مميزات الطاقة الشمسية واستخداماتها المتعددة

هل تعلم أن طاقة الشمس التي توفرها الأرض لساعة واحدة يمكن أن تلبي احتياجات الطاقة العالمية لمدة عام واحد؟ ومع ذلك ليست هذه هي المزية الوحيدة من مميزات الطاقة الشمسية، في هذا الموضوع نعطيك نظرة شاملة عن الطاقة الشمس.

مميزات الطاقة الشمسية

 مما لا شك فيه أن الشمس مصدر طاقة قوي، وعلى الرغم من أننا غير قادرين على جمع جزء صغير من هذه الطاقة، إلا أن تسخير هذه الطاقة عن طريق تركيب الألواح الشمسية يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا على الكوكب، في حين تم انتقادها على نطاق واسع لكونها مكلفة أو غير فعالة، أثبتت الطاقة الشمسية الآن أنها مفيدة للغاية – ليس فقط بالنسبة للبيئة ولكن أيضًا للاقتصاد الخاص، وبفضل منح الألواح الشمسية المتاحة، وكذلك الأسعار التنافسية الأكبر في السوق، أصبحت الطاقة الشمسية المصدر الرئيسي للطاقة لعدد متزايد قطاعات العمل، حتى أنه تم تحسين هذه التكنولوجيا بشكل كبير في السنوات الأخيرة، وتم استكمالها بأنظمة تخزين البطاريات الشمسية، مما أدى إلى تحويل الطاقة الشمسية إلى مصدر أكثر كفاءة للطاقة النظيفة، في هذه السطور نعرض عليكم أهم مميزات الطاقة الشمسية:

1. مصدر للطاقة المتجددة

من بين جميع مميزات الطاقة الشمسية، فإن أهم شيء هو أن الطاقة الشمسية هي مصدر طاقة متجددة حيث يمكن تسخيرها في جميع مناطق العالم وهي متاحة كل يوم، ولا يمكننا نفاد الطاقة الشمسية على عكس بعض مصادر الطاقة الأخرى، ستكون الطاقة الشمسية متاحة طالما أن لدينا الشمس، وبالتالي فإن ضوء الشمس سيكون متاحًا لنا لمدة 5 مليارات سنة على الأقل بحسب تقدير العلماء.

اقرأ أكتر عن مصادر الطاقة المتجددة والغير متجددة.

2. يقلل من فواتير الكهرباء

تقليل الفواتير من أهم مميزات الطاقة الشمسية وذلك نظرًا لأنك ستلبي بعض احتياجاتك من الطاقة بالكهرباء التي أنتجها نظامك الشمسي، فسوف تنخفض فواتير الطاقة الخاصة بك، يعتمد المبلغ الذي توفره على فاتورتك على حجم النظام الشمسي واستخدامك للكهرباء أو الحرارة. علاوة على ذلك، لن توفر فقط على فاتورة الكهرباء فحسب، بل هناك أيضًا إمكانية لتلقي مدفوعات الطاقة الفائضة التي تقوم بتصديرها إلى الشبكة، إذا قمت بتوليد كهرباء أكثر مما تستخدم (مع الأخذ في الاعتبار أن نظام الألواح الشمسية الخاص بك متصل بالشبكة).

3. تكاليف صيانة منخفضة

التكلفة القليلة من أهم مميزات الطاقة الشمسية، حيث لا تتطلب أنظمة الطاقة الشمسية عمومًا الكثير من الصيانة، ما عليك سوى ابقائها نظيفة نسبيًا لذا فإن تنظيفها عدة مرات سنويًا سيؤدي المهمة، ويمكنك دائمًا الاعتماد على شركات التنظيف المتخصصة لهذا التي تقدم هذه الخدمة بمبالغ يسيرة يتيسر على المعظم دفعها. توفر معظم الشركات المصنعة للألواح الشمسية الموثوقة ضمانًا لمدة 20-25 عامًا، أيضًا نظرًا لعدم وجود أجزاء متحركة لا يوجد تآكل وتمزق، عادة ما يكون العاكس هو الجزء الوحيد الذي يحتاج إلى التغيير بعد 5-10 سنوات لأنه يعمل باستمرار على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء وحرارة (الطاقة الشمسية الكهروضوئية مقابل الطاقة الشمسية الحرارية)، بصرف النظر عن العاكس تحتاج الكابلات أيضًا إلى الصيانة لضمان تشغيل نظام الطاقة الشمسية بأقصى كفاءة، لذا بعد تغطية التكلفة الأولية للنظام الشمسي يمكنك توقع إنفاق قليل جدًا على أعمال الصيانة والإصلاح.

