضرورية لتمد الأرض بالحرارة اللازمة كي لا تتجمد، وتمد الكائنات بالدفء اللازم للحياة.
- ومؤخرًا تم استخدام الطاقة الشمسية كبديل للوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء والعديد من الاستخدامات الأخرى، وذلك عن طريق تقنيات مختلفة والتي نذكر بعض منها في السطور التالية.
فوائد الطاقة الشمسية
- تتمثل أهمية الطاقة الشمسية بشكل عام في أن أشعتها يسرت عمليات التطور بالكائنات الحية حيث إنها مسؤولة إلى حد كبير على إتمام عمليات البناء الضوئي بالنباتات وما يتبعها من إنتاج للغذاء والكتلة الحيوية.
- ولتلك الأشعة دور كبير في إنتاج الطاقة المائية وطاقة الرياح، وفي مجالات زراعة الأرض ونمو المحاصيل وإنتاجها، كما تستخدم في تجفيف الطعام لمنعه من التلف، فضلاً عن الاعتماد على البيوت البلاستيكية لرفع درجة الحرارة، ومن استخداماتها الشائعة نذكر:
تقليل الحاجة للبنية التحتية
- لا يحتاج استخدامها لبنية تحتية ضخمة مثلما تحتاج إليها مصادر الطاقة الأخرى مثل الكهرباء، إذ يكفي وضع الألواح الشمسيّة بالمناطق المفتوحة إلى جانب المباني، أو بالأسطح للاستفادة منها.
الاستخدام الآمن
- يعدّ استخدامها آمن مقارنةً بغيرها من مصادر الطاقة إذ يترتب على انهيار محطّة طاقة كهربائية نتيجة كوارث طبيعيّة أو أضرار ومشاكل كبيرة، في حين أن ألواح الطاقة الشمسية لا يترتب عليها مثل تلك الأخطار والمشاكل حتى في حالات تعطلها لأحد الأسباب.
محاربة الاحتباس الحراري والتغير المناخي
- يترتب على التغير المناخي والاحتباس الحراريّ تهديد للحياة على الأرض، وتكون الطاقة الشمسية من أمثل الحلول لتلك الظواهر ، حيث يتأثر كلاً من الطعام والشراب والكائنات الحيّة بهاتين الظاهرتين، بينما استعمال الطاقة الشمسيّة يقلل منها.
تقنيات تحويل الطاقة الشمسية
والمقصود بتقنيات الطاقة الشمسية هي تلك التقنيات التي من خلالها يمكن تحويل الطاقة الشمسية لأشكال أخرى من الطاقة لكي يتم الاستفادة منها، ومن هذه التقنيات:
المصفوفات الكهروضوئية
وهي مصفوفات تسمح بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربية من خلال الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السليكون والتي يتم توصيل بعضها ببعض عن طريق المواد الفلزية، وبالتالي ينتج الكثير من الطاقة.
العاكسات
- وهذه التقنية تُصلح الخلل الموجود في المصفوفات الكهروضوئية، حيث أن المصفوفات الكهروضوئية تنتج طاقة كهربية غير مناسبة لتشغيل الأجهزة الكهربائية المستخدمة في المنازل.
- بالإضافة إلى أن العاكسات تحافظ على مقدار الطاقة الكهربائية المنتجة من الطاقة الشمسية على عكس المصفوفات التي تعتمد في إنتاجها للكهرباء على مقدار الأشعة الواقعة عليها.
استخدامات الطاقة الشمسية
يتم استعمال الطاقة الشمسية لأغراض ثلاث رئيسية وهي (تسخين المياه، الألواح الشمسية و إنتاج الطاقة الحرارية الشمسية) لكي يتم استخدامها بمحطات توليد الطاقة، وهناك استخدامات أخرى نذكر منها الآتي:
المصابيح الخارجية
- بعض أنواع المصابيح تعمل بالطاقة الشمسيّة، والي عادةً ما تستخدم في فناء المنزل الخارجيّ، أو بالممشى، والحدائق، عن طريق شحن الألواح الشمسيّة الموجودة بها بالطاقة الشمسيّة، لكي تضيء في الظلام.
الطهي
- يمكن الاعتماد عليها في طهي الطعام، باستخدام الفرن الشمسيّ، وهو بديل عن طرق الطهيّ التقليديّ، ويكون عبارة عن صندوق به مقلاة محاط برقائق ألمنيوم تمتصّ أشعة الشمس ثم تقوم بعكسها على الطعام، إلى جانب وجود مقياس حرارة وعازل حراريّ لقياس درجة الحرارة بالفرن.
توليد الكهرباء
- الكثير من المصانع تستغل حرارة الشمس لكي تولد الطاقة الكهربائية والتي تعد مصدراً هائل للطاقة المتجدّدة عن طريق استخدام مرايا تمتص أشعة الشمس ثم تعكسها لنقطة مركزيّة بقمة برج يتضمن وجود أنابيب بها سائل يمتص الحرارة، ثم يعاد ضخ ذلك السائل حينما يُصبح ساخناً بمولد يعمل على تحويله لبخار، ويعمل ما ينتج من بخار على قيادة توربين توليد الكهرباء.
