الطبيعة

كيف تعمل الطاقة الشمسية

كيف تعمل الطاقة الشمسية

تعمل الطاقة الشمسية من خلال امتصاص الألواح الشمسية ضوء الشمس – معظم الطيف الضوئي، بالإضافة إلى نصف الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء – وتحويلها إلى طاقة كهربائية للاستفادة منها في المنازل أو أماكن العمل

أهمية الطاقة الشمسية

أهمية الطاقة الشمسية في وجود الحياة إنّ وجود الحياة على سطح الأرض وتأثير الطاقة الشمسية في ذلك يعدّ أهم المزايا التي توفرها الشمس للأرض وسكانها، فتساعد الطاقة الحرارية الواصلة من الشمس بالإبقاء على جوّ الأرض دافئاً، بينما يساعد الغلاف الجوي الذي يحيط بالأرض في حفظ هذه الطاقة بكميةٍ مناسبة. كما تعدّ الطاقة الشمسية عاملاً مهمّاً للحيوانات والنباتات على حدٍّ سواء، إذ إن عملية البناء الضوئي في النبات لا تتم إلا بوجود هذه الطاقة، والتي لولاها لما بقي الأكسجين الذي تتنفسه جميع الكائنات الحية على سطح الكوكب بنسبٍ متوازنة، فتقوم عملية البناء الضوئي بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين مرةً أخرى لتتمكن الكائنات الحية من تنفسه. أمّا الضوء الذي توفره أشعة الشمس فهل يمكن لك أن تتخيل الحياة على سطح الأرض من دون ذلك الضوء؟ وحتى الضوء الخافت الذي يصلنا في الليل من القمر يكون بفعل انعكاس أشعة الشمس على سطح القمر، فلولا ذلك الضوء لكانت الأرض ظلاماً دامساً، عدا عن أهمية الطاقة الشمسية في دورة المياه في الطبيعة كونها العامل الرئيسي في هذه الدورة وغيرها العديد. كما يتمّ بناء العديد من المواد اللازمة لبقاء الإنسان على قيد الحياة بفعل أشعة الشمس، كفيتامين د على سبيل المثال، والذي يعدّ ذا أهميةٍ كبيرةٍ في تمتع الإنسان بصحته. أهمية الطاقة الشمسية كطاقةٍ متجددة لقد بدأ الإنسان بالاستفادة من كلّ ما حوله منذ أن وجد على سطح الأرض، وكذلك الأمر بالنسبة للطاقة الشمسية التي أصبحت محطّ الأنظار في تطوير الإنسان حول الطاقة النظيفة والمتجددة، فمنذ الثورة الصناعية ازداد الطلب بشكلٍ هائلٍ على أشكال الطاقة المختلفة، وأصبح الوقود الأحفوري هو الخيار الأول لدى الإنسان، إلّا أنّ المضار الذي يشكله هذا الوقود وعدم ديمومته أدت إلى النظر إلى مصادر أخرى للطاقة فكانت الطاقة الشمسية أولى هذه المصادر، حيث إنها طاقة متجددة غير قابلةٍ للنضوب، كما أنها طاقة نظيفة. حتى لو نظرنا إلى أشكال الطاقة المتجددة الأخرى فسيكون أصلها الطاقة الشمسية، فتتكون طاقة الرياح على سبيل المثال بفعل الطاقة الشمسية، إذ إنّ أشعة الشمس تصل إلى المناطق المختلفة على سطح الأرض بكمياتٍ غير متساوية، فيتمّ تسخين خط الاستواء على سبيل المثال أكثر من القطبين، ممّا يسبب فروقاً في الضغط الجوي، ويسبب بالتالي حركة الرياح على سطح الأرض، فبهذا يكون السبب الرئيسي وراء حركة الرياح التي يتمّ استخدامها كطاقة متجددة هي الطاقة الشمسية. كذلك الأمر بالنسبة لاستخدام الأنهار والشلالات كمصدرٍ للطاقة المتجددة، إذ إنّ معظم الأنهار تستمر بالجريان نتيجة دورة المياه في الطبيعة وسقوط الأمطار في منابع الأنهار، وما كانت الأمطار لتحدث لو لم تبخرها أشعة الشمس في المقام الأول من على سطح الأرض.

