استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء

يتوجه العالم الحديث الآن نحو استخدام الطاقة المتجددة، حيث تنبأ العلماء بنفاد مصادر الطاقة من النفظ والغاز وغيرها، بالإضافة إلى أنها غير دائمة فهي أيضا من أهم مسببات التلوث البيئي والمشاكل وعيوب البيئية. لهذا فإن مصادر الطاقة البديلة تحظى باهتمام الحكومات والعلماء بشكل كبير، مثل طاقة الرياح، وطاقة المحيطات والطاقة الشمسية وغيرها الكثير من مصادر الطاقة النظيفة. يمكن اعتبار الطاقة الشمسية من أهم أنواع الطاقة المتجددة، حيث إنها متوفرة بكثرة وفي أغلب فصول السنة، وتعرف الطاقة الشمسية بأنها الحرارة والضوء المنبعثان من الشمس والتي يمكن تسخيرها عن طريق أجهزة تكنولوجية حديثة في خدمة الإنسان. فيمكن استخدام الطاقة الشمسية بشكل مباشر في التسخين، أو يمكن تحويلها إلى طاقة حركية أو طاقة كهربائية.

يصل للغلاف الجوي يوميا ما يقارب 174 بيتا واط من الإشعاع الشمسي، ينعكس منها 30% ويدخل الباقي إلى الأرض حيث يتم امتصاصه من قبل المحيطات والبحار واليابسة. ويمكننا استغلال الإشعاع الشمسي في العديد من أمور الحياة المختلفة ومنها:

• تسخين المياه: يمكن استخدام أنظمة التسخين المختلفة والتي تعتمد على الإشعاع الشمسي في تسخين المياه وتزويدها للمنازل. حيث إنه بحسب بعض الدراسات يمكن توفير ما يقارب 60-70% من الماء الساخن والذي يصل إلى درجة حرارة 60 درجة مئوية للمنازل التي تقع في المناطق التي تكون فيها درجة الحرارة أقل من 40 درجة مئوية.
• تطبيقات التدفئة والتبريد والتهوية: حوالي 50% من الطاقة التي تستخدم في الأماكن السكنية تذهب من أجل التبريد والتدفئة والتهوية، لهذا فإن استخدام الطاقة الشمسية يمكن أن يوفر كميات كبيرة من الطاقة.
• معالجة المياه: وذلك لجعل المياه المالحة ومياه البحار والأنهار صالحة للشرب عن طريق استخدام التقطير الشمسي.
• الطهو: وذلك عن طريق استخدام ما يعرف بالطباخ الشمسي وهو جهاز يستخدم ضوء الشمس في تجفيف وبسترة وطهو الطعام.

من أكثر التطبيقات الشائعة لاستغلال الطاقة الشمسية هو استخدامها في توليد الطاقة الكهربائية عن طريق ما يعرف بالمحولات الفولتوضوئية (pv cells ). وتستخدم هذه المحولات لإمداد الأجهزة المختلفة بالطاقة الكهربائية، فيمكن استخدامها كعامل مساعد لإمداد المنازل بالطاقة، أو يمكن استخدامها لتوليد الطاقة الكهربائية بشكل كامل في المناطق التي لا تصل إليها الكهرباء عن طريق محطات كاملة مختصة بتوليد الطاقة الكهربائية من خلال الشمس.

تتطلب الطاقة الشمسية مصدرا داعما للإمداد بالطاقة، لهذا يمكن الاستعانة أيضا بمصادر أخرى للطاقة المتجددة مثل الرياح أو الأمواج، وهذا ما يعرف بالأنظمة الهجينة حيث إنها تستخدم أكثر من نوع واحد للطاقة. ويتم أيضا استخدام البطاريات لتخزين الطاقة المنتجة خلال النهار واستخدامها في أوقات لاحقة مثل أوقات الليل أو عند غياب الشمس.