تطبيقات الطاقة الشمسية (الفولت ضوئية)

تطبيقات الطاقة الشمسية (الفولت ضوئية)

نظراً للتلوّث الكبير الذي يحصل في العُقود الأخيرة للبيئة في مُعظم أنحاء الأرض، وللآثار الخطيرة لهذا التلوّث على حياة الإنسان على سطح الأرض وما عليه من بيئات طبيعيّة، بدأت الدّول المُتقدّمة بالبحث منذ زمنٍ عن مصادر بديلة للطّاقة تكون نظيفة وصديقة للبيئة، بحيثُ لا تُسبّب أثراً سلبيّاً طويلَ الأمد عليها. فالآثار المُضِرّة لمصادر الوقود على البيئة أصبحت مُنتشرة جداً، والتي من مصادرها الدّيزل والبنزين والمُشتقّات النفطيّة الأُخرى، وهذا ما دعى العلماء إلى استخدام المَصادر الطبيعيّة لإنتاج الطّاقة حِفاظاً على البيئة.

ومن هذه المصادر والتي تتوفر على مدار السّاعة الطّاقة الشمسيّة؛ فقد قام العلماء باختراع ما يُسمى بـ(الخلايا الشمسيّة) لإنتاج الطّاقة الكهربائيّة بالاعتماد على أشعّة الشّمس وحدها.

إن أفضل التقنيات الواعدة هي التي تسخر طاقة الشمس حيث يعتبر التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلي طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية تقنية جديدة ومتطورة وهو صناعة إستراتيجية باعتبارها مصدراً للطاقة فى المستقبل و سيكون له الأثر الأكبر في المحافظة على مصادر الطاقة التقليدية بالاضافة الى أنه مصدر مجاني ونظيف للطاقة ولا ينتج منه أى مخلفات أو أخطار.

أولاً ما هي الألواح او الخلايا الشمسية (الفولت ضوئية )

الخليَّة الشمسيّة هي عبارةٌ عن آلةٍ وظيفتُها تحويل الطّاقة الموجودة في أشعّة الضّوء إلى طاقة كهربائية يُمكن استخدامها بإمداد المُدن والمُنشآت الصناعيّة بما تحتاجُه. وتتمُّ صناعة الغالبيّة العُظمى من الخلايا الشمسيّة في الوقت الحالي من عُنصر السّيليكون، ويتمُّ تعديلُ المواد الدّاخلة في تركيبها باستمرارٍ لزيادة كفاءتها (قُدرتها على إنتاج الطّاقة بالنّسبة لمساحتها)، وكذلك تخفيض تكاليفَ صناعتها وتوزيعها. ومن أهمِّ الميزات التي تُفرّق الخلايا الشمسيّة عن غيرِها هي مخازن الطّاقة، مثلَ البطاريّات، وخلايا الوقود الأحفوريّ؛ أنَّها لا تجري في داخلها أيّ تفاعلاتٍ كيميائية، وهي لا تحتاجُ إلى أيّ كميّة من الوقود لتكونَ قادرةً على إنتاج الكهرباء، ممَّا يجعُلها صديقة جدّاً للبيئة، وعدا عن كلِّ ذلك فهي تتميَّزُ عن المُولّدات الكهربائية بعدمِ حاجتها لأيّ أجزاءٍ ميكانيكيّة مُتحرّكة أو لإصدار الضَّجيج.