شحن البطاريات
- شحن البطاريات لتشغيل الكثير من أنواع المضخات، الأجهزة، والأضواء، ويمكن شحن البطاريات خلال النهار لاستعمالها بالليل.
تدفئة حوض السباحة
- وهو ما يتم عن طريق إضافة بطانيّة شمسيّة لتدفئة المياه على سطح البركة، وتعمل تلك البطانية على التسخين المباشر للماء، ويمكن كذلك تسخين المياه بالطاقة الشمسيّة من خلال تجميع الحرارة بواسطة تركيب الألواح على سطح المنزل، ثمّ تسخين المياه وضخّها ثانيةً لحوض السباحة.
تدفئة المنازل
- من أمثلة تلك الطريقة (الغرفة الشّمسية)، وهي عبارة عن غرفة زجاجية تسمح بنفاذ أشعة الشمس إلى داخلها بفترة الظهيرة نظراً لشفافية الزجاج الجامع لتلك الأشعة؛ ولاستمرار التدفئة فترة بعد مغيب الشمس يمكن إضافة النباتات والصخور بالغرفة، حيث يُستفاد من تلك الصخور في تخزين الحرارة ثُم الاستفادة منها بالليل.
كيفية تخزين الطاقة الشمسية
حين تتولد الطاقة الشمسية لتحويلها لشكل آخر من أشكال الطاقة، تظهر مشكلة عدم المقدرة إنتاجها مساءً، ولكن هناك أساليب لتخزين تلك الطاقة ومن بينها:
تخزين الطاقة الضوئية
- تستخدم بطاريات في النظام لتخزين الكهرباء حين شحنها، ولكن يشترط لتلك البطاريات قابليتها لإعادة الشحن، إذ تقوم بتخزين الطاقة بالنهار، للاستفادة منها بالليل، ثم إعادة شحنها مرة أخرى.
تخزين الطاقة الحرارية
- وهو ما يتم اتباعه بأنظمة تسخين الماء التي تعمل على تحوّل الطاقة الشمسية لطاقة حرارية، إذ تتضمن تلك الأنظمة نظام تخزين بسيط على هيئة مجمعات لطاقة الشمس، وحين الحاجة ينتقل الماء الساخن من مجمعات التخزين للمكان المخصص له.
- إنتاج الوقود، حيث إن بعض الخلايا الكهروكيموضوئية تعتمد على الطاقة الشمسية من أجل شطر جزيء الماء إلى أكسجين وهيدروجين وبالتالي تخزينهم على هيئة وقود (غاز)، وحين الاحتياج لها يتم دمج ذلك الغازين ثانيةً لإنتاج الكهرباء بواسطة جهاز يعرف بخلية الوقود.
- يمكن تخزين الطاقة الحرارية المركزة من أشعة الشّمس بمحلول ملحيّ أو بملح مذاب أو بدرجة حرارة مرتفعة وحين الاحتياج للكهرباء تنقل الحرارة من الملح المذاب للماء بواسطة جهاز يغير الحرارة من أجل توليد بخار يفعِّل توربينات إنتاج الكهرباء.
إيجابيات الطاقة الشمسية
تتميز الطاقة الشمسية بالكثير من الإيجابيات والتي تدفع لاستغلالها ولاعتماد عليها، ومن أبرز الإيجابيات تلك ما يلي:
- من أفضل مصادر الطاقة المتجددة، إذ أن أشعة الشمس لا تنفذ بجميع أنحاء العالم.
- تعدد استخداماتها في الكثير من الأنشطة والمجالات.
- تكاليف الصيانة المنخفضة على الرغم من ارتفاع تكاليف إنشائها ومن خلال الحفاظ عليها وعلى نظافتها تظل صالحة عدة سنوات.
- التطوّر المستمر بتكنولوجيا الطاقة الشمسية، خاصةً فيزياء الكم وتكنولوجيا النانو والتي تهدف لتعزيز فعالية وكفاءة أنظمة توليد الطاقة الشمسية بالمستقبل.
مشكلات استخدام الطاقة الشمسية
رغم سهولة وعدم كلفة استخدام الطاقة الشمسية في كل المجالات، إلا أنه تقابلنا بعض العقبات والمشكلات في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء، وهذه العقبات هي كالتالي:
- التغيرات المناخية المفاجئة، فقد تحدث تغيرات مفاجئة في الطقس يعطل استخدام الطاقة الكهربية المحولة من الطاقة الشمسية.
- التكلفة المرتفعة للأجهزة والمعدات اللازمة لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربية.
- المساحات الشاسعة التي يجب أن تترك فارغة لتستغل في وضع الألواح التي تولد الكهرباء من الطاقة الشمسية.
خاتمة بحث عن الطاقة الشمسية
وعلى الرغم من الإيجابيات التي تمتاز بها الطاقة الشمسية، إلّا أنّه يوجد بعض السلبيات لها والتي تترتب على تغيُّر الطقس على سبيل المثال حيث إن اختلاف الطقس مع تعاقب الفصول يقلل من فرص الاستفادة منها، كما يصعب لاستفادة منها بالمساء والذي يتطلب وجود جهاز يخزن الطاقة مثل البطارية، كما تحتاج مساحات واسعة لتجميع أكبر قدر منها لكي يتم الاستفادة منها بشكل مثالي.
المراجع
