 01.09.13 16:25 | التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلى طاقة كهربائيةرقم المشاركة : ( 1 ) |
نائب المدير
 إحصائيةالعضو |  |  | | العمر : 38 | | عدد المساهمات : 21275 | | نقاط : 143160 | | 2 |
|
| موضوع: التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلى طاقة كهربائية التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلى طاقة كهربائيةالتحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلى طاقة كهربائية
الخلايا الشمسية.. آمال وآلام
الخلايا الشمسية.. آمال وآلام
تعتبر التقانات التي تسخر طاقة الشمس من أكثر التقانات الواعدة، حيث يعتبر التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلى طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية تقانة جديدة ومتطورة، وهو صناعة استراتيجية باعتبارها مصدراً طاقوياً مستقبلياً، سيكون له الأثر الأكبر في المحافظة على مصادر الطاقة التقليدية، على اعتبار أن مصدر طاقته مجاني، ولا ينضب، ونظيف، ودون مخلفات أو أخطار.
تعريف الخلايا الشمسية
إن الخلايا الشمسية عبارة عن محولات فولتوضوئية، تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلى كهرباء. لقد تم تطوير تقانات كثيرة لإنتاج الخلايا الشمسية عبر عمليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربائية على شكلٍ متكاثف ذاتي الآلية أو عالي الآلية، كما تم إنماء مواد مختلفة من أشباه الموصلات لتصنيع الخلايا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون، أو على هيئة مركبات من المواد الواعدة لصناعة الفولتوضوئيات.
توّلد الخلايا الشمسية قدرة كهربائية عندما تتعرض لضوء الشمس حيث الضوئيات "الفوتونات"، والتي يحمل كل منها كماً طاقوياً محدداً يكسب الالكترونات الحرة طاقة تجعلها تهتز حرارياً وتكسر الرابط الذري بالمادة الشبه موصلة، ويتم تحرير الشحنات وإنتاج أزواج من الإلكترون في الفراغ. تنطلق بعد ذلك حاملات الشحنة هذه، متوجهة نحو وصلة الثنائي متنقلة بين نطاقي التوصيل والتكافؤ عبر الفجوة الطاقوية، وتتجمع عند السطح الأمامي والخلفي للخلية محدثة سريان كهربائي مستمر عند توصيل الخلية بمحمل كهربائي، وتبلغ القدرة الكهربائية المنتجة للخلية الشمسية عادةً وات واحد.
إن لاستعمال الطاقة البديلة مردودين هامين، أولهما جعل فترة استعمال الطاقة النفطية طويلة، وثانيهما تطوير مصدر آخر للطاقة إضافة إلى مصدر النفط الحالي
استثمارات الطاقة الشمسية في الوطن العربي:
يدرك العاملون في مجال الطاقة أن الأراضي العربية هي من أغنى مناطق العالم بالطاقة الشمسية، ويتبين ذلك بالمقارنة مع بعض دول العالم الأخرى. ولو أخذنا متوسط ما يصل الأرض العربية من طاقة شمسية وهو 5 كيلو واط - ساعة / م2 في اليوم، وافترضنا أن الخلايا الشمسية تعمل بمعامل تحويل 5%، وقمنا بوضع هذه الخلايا الشمسية على مساحة 16000 كم2 في صحراء العراق الغربية "وهذه المساحة تعادل مساحة الكويت تقريبا"، لأصبح بإمكاننا توليد طاقة كهربائية تساوي 4 مليون ميجا واط - ساعة في اليوم، أي ما يزيد عن خمسة أضعاف ما نحتاجه اليوم، وفي فترة الاستهلاك القصوى. ومن الآمال المعقودة على استعمالات الطاقة الشمسية في البلاد العربية نذكر:
*- تسخين المياه، والتدفئة، وتسخين برك السباحة بوساطة الطاقة الشمسية.
*- تعتبر الطاقة الشمسية أفضل وسيلة للتبريد، حيث أنه كلما زاد الإشعاع الشمسي، كلما حصلنا على التبريد. وكلما كانت أجهزة التبريد الشمسي أكثر كفاءة. ولكن تكلفة التبريد الشمسي تكون أعلى من السعر الحالي للتبريد من ثلاث إلى خمس أضعاف كلفته الاعتيادية، ويعود السبب في ذلك، إلى ارتفاع كلفة مواد التبريد الشمسي ومعدات تجميع الحرارة، وتوليد الكهرباء.
إننا عندما نستعرض البحث والتطبيقات الجارية على الطاقة الشمسية في الوطن العربي، يتبين لنا، أن استعمال السخانات الشمسية أصبح شيئاً مألوفاً في بعض البلدان العربية، بينما بقيت صناعة الخلايا بصورة تجارية متأخرة في جميع البلدان العربية بسبب كلفة الإنشاء الأولية، واتباع سياسة التأمل القائلة "يجب الانتظار ريثما تنخفض الكلفة"!.
تعتبر تكلفة المواد الأولية لأجهزة الطاقة الشمسية أهم عائق يحول دون استعمالها، بالإضافة إلى المساحة الكبيرة المطلوبة لوضع هذه الأجهزة. وبالرغم من ذلك، هناك بعض الاستعمالات للطاقة الشمسية تعتبر اقتصادية في الوقت الحاضر، منها تسخين المياهص وبعض الاستعمالات في المناطق النائية مثل توليد الكهرباء، وضخ وتحلية المياه، والإشارات الضوئية، والبث اللاسلكي... وغيرها.
آلام استغلال الطاقة الشمسية في الوطن العربي
إن أهم مشكلة تواجه الباحثين في مجالات استعمال الطاقة الشمسية هي وجود الغبار ومحاولة تنظيف أجهزة الطاقة الشمسية منه، وقد برهنت البحوث الجارية حول هذا الموضوع أن أكثر من 50% من فعالية الطاقة الشمسية تفقد في حالة عدم تنظيف الجهاز المستقبل لأشعة الشمس.
أما المشكلة الثانية، فهي خزن الطاقة الشمسية والاستفادة منها أثناء الليل، أو الأيام الغائمة، أو الأيام المغبرة، ويعتمد خزن الطاقة الشمسية على طبيعة وكمية الطاقة الشمسية، ونوع الاستعمال، وفترة الاستعمال، بالإضافة إلى التكلفة الإجمالية لطريقة التخزين. ويعتبر موضوع تخزين الطاقة الشمسية من المواضيع التي تحتاج إلى بحث علمي أكثر.
منقول عن م. محمد فيصل الجرف
|
| |  |