فوائد الطاقة الشمسية

تعدّ الطاقة الشمسية من أهمّ مصادر الطاقة الطبيعيّة المتجددة التي لا تنتهي، أي غير القابلة للنفاد، والتي توجد إلى جانب كلٍّ من طاقة الرياح، والطاقة الكهرومائية وطاقة أمواج البحار، والكتلة الحيوية، حيث تتمثّل هذه الطاقة في انبعاث الأشعة الضوئية والحرارة من أشعة الشمس، وقد سخّر الإنسان هذه النعمة الإلهية لخدمته منذ القدم حتّى وقتنا الحاضر، وفيما يلي سنذكر أبرز فوائدها، وسلبياتها. فوائد الطاقة الشمسية للطاقة الشمسية فوائد عديدة، ومنها: تعد من أهم المصادر الطبيعيّة المستدامة، حيث يمكن استغلالها كأحد البدائل الطبيعيّة لتوليد الطاقة الكهربائية، وبالتالي يمكن الاستغناء بشكلٍ كامل عن شركات الكهرباء، والتوقف عن دفع الفواتير الكهربائية المُرهقة لميزانيات البشر والمنظمات. تستخدم كوقودٍ للسيارات، حيث ابتكر الإنسان السيارات التي تعمل وتسير على الشمس، بدلاً من استهلاك المشتقات النفطية، حيث يزيد ذلك تكلفة التنقل بين المناطق، مما يؤدي إلى تخفيف التلوث البيئي والدخان الناتج عن هذه المحروقات. تعد أنظمة التبريد والتسخين من أهمّ الطرق التي يمكن من خلالها استغلال هذه الطاقة، حيث توفر الماء الساخن طيلة الوقت، وذلك عن طريق وضع الألواح أو الأحواض الشمسية فوق أسطح المباني والمنازل في الأيام المُشمسة. تعدّ متوفرة بنسبةٍ عاليةٍ ولفتراتٍ طويلة، وتقلّل كمية الخطوط الموصولة بين المباني وانتشار الأعمدة في الطرقات. تمنع حدوث التلوث الناتج عن استخدام المولدات الصناعية للطاقة. تقي من التلوث الضوضائي، حيث لا ينتج عنها أي أصواتٍ مزعجة، كما أنها لا تسبب أضراراً بيئيةً أخرى. لا تحتاج إلى جهودٍ متواصلة في أعمال الصيانة والتركيب، حيث إنّ أنظمتها متينةٌ غير قابلةٍ للتلف السريع. تستخدم لتعقيم المياه وجعله صالحاً للشرب والاستهلاك البشري والزراعي.

تركيب طاقة شمسية

بـ 1500 جنيه فقط تستطيع بناء محطة طاقة شمسية فوق منزلك والتخلص من فواتير الكهرباء إلى الأبد

