كيفية استخدام الطاقة الشمسية

هناك العديد من أشكال استخدام الطاقة الشمسية: تعتمد بعض الاستخدامات على استخدام الطاقة الحرارية المنبعثة من الشمس لتسخين المياه، أو ما يسمى بالتسخين الشمسي.
هناك تطبيقات أخرى تعتمد على تحويل الضوء المنبعث من الشمس إلى طاقة كهربائية من خلال استخدام الألواح الشمسية المثبتة على أسطح المباني لامتصاص أكبر قدر من ضوء الشمس.
في بعض الدول الأوروبية، مثل ألمانيا، تُستخدم طاقة الشمس الحرارية لتسخين المياه في حمامات السباحة، ويمكن استخدام هذه الطريقة لإنشاء نظام تدفئة منزلي.

ولا تنسى قراءة مقالنا: مشروع الطاقة الشمسية واستخداماته

استخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه

لطالما استندت عملية تسخين المياه إلى استخدام الفحم وغيره من مصادر الطاقة غير المتجددة، حيث يتسبب حرقها في أضرار جسيمة تعرض البيئة للخطر، ولكن أصبح من الممكن تسخين المياه باستخدام الطاقة الشمسية.
قد تجد بعض الدول أن استخدام الغاز الطبيعي والنفط لتسخين المياه يعد حلاً اقتصاديًا بالنسبة لها، لكن هناك دولًا أخرى تتحول إلى استخدام الطاقة الشمسية لأنها أرخص بالنسبة لها ولا تنتج أي ملوثات.

استخدام الطاقة الشمسية لتنقية المياه

يمكن أن يعتمد تطهير المياه على الحرارة المنبعثة من الشمس عن طريق تعريض الماء لحرارة الشمس لعدد كافٍ من الساعات لتطهير المياه.
تلجأ العديد من الدول النامية إلى هذه الطريقة: يتم تعبئة المياه في زجاجات وجعلها صالحة للشرب باستخدام الطاقة الشمسية، حيث لا تمتلك هذه البلدان موارد طبيعية، لا النفط ولا الغاز الطبيعي.

توليد الكهرباء بألواح شمسية

بعد ذكر كيفية استخدام الطاقة الشمسية في عمليات تسخين وتنظيف المياه، سنناقش استخدامها في توليد الكهرباء.
تتكون الألواح الشمسية من مواد شبه موصلة وعندما يسقط الضوء على الخلايا تتأثر بعض الإلكترونات فتبدأ في الحركة وتشكل تيارًا كهربائيًا، لكن التيار الكهربائي الناتج عن هذه العملية هو تيار ثابت.
تتطلب جميع الأجهزة المنزلية طاقة التيار المتردد، لذلك يتم استخدام جهاز يسمى العاكس، والذي يحول خرج التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى طاقة تيار متردد يمكنها تشغيل الأجهزة والآلات.

ولا تتردد في قراءة مقالتنا: بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها للطباعة كملف PDF

الطاقة الشمسية واستخدامها في التدفئة

بينما يبدو أن استخدام الطاقة الشمسية للتدفئة ليس استخدامًا شائعًا في بلادنا 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 لها وظيفة تجميع وتخزين هذه الأشعة في الغرفة.
بعد غروب الشمس، ترتفع درجة حرارة الغرفة بسبب الطاقة الحرارية المخزنة خلال النهار.

الطاقة الشمسية واستخدامها في السيارات الكهربائية

توصلت بعض الشركات الكبرى مثل Tesla Motors إلى فكرة توليد الكهرباء من ضوء الشمس واستخدموا هذه الفكرة في صنع سيارات كهربائية صديقة للبيئة.
لا شك في أن انتشار هذه السيارات الكهربائية سيقلل من الانبعاثات الضارة من السيارات التي تعمل بالوقود.
تحصل السيارات الكهربائية على حركتها من الطاقة الكهربائية المخزنة في البطاريات المشحونة بالطاقة الشمسية.
لا يزال مصنعو هذه السيارات يواجهون تحديات كبيرة من حيث كمية الطاقة الكهربائية التي يجب أن تتوفر في البطاريات لضمان أن السيارة لديها مدى طويل قبل إعادة شحن البطاريات.
التحدي الآخر هو عدد البطاريات ووزنها، حيث يتأكد المصنعون من أن وزن البطاريات ليس مرتفعًا جدًا، حتى لا تقلل من سرعة السيارة.

تخزين الطاقة باستخدام الطاقة الشمسية

يمكن استخدام بعض أنواع البطاريات لتخزين الطاقة الكهربائية التي تأتي من الألواح الشمسية حيث يتم شحن البطاريات طوال اليوم أثناء سطوع الشمس.
في الليل أو عند انقطاع التيار الكهربائي، يتم استخدام الطاقة الكهربائية المخزنة في البطاريات لتشغيل بعض الأجهزة، وتكون البطاريات في مرحلة التفريغ في هذه الأثناء.
تتطلب عملية شحن البطاريات وجود منظم جهد ينظم فرق الجهد عند طرفي البطارية طوال فترة الشحن حتى لا تتعرض البطارية لفرق جهد عالي يؤدي إلى تلف فرق الجهد.

استخدام الطاقة الشمسية في الصناعة

تلجأ العديد من المصانع إلى تلبية احتياجاتها من التدفئة من خلال الاعتماد على الطاقة الشمسية حيث تستخدم المصانع هذه الحرارة للعديد من الأغراض بما في ذلك عملية تحلية المياه ومعالجة المعادن.
يتم توليد الطاقة الحرارية من خلال مجموعة متنوعة من الطرق، بما في ذلك السخانات المقاومة والألواح الشمسية المتصلة بمضخات الحرارة.

استخدم الطاقة الشمسية للطبخ

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.
تتكون الأفران الشمسية من صناديق معزولة مع بعض الأغطية الزجاجية ولكن يمكن فتح هذه الأغطية وتحتوي هذه الأفران على مرايا تعكس ضوء الشمس داخل الفرن كما أن الفرن مبطن من الداخل لمنع فقدان الحرارة.

سوف تكتشف أيضًا: ما مقدار الطاقة الشمسية التي يحتاجها المنزل؟

بهذه الطريقة، قمنا بفحص كيفية استخدام الطاقة الشمسية لأغراض مختلفة، حيث إنها من بين مصادر الطاقة المتجددة التي لا تلوث البيئة.