4. تطوير التكنولوجيا السريع

من ضمن مميزات الطاقة الشمسية تتقدم التكنولوجيا في صناعة الطاقة الشمسية باستمرار وستزداد التحسينات في المستقبل يمكن أن تؤدي الابتكارات في فيزياء الكم وتقنية النانو إلى زيادة فعالية الألواح الشمسية ومضاعفة أو حتى ثلاثة أضعاف ، المدخلات الكهربائية لأنظمة الطاقة الشمسية.

5. استخدامات متعددة

يمكن استخدام الطاقة الشمسية لأغراض متنوعة، حيث يمكنك توليد الكهرباء (الخلايا الكهروضوئية) أو الحرارة (الطاقة الشمسية الحرارية)،كما يمكن استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء في المناطق التي لا تصل إلى شبكة الطاقة، وتقطير المياه في المناطق ذات إمدادات المياه النظيفة المحدودة وتشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء، يمكن أيضًا دمج الطاقة الشمسية في المواد المستخدمة في المباني، وسيأتي الحديث تفصيلًا عن استخدامات الطاقة الشمسية في ما بعد.

يمكنك التعرف عن أسعار غطاسات الطاقة الشمسية.

استخدامات الطاقة الشمسية

بعد عرض مميزات الطاقة الشمسية، وكما وضحنا أنها مفيدة لنا بطرق عديدة ومختلفة، حيث تخلق الشمس نوعين رئيسيين من الطاقة وهما الضوء والحرارة، ويمكن تسخيرهما للعديد من الأنشطة التي تتراوح من التركيب الضوئي في النباتات إلى توليد الكهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية (PV) إلى تسخين الماء والغذاء، لذلك في السطور القادمة نقدم لكم أهم سبعة استخدامات لضوء الشمس في حياتنا اليومية:

1. الكهرباء الشمسية

تعد الكهرباء الشمسية من أهم استخدامات الطاقة الشمسية التي اكتسبت الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة، مع انخفاض تكاليف الألواح الشمسية وزيادة وعي الناس بالفوائد المالية والبيئية للطاقة الشمسية، أصبحت الكهرباء الشمسية متاحة بشكل متزايد، في حين لا تزال نسبة صغيرة جدًا من الكهرباء المولدة في الولايات المتحدة (1.9 ٪ في عام 2017)، فإن الكهرباء الشمسية تنمو بسرعة (تضاعف ثلاث مرات تقريبًا على مدى ثلاث سنوات وأكثر + 40 ٪ مقارنة بعام 2016) وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية.

وعادة ما يتم تثبيت نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة على أسطح المنازل أو الشركات، حيث تقوم أنظمة الطاقة الشمسية هذه بتوليد الكهرباء لتعويض استخدام مالك العقار وإرسال أي إنتاج زائد إلى الشبكة الكهربائية.

يمكن للبطارية الشمسية الاتصال بنظام الطاقة الشمسية الخاص بك لتمكينك من استخدام الطاقة الشمسية بعد غروب الشمس أو تشغيل EV خلال الليل، أو توفير طاقة احتياطية أثناء حالات الطوارئ، وقد يختار بعض أصحاب المنازل الخروج تمامًا عن الشبكة باستخدام نظام الطاقة الشمسية والبطارية أو نظام الطاقة الشمسية والمولدات.

في بعض الحالات، قد يتم تركيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية على هيكل مجاور مثل حظيرة أو مثبتة على الأرض، ثم توصيلها بالعداد باستخدام كابلات تحت الأرض.