11 مترا فقط .. و1500 جنيه هو ما تحتاجه لبناء محطة طاقة شمسية على سطح منزلك، بشرط أن يكون مستويا، ولا يوجد ما يحجب الضوء عن الألواح الشمسية – سواء الأشجار أو المباني – وتتمتع المحطة بأقصى درجات الأمان، ولا توجد أي تهديدات لصحة الإنسان، فهى آمنة تماما، حيث يعلم الجميع أن الطاقة الشمسية هي شكل من أشكال الطاقة المتجددة والنظيفة، وهذا ما جعلها تكسب صفة الآمان البيئي كونها لا تلوث الجو كما أنّ التقنيات التي تستخدم فيها تعدّ بسيطة مقارنة مع مصادر طاقة أخرى، كما تساعد هذه الطاقة على تدفئة المنازل وتسخين المياه كما بالإمكان الاستفادة منها في تشغيل الأجهزة الكهربائية البسيطة .
ومن النماذج التى قامت بتطبيق هذه المحطة على سطح منزلها، أحد المواطنين بمدينة 6 أكتوبر ويدعى وليد بكار وهو أحد المستفيدين من مشروع “ابنى بيتك”، فبعد أن “ذاق الأمرين” من جهاز 6 أكتوبر، لمحاولة توصيل الكهرباء إلى منزله قرر تركيب ألواح الطاقة الشمسية فوق السطح لإنارة منزله.
وقال إنه عانى كثيرا من الروتين ومن بطء شركة كهرباء جنوب القاهرة فى مد الكابلات، فلم يجد أمامه سوى تركيب ألواح الطاقة الشمسية، ولهذا أخذ موافقة مهندس المعاينات على إدخال الكهرباء وتكاليفها المضاعفة، لكى يستكمل البناء، مشيرا إلى أن تكلفة توصيل الكهرباء تصل إلى 4 آلاف جنيه، بالإضافة إلى الفاتورة الشهرية التى تصل إلى 50 جنيهاً شهرياً أى 20 ألف جنيه خلال 20 عاماً، فى حين تصل تكلفة ألواح الطاقة الشمسية التى تنتج كيلو وات يومياً، ولمدة 20 سنة، إلى 1500 جنيه فقط
ولكنه أوضح أن المشكلة الوحيدة التى قابلته كانت تتمثل فى ارتفاع ثمن محولات تخزين الطاقة المتولدة لتخزين الكهرباء، مؤكداً أن الحكومات فى أوروبا تقوم بشراء الطاقة الشمسية من المواطنين مقابل توصيل الكهرباء مجاناً، كما أنها تمنحهم دعماً مادياً لشراء ألواح الطاقة الشمسية. ودعا “بكار” مجلس الشعب إلى مناقشة الموضوع وتوصيل الطاقة النظيفة للمدن الجديدة قبل أن تتحول إلى مناطق عشوائية وبيوت مهجورة.

من جانبه أكد المهندس محمد شاكر وزير الكهرباء والطاقة المتجددة، أن استخدام الطاقة الشمسية هو دعم وانتشار لاستخدام الخلايا الشمسية الصغيرة التي يتم تركيبها بالمباني السكنية والتجارية والمباني العامة والفنادق والمنشآت الصناعية، كما يعد عاملا محفزا لانتشار استخدام محطات الطاقة الشمسية الصغيرة المرتبطة بالشبكة وتطوير سوق إنتاج نظم الخلايا الشمسية وتسهيل تركيبها.
وأوضح أن عام 2022 سوف يشهد انتشار تركيب واستخدام محطات الطاقة الشمسية فى مصر لأنها الأرخص والاوفر لنصل لنسبة 20% طاقة متجددة.
كما أكد الدكتور محمد الخياط، رئيس هيئة الطاقة الجديدة والمتجددة أن بناء محطة إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية بطاقة 5 كليو وات وتتضمن التكلفة شاملة ضمان سنتين لبعض المكونات و10 سنوات لمكونات أخرى وصيانة مجانية لمدة سنتين، ويبلغ العمر الافتراضي للمحطة 25 عاما، ويصل إنتاجها 1110 كليو وات شهريا، وتقتصر عمليات الصيانة لتلك المحطات على غسيل الألواح الشمسية بالمياه مرة واحدة أسبوعيا لتنظيفها من الأتربة، بالإضافة إلى تغيير جزء من المحطة كل 8 سنوات بتكلفة 1800 جنيه.
وحول التيسيرات المقترحة لتشجيع المواطنين للاستثمار في مجال توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية أوضح الخياط أنه من المقرر تأسيس شركة متخصصة لتمويل إنشاء المحطات الشمسية، على أن يتحمل المواطن فقط نحو 20 ألف جنيه من تكلفة إنتاج المحطة، ويتم تمويل باقي التكلفة عبر “الشركة”، مقابل المشاركة في الأرباح.
جدير بالذكر أن الدكتور محمد شاكر وزير الكهرباء أعلن أن سعر الطاقة الشمسية بالنسبة للاستهلاك المنزلي تقدر بـ 84.8 قرشا لكل كيلو وات في الساعة، ومن 200 إلى 500 كيلو وات بسعر 97.3 قرشا لكل كيلو وات / ساعة، ومن 500 كيلو وات حتى 20 ميجاوات بسعر 13.6 سنت دولار لكل كيلو وات في الساعة، أي ما يعادل 97.3 قرشا كل كيلو وات / ساعة، ومن 20 ميجا وات حتى 50 ميجاوات بسعر 14.34 سنت دولار لكل كيلو وات / ساعة بما يعادل 102.5 قرش.

