الطاقة الشمسية الحرارية

الطاقة الشمسية الحرارية، الطاقة الشمسية هي المصدر الرئيسي الذي يساهم في إمداد الكوكب بالطاقة.

طاقة شمسية

• إنها الطاقة التي تشعلها الشمس التي تصل إلى الأرض على شكل شعاع الشمس.
  • تستقبل الطبقات العليا من الفضاء حول العالم حوالي 174 بيتاواط من الطاقة الشمسية.
• الطاقة التي نحصل عليها من الشمس في ساعة واحدة تعادل الطاقة التي نحتاجها في عام كامل على الأرض، ضعف الطاقة المستهلكة والمستخرجة من طاقة الفحم والنفط والغاز الطبيعي.
• يمكن تسخير الطاقة الشمسية بطريقتين، أي من خلال الطاقة الشمسية الحرارية.
  • يتم تحويلها من الطاقة الحرارية الشمسية إلى طاقة حرارية بواسطة المكثفات.
• الطريقة الثانية هي الطاقة الشمسية الكهربائية المحولة.
  • من خلال الألواح الشمسية أو الخلايا الشمسية لتحقيق أقصى استفادة من أشعة الشمس.

انظر أيضًا: البحث في الطاقة الشمسية واستخدامها

الطاقة الشمسية الحرارية

• إنها عملية التقاط واستخدام الطاقة الشمسية في توليد الطاقة الحرارية واستخدام الألواح الشمسية الحرارية لتحقيق هذا الغرض.
• تنقسم المكثفات الحرارية الشمسية إلى ثلاثة أنواع بما في ذلك مركزات درجة الحرارة المنخفضة ومركزات درجة الحرارة المتوسطة.
  • ومركزات درجة حرارة عالية، ولكل منها استخداماته الخاصة.
• تستخدم المكثفات الشمسية ذات درجة الحرارة المنخفضة أسطحًا مستوية لتوليد حرارة في حدود درجة حرارة جسم الإنسان.
  • في أغلب الأحيان، تُستخدم هذه المركزات في حمامات السباحة والمياه.
  • أو الهواء لنقل الحرارة، بالإضافة إلى استخدامها في التبريد والتدفئة والتهوية.
• يستخدم المكثفان متوسطان درجة الحرارة أيضًا أسطحًا مستوية ويولدان الماء الساخن للمنازل والشركات.
  • تم استخدام طريقة تسخين المياه باستخدام الطاقة الحرارية الشمسية في العصور القديمة ويتم الآن تطوير هذه التقنية بشكل أكبر.
• تم استخدام مركزات منتصف الحرارة للتجفيف والغليان والتقطير.
  • بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الطاقة الشمسية في درجات حرارة معتدلة لتجفيف الأخشاب لإنتاج الوقود والفحم وتجفيف الفاكهة والحبوب والأسماك.
• تم استخدام المكثفات الشمسية ذات درجة الحرارة العالية للعدسات والمرايا لتركيز أشعة الشمس.
  • وتوليد درجات حرارة عالية بواسطة الأسطح المقابلة التي لديها القدرة على توليد درجات حرارة.
  • تم استخدام هذا في التبخير وتشغيل المراحل البخارية لتوليد الكهرباء.
• تستخدم محطات الطاقة الحرارية الشمسية المبادلات الحرارية المصممة للعمل المستقر.
  • تُعرَّف الحرارة بأنها كمية الطاقة الحرارية الموجودة في النظام وبنية معينة تحدد قيمتها الحرارية.

من أهم مبادئ تطوير إنتاج الطاقة الحرارية الشمسية

• وبالتالي، يتم الحصول على الحرارة عن طريق زيادة كثافة أشعة الشمس المركزة وتطوير صناعة المرايا والعدسات.
  • وحاول أن تجد تصاميم أكثر عملية وفعالية من حيث التكلفة للوصول إلى درجة الحرارة المرتفعة.
• التحويل الحراري بالتوصيل أو الإشعاع التحويل الحراري يستخدم الماء أو الهواء حسب درجة الحرارة في النظام.
  • يتم تطوير وتحسين التحويل الحراري عن طريق اختيار السوائل والغازات وفقًا لدرجات الحرارة المختلفة المستخدمة.
• يسمح تخزين الحرارة للنظام الحراري الشمسي بتوليد الحرارة بعد غروب الشمس وقد تم استخدام العديد من الأنظمة لاختيار أفضل الطرق.
• تم استخدام سوائل المذيبات المختلفة لنقل الحرارة، بما في ذلك الماس والزيت والمحلول الملحي.
  • تُجرى الأبحاث لاختيار وسائط مادية أفضل لنقل الحرارة بالإضافة إلى كونها أقل تكلفة.

