بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها
بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها، يستخدم الإنسان منذ القدم العديد من مصادر الطاقة الغير متجددة، ولكن مع مرور الوقت وجد أن هذه الطاقة مصيرها الفناء مثل الفحم، البترول، بالإضافة إلى أنها تلوث البيئة بشدة وتعود بالضرر البالغ على الإنسان والحيوان والنبات.
وكان من اللازم البحث بشكل فعلي عن مصدر طاقة آخر يكون نظيف غير ملوث للبيئة وأيضًا متجددة لا تفنى، إلى أن اكتشف الإنسان نوع جديد من الطاقة يعرف باسم الطاقة النظيفة والمتجددة مثل (طاقة الرياح، الطاقة الشمسية، الطاقة المولدة من المياه).
وهنا استطاع الإنسان إنتاج الطاقة الشمسية، فهي تعد واحدة من أفضل أنواع الطاقة المتجددة والنظيفة وبدأ العمل على تطويرها، وإدخالها في العديد من الاستخدامات والمجالات ومن خلال موقعنا سوف نقدم لكم بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها في العديد من المجالات.
تعريف الطاقة الشمسية
- الطاقة الشمسية هي الطاقة التي يتم إنتاجها من أشعة الشمس، وتكون مستمرة ودائمة.
- كما أنها متوفرة في العديد من دول العالم، لاستمرار وجود الشمس في حياتنا اليومية.
- ويعد الإشعاع الشمسي الذي يخرج منها سبباَ هامًا في توليد الكهرباء، وإنتاج التفاعلات الحرارية وأيضًا الكيميائية.
- وانتشر إنتاجها على مستوى العالم، وبدأت العديد من الدول المتقدمة استبدالها بالطاقة الغير متجددة.
- لأنها طاقة نظيفة لا ينتج عنها أي تلوث أو ضرر للبيئة أو حتى الإنسان.
- والجدير بالذكر أن الطاقة الشمسية تتكون من نوعين من الأنظمة هما:
شاهد أيضًا: بحث عن جاذبية سري واهم اعمالها
نظم الطاقة السلبية
- يوجد نظام الطاقة السلبية في العديد من التقنيات المختلفة، والتي تتطلب وجود.
- مواد الكتلة الحرارية التي تتناسب معه، بجانب توجيه المباني إلى الشمس.
نظام الطاقة الإيجابية
- يعتمد على عدد من التقنيات الشاملة مثل وجود لوحات فولت وضوئية، ومعدات ميكانيكية وكهربائية، بالإضافة إلى مجمع حراري شمسي.
- كي يتم توليد طاقة كهربائية أو حرارية من الطاقة الشمسية لابد من وجود مجموعة من التقنيات.
- التي تعمل على جمع الفوتونات من أشعة الشمس، ثم القيام بتحويلها إلى طاقة حرارية أو كهربائية وفقًا للاستخدام.
التقنيات المستخدمة لتوليد طاقة كهربائية
أكد العديد من العلماء على ضرورة وجود عدد من التقنيات اللازمة من أجل إنتاج طاقة كهربائية من الطاقة الشمسية ومن أهم هذه التقنيات ما يلي:
المصفوفات الكهروضوئية
- تعتبر المصفوفات الكهروضوئية هي التقنية المسؤولة عن تواجد الطاقة الكهربائية وتوليدها من الطاقة الشمسية.
- ويحدث ذلك من خلال الخلايا الكهروضوئية، حيث تقوم بالتحويل إلى الطاقة الكهروضوئية.
- لاسيما أن كل خلية منهم مكونة من مادة السيليكون الذي يساعد على انتقال الكهرباء عن طريقه.
المصفوفات الكهروضوئية المتحكمة
- تقوم المصفوفات الكهروضوئية المتحكمة بتتبع الإشعاع الشمسي، كي يزيد من كفاءة النظام الخاص بتوليد الطاقة.
- لاسيما تقوم بتجميع كمية كبيرة من الأشعة الشمسية، وذلك من خلال وحدات التحكم.
- ويذكر أن في حالة تثبيت النظام، يمكن من خلاله تشغيل الأجهزة الكهربائية.
العاكسات
- تساعد العاكسات على حل الكثير من المشكلات التي توجد بشكل واضح في الخلايا الكهروضوئية.
- ومن أهم هذه المشكلات أن الخلايا الكهروضوئية تعمل على إنتاج تيار كهربي مستمر وليس تيار متردد.