فكرة عمل الخلايا الشمسيّة

يقوم مبدأ عمل الخلايا الشمسيّة على امتصاص أشعة الشّمس وتحويل الطّاقة الشمسيّة إلى طاقة كهربائيّة تُمكّن الاستفادة منها عبر هذه العمليّة، وفي هذه الحالة تكون الشّمس قد أدَّت دور المُولِّدات الكهربائيّة؛ وتقوم الألواح الشمسيّة باستقطاب هذه الطّاقة. ويحتوي كل لوح من ألواح الطّاقة الشمسيّة على مجموعة من الصّفوف، وكلّ صفّ يحتوي على خلايا شمسيّة، ويتمُّ تجميع هذه الألواح في مصفوفاتٍ كبيرة جدّاً لتشكيل المحطَّات الشمسيّة التي تمدُّ المُدُن والمَصانع بالطّاقة في العديد من أنحاء العالَم. الخليَّة الشمسيّة عبارةٌ عن أداةٍ شبه مُوصلة ذات بناءٍ بسيط، وظيفتُها تحويل الفُوتونات الموجودة في أشعّة الضّوء إلى أشكالٍ من الطّاقة يستطيعُ الإنسان الاستفادة منها، والطّريقة الأساسيّة للقيام بهذا التّحويل هي السَّماحُ للخليَّة الشمسيّة بامتصاص الفُوتونات وإسقاطِها على سطحِ كريستاليّ مُكوَّنٍ من أحد العناصر الكيميائيّة. ويُعتَبر السّيليكون العُنصر الأكثر رواجاً لاستعماله في هذه الوظيفة بسبب امتلاكه خواصّاً مُشتركةً ما بين المعادن (المُوصلة للكهرباء) والعوازل (المانعة للكهرباء)، وبالتّالي يُؤدّي دوراً جوهريّاً في تكوين الخليَّة.

ولقد استطاعت العديد من الشركات المنتجة لألواح الطاقة الشمسية( الفولت ضوئية Photovoltaic) في السنوات القليلة الماضية تطوير أنواع وأنظمة الطاقة الشمسية بشكل كبير مما جعلها أحدى الحلول الاقتصادية من الماضي وأكثر كفاءة وأعلي جودة.

محطات الطاقة الشمسية(الفولت ضوئية photovoltaic):

وهي عبارة عن مشاريع ضخمة تقوم بها الدول أو المؤسسات لتوفير جزء كبير من احتياجاتها للكهرباء عن طريق انشاء محطات ضخمة لتوليد الطاقة الكهربية من الألواح الشمسية كبديل نظيف وآمن بدلاً من محطات توليد الطاقة بالوقود الحفري كالفحم والبترول والغاز الطبيعي ولعل ما تم انشاؤه من محطات بدولة الأمارات العربية المتحدة أحدى أكبر الأمثلة على ذلك.

توفير الطاقة اللازمة للأبراج والمباني العملاقة:

ولعل اكبر تطبيق علي ذلك هو ما رأيناه في مدينة ريو دي جانيرو البرازيلية والتي قامت فيها الدورة الأوليمبية عام 2016 في برج تم انشائه بالاعتماد علي الطاقة الشمسية كمصدر رئيسي للكهرباء التي تم استهلاكها أثناء الدورة الأوليمبية.

تطبيقات الطاقة الشمسية الضوئية في المنازل (الألواح الشمسية على أسطح المنازل)

وهو نظام انتشر كثيراً في الآونة الأخيرة بعد أن تطورت بشكل كبير كفاءة الألواح الشمسية وأيضا البطاريات الشمسية ويوجد منها العديد من الأشكال والأحجام ويوجد ايضاً العديد من شركات الطاقة الشمسية التي تم توفرها في الشرق الأوسط.

تطبيقات الطاقة الشمسية لرفع المياه ( طلمبات الطاقة الشمسية )

هو واحد من الحلول المفيدة جداً وخاصة في الأماكن النائية التي لا يتوفر بها كهرباء فبدلاً من المولد الكهربي الذي يعمل بالوقود لرفع المياه ، يمكن تدوير طلمبات رفع المياه باستخدام الكهرباء المنتجة بالألواح الشمسية.

كما أنه يوجد العديد من التطبيقات المحمولة والتي تعمل بالطاقة الشمسية كالأنظمة المتكاملة والتي تستخدم لتوليد الكهرباء في رحلات السفاري والمعسكرات وأيضاً يوجد شواحن محمولة لشحن الموبايل خارج المنزل وتعمل بالطاقة الشمسية او كشاف محمول يعمل بالطاقة الشمسية أو ساعات وآلات حسابية تعمل بالطاقة الشمسية وغيرها من التطبيقات العديدة والمتنوعة .

من المهم ان تبدأ الدول العربية في التفكير جدياً بالتقدم في تطوير انتاج هذه الطاقة. ولدى مصر والاردن القليل من المناطق التجريبية لاستخدام الطاقة الشمسية وهناك بعض التجارب القليلة في في لبنان ولكن الشمس التي تتمتع بها هذه الدول تستحق اهتماماً كبيراً لتوفير الطاقة الكهربائية مستقبلاً.