استخدامات الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

يتم توليد الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية بطريقتين، وهما كالآتي: الطاقة الضوئية: المستخدمة منذ 30 عاماً، والتي تعتمد على وجود خلايا كهروضوئية مكونة من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى، وهي أشباه موصلات مربعة الشكل، وعندما تصلها أشعة الشمس تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلية بإطلاق إلكترون يولد تياراً كهربائياً يمكنه أن يمد بناءاً كاملاً بالطاقة. الطاقة الحرارية: وهي التقنية التقليدية التي تستخدم فيها عاكسات تركز أشعة الشمس لتكوين البخار لتشغيل المولدات الكهربائية، ومن الجدير بالذكر أنه تنتشر في الأسواق تقنيتان تعتمدان على الطاقة الحرارية، وهما كالآتي: استغلال حرارة أشعة الشمس لتسخين غاز الهيليوم أو غاز الهيدروجين أو الصوديوم السائل لتكوين غاز مضغوط أو بخار لتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء. توجيه مرايا تعكس أشعة الشمس إلى برج كبير بداخله سوائل، تتحول إلى بخار يدفع التوربينات وبالتالي توليد الكهرباء. مشروع حديث لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية نظراً لارتفاع تكاليف الأبراج والأنابيب والمضخات، وتكاليف التركيب والتشغيل، ولأن ثبات الدرجات بين الحار والبارد هو عقبة أمام جميع المواد، إضافةً للحاجة إلى نظام تخزين الحرارة عند غياب الشمس، جميع هذه الأسباب دفعت أستاذ الهندسة الميكانيكية ألكسندر سكوم (Alexander Slocum) وفريق متعدد التخصصات إلى تصميم جهاز متطور يحل هذه المشكلة، ومن أهم مزايا هذا الاختراع: الجهاز هو عبارة عن خزان كبير يحتوي على ملح مصهور، حيث إن الملح له قدرة على تحمل درجات حرارة عالية جداً بالإضافة لقدرته الكبيرة على امتصاص الحرارة. تثبيت جهاز (Heliostat)؛ على أحد القمم والذي يركز أشعة الشمس مباشرة على الملح داخل الخزان من خلال فتحة صغيرة فيه. تتوزع الحرارة في كامل الخزان بسبب حمل الملح المصهور للحرارة. عند توليد الطاقة يقشط الملح الساخن من أعلى الخزان ويمرَّر عبر مولد بخار، أما الملح البارد والمنصهر فيرجع إلى أسفل الخزان. عند غياب أشعة الشمس أو في المساء تغلق فتحات الخزان لتقليل فقدان الحرارة.

الطاقة الشمسية في مصر

تعد الطاقة الشمسية أهم مصدر حميد للطاقة على الكرة الأرضية ورغم أن فيض الإشعاع الشمسي خارج المجال الجوي للكرة الأرضية يصل إلى 1376 كيلووات/متر مربع فإنه ينخفض إلى حوالي 1 كيلووات/متر مربع على سطح الأرض في وقت الظهيرة في يوم صحو، حيث تكون الأشعة الشمسية عمودية على سطح الأرض، وتنخفض عن ذلك بقية ساعات النهار. كما تُخفض السحب الطاقة الشمسية الساقطة على سطح الأرض. وعلى هذا فإنه توجد صعوبتين أساسيتين في الاستفادة من الطاقة الشمسية الأولي؛

هي انخفاض كثافة الطاقة
تغير كمية الطاقة التي يمكن الاستفادة بها.
يتكون الإشعاع الشمسي الكلي (بالإنجليزية: Global Solar Radiation)‏ الذي يصل الكرة الأرضية من مركبتين؛ الأولى هي الإشعاع المباشر (بالإنجليزية: Direct Radiation)‏ الصادر عن الشمس نفسها وهذه المركبة يمكن تركيزها بواسطة العدسات أو المرايا التي يمكن أن تُصمم بحيث تتبع مسار الشمس تتبعاً كاملاً على مدار العام، أو تكون ذات ميل ثابت يمكن تغييره دورياً على حسب فصول السنة. أما المركبة الثانية فهي الإشعاع المتشتت (بالإنجليزية: Diffuse Radiation)‏ ومصدره القبة السماوية وهذه المركبة لا يمكن تركيزها وحينما تكون السماء صافية فإن هذه المركبة تمثل حوالي 15% من الإشعاع الكلي ولكن نسبتها تزيد عن ذلك في المناطق التي تغطيها السحب.

