بحث عن الطاقة الشمسية

ويقدر عمر الشمس بأربعة ونصف مليار سنة، وتحتوي الشمس على جاذبية كبيرة للكواكب وهي المسؤولة عن ثبات المجموعة الشمسية بحيث يظل كل كوكب في مداره باستمرار فلا يخرج عنه.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

محتويات

بحث عن الطاقة الشمسية

أهمية الطاقة الشمسية

تطبيقات استغلال الطاقة الشمسية

تطبيقات قديمة

التطبيقات الحديثة

مميزات الكهرباء الناتجة عن الطاقة الشمسية

أشهر الاستخدامات المنزلية للطاقة الشمسية

أساليب تخزين الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية والحياه على كوكب الأرض

بحث عن الطاقة الشمسية

• يمكن تعريف الطاقة الشمسية بأنها الإشعاع الحراري الشمسي المنبعث من الشمس ويكون على شكل ضوء وحرارة وتنتج عنها التفاعلات النووية داخل الشمس.
• وللطاقة الشمسية أهمية كبيرة جداً للأرض وللإنسان وجميع الكائنات الحية، ويمكن الاستفادة منها واستغلالها الاستغلال الأمثل حتى تلبي جميع احتياجات الطاقة المستقبلية.

أهمية الطاقة الشمسية

تعد الطاقة الشمسية من مصادر الطاقة المتجددة الضرورية وتبرز أهميتها في:

• تتم عملية البناء الضوئي في النباتات بفعل أشعة الشمس, لذلك سهلت الطاقة الشمسية عملية التطور في الكائنات الحية، ومن خلال عملية البناء الضوئي يستطيع النبات أن ينتج غذاؤه.
  
• للطاقة الشمسية دور هام أيضاً في الطاقة المائية وطاقة الرياح وأيضاً تكمن أهميتها في زراعة الأرض وإنتاج ونمو المحاصيل وفي عمليات تجفيف الطعام لمنع التلف عنه, بالإضافة إلى رفع الحرارة باستخدام البيوت البلاستيكية.
• هي المسؤولة عن مجموعة مصادر الطاقة المتجددة فهي لا تتناقص, كما أنها طاقة نظيفة وغير ملوثة.
• برزت أهمية الطاقة الشمسية وبخاصة في الوقت الذي ظهر تناقص ملحوظ في مستوى الوقود الأحفوري والنفط والفحم والغاز الطبيعي.

تطبيقات استغلال الطاقة الشمسية

تتعدد التطبيقات التي تستفيد من الطاقة الشمسية في حياتنا القديمة منها والحديثة التي تواكب التكنولوجيا العصر ومن أشهر هذه التطبيقات ما يلي :

تطبيقات قديمة

• جعل البيوت ونوافذها في اتجاه أشعة الشمس حتى يستفيد الناس من الضوء والحرارة, كما كان يتم اختيار نوع المواد في البناء التي تقدر على امتصاص وتخزين الحرارة.
  
• الزراعة في البيوت الحرارية والبلاستيكية لأنها تحول أشعة الشمس لطاقة حرارية, والتي ساهمت في تسهيل عملية زراعة النباتات ونموها في غير موسمها.
  
• الطبخ عن طريق استخدام الطباخ الشمسي وهو صندوق يتم جمع أشعة الشمس فيه واستغلال حرارتها في الطبخ وقد صنع هذا الطباخ أول مرة عام 1767 بواسطة عالم سويسري فيزيائي.
  
• كان يستخدم الطباخ الشمسي في بعض المناطق معدل ومتخصص في تعقيم الأدوات الطبية الموجودة في العيادات لذلك تم تطبيق الطاقة الشمسية لهذا الغرض.
  
• استخدام السخان الشمسي من أجل التسخين وهو سخان يعمل على استغلال الأشعة الشمسية من أجل تسخين المياه في المباني والمنازل ويتم ذلك عن طريق نظام متخصص في الألواح الشمسية ومثبت على أسطح المباني.
  
• كما تستخدم في تعقيم المياه, وتوصلت بعض الدراسات أن تعرض المياه لأشعة الشمس يقلل من وجود البكتيريا والفيروسات والطفيليات بها وهناك أكثر من اثنان مليون شخص في الدول النامية يستخدمون تلك الطريقة يومياً.

التطبيقات الحديثة

وهي توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية ولها طريقتين من أشهرهما :

الطريقة الأولى

• الخلايا الشمسية والتي يتم فيها تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء مباشرة، وكمية الطاقة المولدة في الخلية الواحدة قليلة نسبياً لذلك فإنه من الضروري جمع عدد كبير من الخلايا مثل الموجودة في الألواح الشمسية على الأسطح للمباني لتوليد الطاقة الكفيلة.
• وقد استخدم هذا النوع من الخلايا في الأقمار الصناعية وفي شبكات الاتصال على المستوى الفضائي،
• أما على مستوى الأرض فقد استخدمت هذه الخلايا في المنازل والآلات الحاسبة والمباني التجارية والملاعب، وقد بني ملعب في تايوان عام 2009 فتم استخدام 8800 لوح شمسي في أعلى الملعب.