وتشمل الاستخدامات الأخرى للطاقة الشمسية مزارع الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق التي يمكنها توليد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مدن بأكملها، فتكنولوجيا الطاقة الشمسية الأكثر كفاءة هي الطاقة الشمسية المركزة (CSP) حيث  تستخدم مزرعة الطاقة الشمسية المركزة CSP مرايا لتعكس وتركز طاقة الشمس تجاه البرج أو جهاز استقبال آخر، لتوليد الحرارة التي يمكن أن تشغل التوربينات لتوليد الكهرباء.

يمكن تخزين هذه الطاقة الحرارية قبل تشغيل المولد، مما يجعلها مصدرًا أكثر مرونة للكهرباء من الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

2. تسخين المياه بالطاقة الشمسية

تمتد استخدامات الطاقة الشمسية إلى أنظمة تسخين المياه،

حيث تنتج معظم حلول تسخين المياه بالطاقة الشمسية ماء ساخنًا يتم استهلاكه داخل المنزل.

تستخدم سخانات المياه الشمسية خلية على السطح لامتصاص حرارة الشمس ونقلها إلى خزان المياه، وعادة ما يكون لسخانات المياه الشمسية عائد من خمس إلى عشر سنوات وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE).

تطبيق آخر للطاقة الشمسية، خاصة في جنوب وجنوب غرب الولايات المتحدة، هو تسخين حمامات السباحة، حيث يتم تدوير الماء إلى جامع حيث يتم تسخينه بواسطة ضوء الشمس ثم يتم ضخه مرة أخرى إلى حوض السباحة.

اقرأ المزيد عن أسعار السخان الشمسي وأفضل أنواعه.

3. التدفئة الشمسية

تشمل الاستخدامات النموذجية لأنظمة تسخين المساحات الشمسية تشغيل الأرضيات المشعة أو الاقتران بنظام الهواء الساخن القسري (FHA) لتدفئة المنزل، حيث يمكن أيضًا لتصميم المنزل الشمسي السلبي أن يسخن المنازل والشركات في الشتاء من خلال مراعاة وضع النوافذ واختيار المواد المستخدمة في المبنى.

4. التهوية الشمسية

يمكن لحلول التهوية الشمسية مثل مراوح العلية الشمسية أن تقلل من عبء التدفئة والتهوية وتكييف الهواء من خلال المساعدة على تبريد منزلك خلال فصل الصيف، قد يكون هذا خيارًا جيدًا إذا لم تكن قادرًا على تثبيت نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الذي يعوض استخدام الكهرباء في منزلك بالكامل.

تشمل التطبيقات التجارية والصناعية لحرارة العمليات الشمسية تقنيات التهوية الشمسية التي يمكنها تسخين هواء المبنى في المناخات الباردة، مما يقلل من تكاليف الطاقة.

5. الإضاءة الشمسية

أصبحت المصابيح الشمسية منتشرة في كل مكان ويمكن العثور عليها في كل مكان من المناظر الطبيعية المنزلية وأضواء الأمان إلى لافتات الطرق وأضواء الشوارع، تقنيات الإضاءة الشمسية لمنزلك غير مكلفة ومتوفرة بسهولة من التصاميم الأساسية إلى الراقية في كل مكان.

6. الطاقة الشمسية المحمولة

في عالمنا المتصل تكون الهواتف والأجهزة اللوحية معنا دائمًا حيث تنخفض طاقة البطارية غالبًا، يمكن لشواحن الطاقة الشمسية الكهروضوئية المحمولة إبقاء أجهزتنا الكهربائية الشخصية مشحونة أثناء التنقل، التكنولوجيا موجودة بالفعل لدمج الخلايا الشمسية في هواتفنا وهي في الساعات منذ السبعينيات حتى أن الباحثين في اليابان طوروا خلايا شمسية خفيفة الوزن ومقاومة للماء يمكن خياطتها في يوم من الأيام في ملابس لتشغيل أجهزتنا.

المراجع

fortum