يمكن الاستفادة من الطاقة الشمسية عن طريق المنظومات الحرارية التي تجمع الإشعاع الشمسي لرفع درجة حرارة مائع ما (عادة الماء) أو عن طريق المنظومات الضوئية التي تحول ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربية. وتحدد درجة الحرارة المطلوبة نوع المنظومة الحرارية ففي التطبيقات التي تحتاج لدرجة حرارة منخفضة مثل تطبيقات تسخين المياه والهواء يمكن استخدام المجمعات المسطحة التي تستفيد من الإشعاع الشمسي الكلي أما في التطبيقات التي تحتاج إلى درجات حرارة متوسطة أو عالية مثل توليد الكهرباء فتستخدم المركزات (مرايا مقعرة) التي تعتمد على الإشعاع المباشر. مما تقدم يتبين أهمية معرفة خصائص الإشعاع الشمسي والعوامل الأخرى المرتبطة به في الموقع المزمع إقامة منظومة لتحويل الطاقة الشمسية به وهي قيم الإشعاع الشمسي الكلي ومركبتيه المباشرة والمشتتة على مدار العام فلا تكفي المتوسطات السنوية لتصميم منظومة اقتصادية وذات كفاءة للطاقة الشمسية. ونظراً لتغير نمط (بالإنجليزية: Profile)‏ الإشعاع اليومي والشهري والفصلي من عام إلى آخر، فإن القياسات يجب أن تكون مستمرة للوصول إلى ما يسمى بالسنة الجوية النمطية (بالإنجليزية: Typical Meterological Year)‏ لاستخدامها في تصميم منظومات الطاقة الشمسية.

الإمكانات الكامنة
تقع مصر جغرافياً بين خطي عرض 22 و31,5 شمالاً، وبهذا فإن مصر تعتبر في قلب الحزام الشمسي العالمي، وبذلك فإنها تعد من أغنى دول العالم بالطاقة الشمسية. وقد قامت وزارة الكهرباء والطاقة بإجراء العديد من الدراسات لتحديد خصائص الإشعاع في مصر، أسفرت عن تحديث البيانات المتوافرة من محطة الأرصاد الجوية وإضافة بعض المحطات الجديدة ومعدات القياس المتطورة، وقد نتج عن ذلك إعداد أطلس للطاقة الشمسية في مصر ويوضح الجدول التالي المتوسطات الشهرية لساعات سطوع الشمس في مواقع محطات الرصد بمصر.

تتلقى معظم أنحاء البلاد بداية من القاهرة وحتى أقصى الجنوب إشعاعاً يتجاوز 6 كيلووات. ساعة/متر مربع/يوم، وتقل الأيام التي تظهر فيها السحب أغلب ساعات النهار عن 20 يوم في العام، ويتزايد الإشعاع الكلي من الشمال للجنوب حيث تبلغ قيمته 5 كيلووات. ساعة/متر مربع/يوم بالقرب من الساحل الشمالي وتزيد عن 7كيلووات. ساعة/متر مربع/يوم أقصى جنوب مصر.
تتلقى معظم أنحاء البلاد من القاهرة وحتى أقصى الجنوب إشعاعاً شمسياً مباشراً يتجاوز 7 كيلووات. ساعة/متر مربع/يوم، بينما يصل عدد ساعات سطوع الشمس إلى ما يتجاوز 4000 ساعة سنوياً. وتعد هذه الأرقام من أعلى المعدلات في العالم.
تصل قيمة الإشعاع الشمسي المتشتت إلى أعلى قيمة في أقصى شمال مصر حيث تتجاوز 2 كيلووات. ساعة/متر مربع/يوم أي ما يصل إلى 40% من قيمة الإشعاع الشمسي هناك. وهو أمر لا يمكن إغفاله عند إقامة منظومات شمسية في هذه المناطق، بينما ينخفض الإشعاع المشتت إلى حوالي 20% فقط في أقصى الجنوب.
يتراوح المتوسط السنوي لعدد ساعات سطوع الشمس في اليوم ما بين 9 ساعات إلى ما يقرب من 11 ساعة في جنوب مصر الصحراوي، وتزيد ساعات سطوع الشمس على 3600 ساعة سنوياً في معظم أنحاء مصر.
تصل كمية الإشعاع الساقط على مجمل مساحة مصر إلى ما يزيد على 6 تريليون كيلووات. ساعة يومياً أي ما يزيد على 100 ضعف الطاقة الكهربية المولدة خلال عام 1996/1997 بأكمله. ولا يعني هذا أنه يمكن أن تكون معظم الكهرباء المولدة في المستقبل من الطاقة الشمسية بسبب بعض الصعوبات.