الطريقة الثانية

• الاعتماد على تركيز الطاقة الشمسية وهي تكنولوجيا حديثة وتستخدم فيها حرارة الشمس بدلاً من الأشعة مثلما في الخلايا الشمسية.
• حيث تم عملية التركيز للطاقة عن طريق إحضار مجموعة من العدسات التي تعمل على تركيز الضوء من الشمس فيصبح شعاع مركز يعمل على جعل سخان المياه يبدأ بالعمل الذي ينتج بخار يحفز التوربينات للبدء في إنتاج الكهرباء.
  

مميزات الكهرباء الناتجة عن الطاقة الشمسية

توجد مجموعة من المميزات التي تميز الطاقة الشمسية والكهرباء التي تم توليدها منها ومن أهما ما يلي:

• تكون تكلفة الكهرباء الناتجة من الطاقة الشمسية منخفضة عن الكهرباء الأخرى.
  
• التخلص من ارتفاع أسعار الكهرباء بالنسبة لأصحاب البيوت.
  
• هي مصدر متجدد للطاقة ودائم وقد قدرت وكالة ناسا بأن الشمس سوف تستمر بالإشعاع لمدة 6.5 مليار سنة.
  
• تعتبر الشمس صديقة للبيئة لأنها طاقة نظيفة وغير مسببة للتلوث.
  
• يعد الإشعاع متاح جغرافياً بشكل كبير.
  
• يمكن استخدام الألواح الخشبية الجماعية للتغلب على مشاكل التثبيت والتركيب الفردي لكل منزل.
  
• تقليل الأجزاء المتحركة وبذلك قلة الحاجة للصيانة بالمقارنة مع الطاقة التي يتم توليدها من الرياح.
  
• احتياج الدعم المادي من البلدان والحكومات.
  

أشهر الاستخدامات المنزلية للطاقة الشمسية

تم استخدام الطاقة الشمسية في المنازل في عدة أشكال يمكننا ذكرها فيما يلي :

• تم استخدامها في مراوح التهوية الخارجية التي تعتمد على الشمس.
• تسخين برك السباحة بالشمس عن طريق استخدام النظام الشمسي الخاص في التسخين.
  
• نظام التسخين الشمسي للتدفئة المنزلية.
• عمل مضخات مياه منزلية وهي تحتوي على ألواح شمسية صغيرة.
• استخدام شحن البطاريات بالطاقة الشمسية.
  
• استخدام الألواح الشمسية لتغذية المنزل بالكهرباء.
• استخدام الطباخ الشمسي في الطبخ والذي يعتمد على الطاقة الشمسية.
  
• استخدام الإضاءة في الحدائق والأماكن البعيدة عن كهرباء المنازل ويمكن استخدام ألواح الطاقة الشمسية لتزويدها بالكهرباء.

أساليب تخزين الطاقة الشمسية

يمكن أن تخزن الطاقة الشمسية بعدة طرق كما يلي:

• تخزين الطاقة الشمسية في بطاريات متخصصة أو في المواسعات الكبيرة وتستخدم في فترة الليل او عند غيوم الشمس.
  
• يمكن استخدام جهاز يسمى خلية الوقود حيث يتم توظيف ضوء الشمس لإنتاج الوقود على سبيل المثال بعض الخلايا الكهروكيموضوئية تستخدم الطاقة الشمسية لتقسم جزيء الماء إلى أكسجين وهيدروجين ثم تخزينهم في شكل وقود وعند الحاجة للطاقة يتم دمج الغازين مرة أخرى لإنتاج الكهرباء.
  
• يمكن تخزين الطاقة في ملح مذاب أو في محلول ملحي مَعْرِض لدرجة عالية من الحرارة وعند الحاجة للكهرباء يتم نقل الحرارة من الملح إلى الماء عن طريق جهاز تغيير الحرارة لتوليد البخار بفعل التوربيات المخصصة لإنتاج الكهرباء.

الطاقة الشمسية والحياه على كوكب الأرض

• يتميز كوكب الأرض من دون الكواكب الأخرى بأن الحياه تصلح عليه ومن أهم أسباب صلاح الأرض للمعيشة وجود الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض بنسب تفيد الكائنات الحية ولا تضرها، وتعد الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض.
• تحافظ الشمس على بقاء جو الأرض دافئ وصالح للمعيشة ويعمل الغلاف الجوي على حفظ هذه الطاقة في الأرض بكميات مناسبة.
• ولولا الطاقة الشمسية لما بقا الأكسجين على سطح الأرض حيث أن عملية البناء الضوئي تقوم بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين اللازم لتنفس الكائنات الحية.