الطاقه الشميسة

 

الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي الضوء والحرارة المنبعثان من الشمس ولهذه الطاقة أهمية كبيرة في الكرة الأرضية فجميع الكائنات الحية في الأرض تعتمد على طاقة الشمس، فهي مصدر أساسي لعملية البناء الضوئي عند النباتات كما تقوم بتوفير الدفء للكائنات الحية جميعها للبقاء على قيد الحياة، كما تساعد حرارة الشمس بتبخر الماء الموجود على سطح الأرض وتشكيل السُحُب التي توفر في النهاية مياه الأمطار العذبة.

وتنتج الطاقة الشمسية عن طريق تفاعلات الاندماج الحراري النووي في أعماق الشمس فَتُصدِر هذه التفاعلات قدرًا كبيرًا من الطاقة بحيث تحافظ على حرارة سطح الشمس عند درجة 10300 فهرنهايت (5700 درجة مئوية)، وبالرغم من أن الطاقة الشمسية هي أكبر مصدر للطاقة التي تتلقاها الأرض إلا أن شدتها على سطح الأرض منخفضة جدًا وذلك بسبب المسافة الكبيرة بين الأرض والشمس والغلاف الجوي للأرض الذي يمتص وينثر الإشعاع فالطاقة التي تصل إلى سطح الأرض عبر الغلاف الجوي في يوم صافٍ تكون فيه الشمس فوق الأرض مباشرة لا تتعدى نسبة 30٪ تقريبًا وعندما تكون الشمس قريبة من الأفق والسماء ملبدة بالغيوم فإن الطاقة الشمسية على مستوى الأرض تكون ضئيلة للغاية، كما وتختلف كَمّيَّة الأشعة على سطح الأرض من نقطة إلى أخرى.

إن الكَمّيَّة الإجمالية للطاقة الشمسية التي تتلقاها الأرض تتجاوز بشكل كبير الكَمّيَّة المستخدمة في العالم، لكن إن تم تسخيرها بشكل مناسب فإن هذا المصدر عالي الانتشار لديه القدرة على تلبية جميع احتياجات الطاقة المستقبلية، ففي القرن الحادي والعشرين من المتوقع أن تتزايد استخدامات الطاقة الشمسية بشكل أكبر لاعتبارها طاقة مستمرة ومتجددة ولا تسبب التلوث، وبالمقابل ستتناقص استخدامات الوقود الأحفوري المحدود والذي يسبب التلوث، كالفحم والبترول والغاز الطبيعي.

متاح الآن ولفترة محدودة، أنشطة تعليمية مجانية!

جمع الطاقة الشمسية وتحويلها

تم تطوير عدد من الأجهزة لتجميع الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام، ونظرًا لأن شدة إشعاع الشمس على سطح الأرض منخفض جدًا يجب أن تكون المجمعات المصممة لالتقاط الطاقة الشمسية كبيرة في المنطقة، على سبيل المثال في الأجزاء المشمسة من المناطق المعتدلة في العالم يجب أن تبلغ مساحة الألواح حوالي 40 مترًا مربعًا لجمع طاقة كافية لتلبية احتياجات الطاقة لبيت واحد.

مجمعات الألواح المسطحة

تُعدُّ ألواح الطاقة الشمسية الأكثر شيوعًا بين أدوات تحويل الطاقة لجمع الطاقة، وتتكون هذه الألواح من صفيحة معدنية داكنة مغطاة بورقة أو لوحتين من الزجاج تمتص الحرارة، وتنتقل الحرارة إلى الهواء أو الماء وتسمى السوائل الحاملة والتي تتدفق عبر الجزء الخلفي من اللوحة فيمكن استخدام هذه الحرارة مباشرة أو يمكن نقلها إلى وَسَط آخر وتُستخدم مجمعات الألواح المسطحة لتسخين المنازل والماء، حيث تتراوح درجات حرارة هذه المجمعات من 150 درجة إلى 200 درجة فهرنهايت (66 درجة إلى 93 درجة مئوية) وكفاءة أدائها تصل إلى 80%.