الطاقة الشمسية الحرارية
تشمل التطبيقات الحالية للطاقة الشمسية الحرارية التسخين الشمسي للأغراض المنزلية والعامة مثل المستشفيات والمعسكرات والتسخين الشمسي للماء والهواء في العمليات الصناعية لدرجات الحرارة المنخفضة والمتوسطة. وأخيراً، استخدام الطاقة الشمسية الحرارية لتوليد الكهرباء وسوف يتم شرح الاستغلال الحالي في كل من هذه التطبيقات.

التسخين الشمسي في العمليات الصناعية
تستهلك بعض القطاعات الصناعية كميات كبيرة من الحرارة في الدرجات المتوسطة والمنخفضة وعلى رأسها صناعة الغزل والنسيج، والصناعات الغذائية، والصناعات الكيماوية والدوائية، والصناعات المعدنية، والصناعات الحرارية مثل صناعة الطوب الحراري. وقد تم تنفيذ مشروعين رياديين لاستخدام التسخين الشمسي في العمليات الصناعية في مصر، أحدهما في قطاع الصناعات الغذائية بأحد المجازر الآلية للدجاج، والآخر في قطاع الغزل والنسيج وهو مصنع “مصر-حلوان للغزل والنسيج”.

ينتج مشروع المجزر الآلي 28 متر مكعب/يوم من المياه الساخنة التي تتراوح درجة حرارتها بين 50-60 درجة مئوية. ويتضمن منظومة لاسترجاع الحرارة المفقودة في المجزر ويوفر حوالي 345 طن بترول مكافئ سنوياً. أما مشروع “مصر-حلوان للغزل والنسيج فينتج 48 متر مكعب في اليوم من المياه الساخنة التي تتراوح درجة حرارتها من 65-75 درجة مئوية ويتضمن أيضاً منظومة لاسترجاع الحرارة المفقودة بالمصنع ويوفر حوالي 1450 طن بترول مكافئ سنوياً.

التسخين الشمسي للأغراض المنزلية والعامة
يُقدر عدد سخانات المياه الشمسية المركبة في عام 2005

بحوالي 200 ألف وحدة نمطية سعة كل منها 150 لتر من المياه الساخنة وتبلغ مساحة المجمع الشمسي السطحي لكل منها حوالي 2 مترمربع أي مجموع مساحات هذه الوحدات السطحية يبلغ حوالي 400 ألف متر مربع تساهم في توفير حوالي 80 ألف طن بترول مكافئ سنوياً وبذلك فإته يوجد سخان شمسي واحد لكل 620 فرد، ويبلغ نصيب الفرد أقل من 0.24 لتر من المياه الساخنة بالطاقة الشمسية وهو رقم يقل كثيراً عن الإمكانات المتاحة لمصر.
ومن أهم العوامل التي أدت إلى قلة استخدام السخانات الشمسية مقارنة بالسخانات الأخرى المركبة في المنازل، والتي تعمل بالغاز والكهرباء هو ارتفاع التكلفة الاستثمارية. فالسخان الشمسي النمطي يصل إلى ضعف أو ثلاثة أضعاف ثمن سخان الغاز أو السخان الكهربي المناظر.

ورغم أن تكلفة التشغيل للسخانات منخفضة حيث لا تحتاج إلى وقود أو كهرباء لتشغيلها، وتقتصر تكلفة التشغيل على بعض الصيانات البسيطة، إلا أن التكلفة الإستثمارية تعتبر مرتفعة بالنسبة للمستهلك العادي نظراً لضعف القدرة الشرائية بالنسبة لعامة الشعب المصري، الأمر الذي يجعل المستهلك يفضل شراء السخانات الأخرى الأقل تكلفة على أن يتحمل تكلفة تشغيل شهرية أكبر.