- وهذا النوع من التيار الكهربي لا يتناسب مع العديد من الأجهزة الكهربائية، بالإضافة إلى أنها طاقة غير ثابتة.
الطاقة الشمسية وتخزينها
من المعروف أن الطاقة الشمسية يتم إنتاجها خلال ساعات النهار أثناء تواجد أشعة الشمس، إلا أن أثناء فترة الليل لا يوجد فيها شمس، لذلك لا يمكن إنتاج طاقة شمسية؛ لذلك لجأ العلماء إلى ما يعرف بتخزين الطاقة الشمسية خلال ساعات النهار، واستخدامها في الليل عن طريق اخترع بعض الأساليب التي تساعدهم على تخزين الطاقة الشمسية ثم تحويلها إلى طاقة حرارية أو طاقة ضوئية أثناء الليل، ومن أهم هذه الأساليب:
تخزين الطاقة الضوئية
- يتم تخزين الطاقة الضوئية من خلال استخدام بطاريات، ولكن يجب أن تكون هذه البطاريات قابلة للشحن.
- حيث يتم شحنها عن طريق تخزين الطاقة أثناء النهار، والاستفادة منها في المساء، على أن يتم معاودة الكرة مرة أخرى خلال شحنها أثناء النهار.
تخزين الطاقة الحرارية
- يوجد نظام تخزين الطاقة الحرارية في أنظمة معينة، مثل أنظمة تسخين المياه.
- وتعمل هذه الأنظمة على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية.
- لاسيما يحدث هذا التحويل في النظام المسؤول المعروف باسم “التخزين المبسط” المستخدم في أنظمة تسخين المياه.
- ويوجد هذا النظام على هيئة مجمعات الطاقة الشمسية، وبمجرد احتياجها تبدأ الطاقة في الانتقال إلى الماء حتى تقوم بتسخينها.
- بعد ذلك تنتقل هذه المياه من مكان التخزين المخصص لها إلى المكان المرغوب فيه.
مميزات الطاقة الشمسية
تتميز الطاقة الشمسية بالعديد من المميزات، والتي تعطي دافعًا قويًا للدول الكبرى على استخدامها والاعتماد عليها في العديد من الأمور الهامة، ومن أهم هذه المميزات ما يلي:
- تعتبر الطاقة الشمسية واحدة من مصادر الطاقة المتجددة، حيث توجد الشمس على مدار العام في جميع دول العالم.
- على الرغم من أن إنشاء مشروع توليد الطاقة الشمسية مكلف للغاية إلا أن تكاليف إصلاحها وصيانتها منخفض جدًا.
- في حالة استخدمها الإنسان بطريقة صحيحة وبشكل دائم، وحرص على اتباع الطريقة الصحيحة.
- في استخدامها من الممكن أن تبقى عشرات السنوات دون أن تحتاج إلى أي صيانة.
- تدخل الطاقة الشمسية في العديد من الأمور أهمها تحلية المياه وتقطيرها، وتحديداَ في الدول التي لا تتوفر لديها ماء نظيف.
- كما أنها تستخدم في مد الأقمار الصناعية في الفضاء بالطاقة اللازمة.
- تساعد في إنتاج الطاقة الحرارية والكهربائية المستخدمة من أجل إنارة المنازل والطرق البعيدة عن المناطق السكنية.
- يوجد أنواع كثيرة من التكنولوجيا مثل تكنولوجيا فيزياء الكم، وتكنولوجيا النانو.
- التي تعمل كل منهما على تحسين فعالية الأنظمة الخاصة بتوليد الطاقة الشمسية.
- وزيادة كفاءتها، مما يجعلها تتطور بشكل مستمر، من أجل استخدامها في مجالات أكثر وعلى نطاق أوسع.
- تعرف الطاقة الشمسية بالطاقة النظيفة، فهي خالية من أي نفايات تضر البيئة أو الإنسان، فهي لا تشبه نفايات مصادر الطاقة الغير متجددة.
- لذلك التخلص منها بشكل مستمر لا يؤثر على صحة الإنسان أو الحيوان أو حتى النبات، ويشعر المواطنين بالأمان.
- تساعد في توفير العديد من فرص العمل للشباب، فهي تعمل بشكل غير مباشر على خفض نسبة البطالة في البلاد
- خفض أسعار المحاصيل الزراعية في الأسواق، خاصة أن مصادر الطاقة الشمسية تساعد على توفير الطاقة اللازمة لإنتاج المحاصيل الزراعية المختلفة.