يستخدم الطاقة الشمسية

• تسخين المياه يعمل التسخين الشمسي على جمع أشعة الشمس المتساقطة على الألواح الشمسية وتحويلها إلى طاقة حرارية.
  • الهدف هو استخدامه في إنتاج الماء الساخن حيث يتم تخزين الماء في خزان حراري للحفاظ على درجة حرارة الماء.
• التدفئة: وتتمثل بضخ الحرارة التي يتم الحصول عليها في المجمعات إلى مادة جيدة لتساهم مع الهواء والماء في تدفئة المباني.
  • عند التسخين بالهواء، يتم تسخين الهواء في الألواح الشمسية ثم يتم دفعه إلى داخل المبنى.
  • التسخين الشمسي باستخدام المياه يشمل المبادلات الحرارية.
  • لنقل الحرارة من الماء القادم من الألواح الشمسية إلى الهواء الذي يتم إجباره على دخول الغرفة.
• التبريد الشمسي: هو عملية ضخ الحرارة من مساحة معينة، وهو عكس التسخين.
  • يمكن تحقيق ذلك من خلال استخدام جهاز ميكانيكي يضخ الحرارة إلى الخارج.
  • إنها الطريقة التي يتم بها دفع الهواء البارد إلى الغرفة، مما يؤدي إلى انتقال الحرارة المباشر إلى الخارج.
• تجفيف المحاصيل: يستخدم في تجفيف المحاصيل من السوائل الموجودة بها للحفاظ عليها وحمايتها من التلف وجعلها مناسبة للتخزين الأطول.
• تحلية المياه: أزمة المياه الحالية في العالم هي الدافع للبحث عن طرق جديدة للحصول على المياه التي تلبي متطلبات الحياة.
  • ويعود ذلك إلى النمو السكاني والتوسع في الطاقات الإنتاجية في القطاعين الصناعي والزراعي.
  • يعتبر تفريغ مياه البحر أنسب وسيلة لتلبية المتطلبات المتزايدة.
• يمكن اعتبار الطاقة الشمسية من أكثر طرق تحلية المياه شيوعًا من خلال طريقة التقطير الشمسي والتي تستخدم الطاقة الشمسية لتبخير المياه.

انظر أيضا: دليل شركات الطاقة الشمسية في مصر وعناوينها

الألواح الشمسية

• بهذه الطريقة، تأتي معظم الطاقة التي يستخدمها العالم من الشمس، لكن الألواح الشمسية تستخدم هذه الطاقة مباشرة من الشمس بدلاً من تبديدها.
• المجمع الحراري الشمسي عبارة عن مجموعة مصممة لتجميع الحرارة عن طريق امتصاص أشعة الشمس.
  • المجمع هو جهاز يحول الطاقة الموجودة في ضوء الشمس أو الإشعاع الشمسي إلى شكل قابل للتخزين والاستخدام.
• يمكن أن يشير مصطلح الألواح الشمسية إلى الألواح الشمسية المستخدمة لتخزين المياه.
  • إنه أكثر تعقيدًا، مثل جهاز مكافئ للطاقة الشمسية، أحواض الطاقم الشمسي، إلخ.

أنواع الألواح الشمسية لتجميع الحرارة

وبالتالي، تنقسم الألواح الشمسية إلى نوعين، مركزة وغير مركزة:

• الألواح الشمسية غير المركزة: لديها منطقة تجميع تعترض أشعة الشمس.
  • إنها نفس منطقة الامتصاص ومع مثل هذه الأنواع، تمتص اللوحة الشمسية بأكملها الضوء.
• مجمعات الألواح المسطحة: يعد استخدام المجمعات ذات الألواح المسطحة أحد أبسط طرق تحويل الطاقة الشمسية.
  • إنها ورقة مسطحة ذات لون أسود غير لامع وهي الطريقة الأكثر استخدامًا في تطبيقات الطاقة الشمسية.
  • بالإضافة إلى ذلك، مع هذا النوع من المجمعات، يكون سطح الامتصاص المعرض لأشعة الشمس المباشرة مسطحًا.

آثار الطاقة الشمسية على البيئة

• وبالتالي، تعتبر الطاقة الشمسية صديقة للبيئة لأنها طاقة متجددة ونظيفة ولا تنضب، في حين أن الغاز الطبيعي هو طاقة تقليدية غير متجددة حيث يستغرق تعويضها وقتًا طويلاً.
• الآثار السلبية لمصادر الطاقة التقليدية ليست مخفية عن تغير المناخ والاحتباس الحراري والتدهور البيئي.
  • والعديد من الكوارث الطبيعية والأضرار الناجمة عن انبعاثات الكربون.

الطاقة الشمسية منتج نظيف وصامت

• لا تسبب الألواح الشمسية أي تلوث ضوضاء لأنها تحول ضوء الشمس إلى طاقة قابلة للاستخدام.
• بالإضافة إلى ذلك، لا يتطلب حصاد الطاقة الشمسية الكثير من الصيانة عن طريق تركيب الألواح الشمسية والألواح الشمسية.
  • ويمكن للمنشآت الكبيرة إنتاج الطاقة الشمسية بغض النظر عن الطقس، مشمسًا أم لا، مما يجعلها مصدرًا مستدامًا لتوليد الكهرباء.

أنظر أيضا: مشروع الطاقة الشمسية واستخداماته

لذا في النهاية تناول المقال الطاقة الشمسية وأهميتها للفرد، إضافة إلى كونها من أهم الطاقات لحماية البيئة.