استخدام الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء
تعتمد منظومات التوليد الشمسي الحراري والكهرباء على تجميع الإشعاع الشمسي المباشر ثم تركيز الإشعاع المركز إلى طاقة حرارية تنقل إلى منظومة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربية. وعد تكنولوجيا مركزات القطع المكافئ الاسطواني أكثر التكنولوجيات تطوراً، وتم تجربتها عدة مرات على المستوى العالمي، وتستخدم حالياً بالارتباط مع الدورة المركبة التي تعمل بالغاز الطبيعي. وتتراوح مساهمة الطاقة الشمسية حالياً في هذا النوع من الوحدات من 15-18%.

خططت وزارة الكهرباء والطاقة لبناء محطات ريادية لتوليد الكهرباء في الكريمات قدرتها 140-150 ميجاوات تعمل بالطاقة الشمسية والغاز الطبيعي. وتستهدف الوزارة أن تصل القدرة المركبة إلى 6800 ميجاوات بحلول 2017 تنتج 41 تيراوات. ساعة سنوياً. ويوضح الجدول التالي برنامج إدخال هذه المحطات، وتبدو هذه الرقام غلى قدر كبير من التفاؤل وعلى الأخص في ضوء التمويل المطلوب والذي يفترض أن يساهم فيه القطاع الخاص بنظام الـBOOT والجهات الدولية المعنية بالحفاظ على البيئة مثل مرفق البيئة العالمي (بالإنجليزية: Global Environmental Facility)‏ الذي يمول الفرق بين تكلفة أرخص بديل لتوليد الكهرباء وتكلفة بديل استخدام الطاقة الشمسية بمنحة لا ترد للمحطة الأولى فقط (في حالة مصر محطة الكريمات المشار إليها). وسوف تلعب السياسات الدولية إزاء البيئة مثل آلية التنمية النظيفة(بالإنجليزية: Clean Development Mechanism)‏، والإلتزام الدولي بدعم استخدام الطاقة المتجددة دوراً هاماً.

كيفية عمل الطاقة الشمسية للمنازل؟

تعد الطاقة الشمسية أكثر مصادر الطاقة المتجددة وفرة، حيث يصيب الأرض في كل لحظة أكثر من 173 ألف تيراواط.

التوجه العالمي نحو مصادر الطاقة البديلة زاد من الاعتماد على الألواح الشمسية كمصدر للطاقة.

تتكون الألواح الشمسية من خلايا ضوئية تحول ضوء الشمس الساقط عليها إلى تيار كهربائي مستمر. هذه الطاقة ترسل إلى بطاريات شحن تخزنها.

الأجهزة المنزلية تعمل بالتيار المتردد، ولذا يضم النظام محولاً للتيار يحول ما أنتجته الألواح الشمسية من تيار مباشر إلى تيار متردد.

وفي حالة امتلأت البطارية بالطاقة، تغلق قطعة تعرف بمنظم الشحن، منعاً لتلف البطارية ويذهب المتبقي من أشعة الشمس دون أن يستغل.

بعض الدول توفر نظاماً آخر يعرف بالنظام المزدوج أو العمومي. هذا النظام يستغني عن البطارية ومنظم الشحن ويوصل النظام في المنزل بشبكة الكهرباء العمومية، ليرسل إليها الفائض من الكهرباء. بمعنى آخر يصبح صاحب المنزل وكأنه يبيع الفائض من الطاقة التي أنتجها منزله لمصلحة الكهرباء.

هذا النوع من الأنظمة يتطلب عدادات خاصة وأنظمة تشغيل خاصة في مصالح الكهرباء لا تزال معظم الدول العربية لا توفرها.

تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية pdf

لتحميل الملف اضغط هنا

بحث عن الطاقة الشمسية pdf

لتحميل الملف اضفط هنا

 

السابق
تعد عربة الحديقة رافعة من النوع
التالي
كيف يحدث المد والجزر

اترك تعليقاً