- تتميز بأن كافة التقنيات الموجودة بداخلها هي عبارة عن تقنيات بسيطة وغير معقدة، على عكس تقنيات مصادر الطاقة الأخرى الغير متجددة تكون أكثر تعقيدًا.
عيوب الطاقة الشمسية
على الرغم من وجود العديد من المميزات التي تجعل الدول تقبل على إنشاء مشروعات إنتاج الطاقة الشمسية، إلا أنها تضم بعض العيوب والسلبيات، والتي نوضح منها ما يلي:
- لا يمكن إنتاج طاقة شمسية خلال فترات الليل لعدم وجود شمس، لذلك تضطر الدول.
- إلى استخدام أجهزة لتخزين الطاقة الشمسية أثناء النهار، فهي تعمل مثل البطارية القابلة لإعادة الشحن بعد فراغها.
- تغير الطقس واختلاف فصول السنة يعمل على تقليل الاستفادة من أشعة الشمس خلال النهار.
- خاصةً في فصل الشتاء حيث ينعدم وجود الشمس تقريباً في بعض الدول.
- ضرورة توفير الأجهزة التي تعمل على تحويل الأشعة الشمسية الساقطة إلى طاقة شمسية.
- بالإضافة إلى توفير مساحات شاسعة كي تتمكن الأجهزة من تجميع أكبر قدر من أشعة الشمس بشكل مثالي.
- التكلفة المادية العالية، يتطلب إنشاء إحدى مشروعات إنتاج الطاقة الشمسية مبالغ مالية كبيرة، بسبب الأجهزة المستخدمة في توليد الطاقة الشمسية..
- كما أن مشروعات إنتاج الطاقة الشمسية تساوي خمسة أضعاف إنتاج توليد الطاقة الكهربائية من خلال الوقود الحفري مثل الفحم والبترول وغيرها.
شاهد أيضًا: بحث عن النظافة أسلوب حياة
المستقبل المتوقع للطاقة الشمسية
- يجب على الإنسان استغلال الطاقة الشمسية بشكل جيد، واستخدامها في العديد من المجالات المتنوعة مثل:
- المجالات الزراعية، والصناعية والتجارية وأيضاً العمرانية ن تشييد وبناء وإنارة.
- وفي المستقبل القريب سوف تحدد الطاقة الشمسية الشعوب الأكثر تقدمًا، والأكثر تنمية.
- ثم وضعهم بشكل واضح على خريطة التنمية والتطور والتقدم.
- ومن هذا المنطلق تعمل بعض الدول على استخدام الطاقة الشمسية واستبدالها بالطاقة الغير متجددة الملوثة للبيئة.
- والتي يعود ضررها على الإنسان، وسوف تكون من الدول التي تمشي بخطى ثابتة نحو مستقبل أفضل.
- فضلًا عن أننا نرى اليوم الكثير من الدول التي تحرص على بذل مجهود كبير من أجل استغلال هذه الطاقة.
- والعمل على قدم وساق من أجل تنفيذ العديد من المشروعات الضخمة على مستوى العالم.
- ولعل أهم هذه المشروعات على الإطلاق هو المشروع البريطاني، والذي يعمل على إنشاء محطة طاقة شمسية عالمية.
- كما أن أكبر محطات الطاقة الشمسية موجودة في دولة تونس، حيث تبلغ تكلفة إنشائه حوالي خمس مليارات يورو.
- كما يوجد أيضًا مشروع توليد الطاقة الشمسية في دولة الأردن، والذي يقع على مساحة نحو 2 مليون متر مربع.
- ويذكر أن تكلفته الإجمالية وصلت إلى ما يقارب 170 مليون دولار.
- كما يوجد عدة مشروعات ضخمة لإنتاج الطاقة الشمسية في العديد من الدول العربية الأخرى مثل:
- المملكة العربية السعودية، والإمارات ودول الخليج عمومًا، حيث يساعد موقع هذه الدول الجغرافي.
- على وجود مثل هذه المشروعات الضخمة، خاصة أنها تتبنى بناء مستقبل باهر ومشرق على مستوى العالم.
قدمنا لكم بحث عن تطبيقات الطاقة الشمسية ومستقبلها وننتظر منكم المزيد من الاستفسارات حول الأبحاث الدراسية من خلال التعليق أسفل المقال.