تمثل الطاقة الشمسية أحد أهم مصادر الطاقة المتجددة، والتي تنمو وتتطور بشكل كبير يوما بعد يوم، حيث زادت استخداماتها في السنوات الأخيرة، وأصبحت وسيلة يعتمد عليها الكثيرون.
جدول المحتويات
عنصر البحث
- مقدمة للبحث.
- تعريف الطاقة الشمسية.
- مميزات استخدام الطاقة الشمسية.
- مجالات الاستخدام.
- كيفية تخزين الطاقة.
- عيوب استخدام الطاقة الشمسية.
- خاتمة البحث.
- تحميل البحث
مقدمة لأبحاث الطاقة الشمسية
وتقدر المسافة بين الأرض والشمس بنحو 26 ألف سنة ضوئية، وأظهرت الدراسات أن جاذبية الشمس هي المسؤولة عن استقرار النظام الشمسي حولها.
ولذلك تم الاعتماد عليها في الآونة الأخيرة، أكثر من أي وقت مضى، عندما يتعلق الأمر بتوليد الطاقة والاستفادة منها على المدى الطويل في مختلف المجالات والأنشطة.
ما هي الطاقة الشمسية؟
هي الطاقة المستمدة من تفاعلات الاندماج النووي الحراري التي تحدث في الشمس، والتي تشكل الإشعاع الكهرومغناطيسي، المكون من الضوء المرئي.
الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء وموجات الراديو والأشعة السينية، وهي ما ينبعث في النهاية الحرارة والضوء من الشمس.
مميزات استخدام الطاقة الشمسية
1- تكاليف صيانة منخفضة
نظام الطاقة الشمسية لا يحتاج إلى صيانة متكررة، بل يتم تنظيفه أو فحصه فقط أكثر من مرة في السنة، إما عن طريق صاحب النظام ذو الخبرة، أو شركات التنظيف المتخصصة في حالة عدم توفر العدد الكافي منها.
2- خفض فواتير الكهرباء
تستخدم الطاقة الشمسية كبديل لأكثر من مصدر آخر للطاقة مما يعود بالنفع على صاحب النظام حيث تنخفض قيمة استهلاك مصادر الطاقة الأخرى، ومع زيادة حجم النظام الشمسي يقل اعتماده على مصادر الطاقة الأخرى باهظة الثمن يتناقص. .
3- تطبيقات متنوعة
وتستخدم الطاقة الشمسية في أكثر من تطبيق ومجال، بخلاف استخدامها المعتاد كمصدر لتوليد الكهرباء والحرارة. ويمكن استخدامه لتشغيل الأقمار الصناعية الفضائية أو للتقطير في المناطق التي لا توجد بها مياه نظيفة.
4- مصدر للطاقة المتجددة
تتوفر الطاقة الشمسية يوميا في أنحاء مختلفة من العالم ولا تنضب كميتها أو تنفد كباقي مصادر الطاقة، ولكن يمكن استخدامها لأكثر من خمسة مليارات سنة، وهي الفترة التي حددها العلماء لنهاية العالم. الحياة المتبقية للشمس حسب الدراسات.
5- الاستخدام الآمن
إذا نظرنا إلى الأمر من الناحية الأمنية، فإن الطاقة الشمسية هي الأكثر أمانا على الإطلاق، لأن مصادر الطاقة الأخرى يمكن أن تسبب كوارث خطيرة إذا انهارت، على سبيل المثال انهيار محطة للطاقة الكهربائية.
ومع ذلك، إذا انهارت الألواح الشمسية أو تعطلت، فلا شيء خطير مقارنة بما يحدث مع المصادر الأخرى، لذلك أصبح استخدامها هو الخيار الأفضل للكثيرين.
6- لا حاجة للبنية التحتية
إن استخدام الطاقة الشمسية لا يعتمد على إنشاء بنية تحتية ضخمة كما يحدث في مصادر الطاقة الأخرى. لا يمكن وضع الألواح الشمسية إلا في مكان مفتوح وآمن، والذي يمكن أن يكون سطحاً أو مساحة فارغة بجوار المباني، مما يقلل من مخاطر عواقب انهيارها.
7- القضاء على الظواهر الطبيعية الخطرة
تعتبر الطاقة الشمسية حلاً مثاليًا لتقليل مخاطر الظواهر الطبيعية التي تهدد الحياة على الأرض، مثل تغير المناخ أو ظاهرة الاحتباس الحراري، والتي تؤثر على الطعام والشراب.
8- المحافظة على البيئة
ولا تقتصر فوائد الطاقة الشمسية على الإنسان فقط، بل تساعد أيضًا في الحفاظ على الطاقة بشكل فعال وكبير، ومن بينها:
- تقليل تلوث الهواء.
- إبطاء تغير المناخ.
- يحافظ على نظافة المياه.
- يقلل من البصمة الكربونية.
- مقاومة الاعتماد على الوقود العضوي التقليدي.
مجالات استخدام الطاقة الشمسية
تنقسم مجالات استخدام الطاقة الشمسية إلى ثلاثة أنظمة، كل منها متخصص في إنتاج شيء ما، بالاعتماد على مصدر واحد دون الآخر.
أولاً: أنظمة الطاقة الشمسية المركزة
وهي أنظمة تعتمد على استخدام المرايا، بحيث يتم تركيز كمية كبيرة من ضوء الشمس على مساحة صغيرة، ومن ثم يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية. أما بالنسبة لتركيبة هذا النظام فيتكون من ثلاث وحدات رئيسية.
- الخزان الحراري: هو مصدر لتخزين الطاقة الحرارية باستخدام الملح المنصهر.
- وحدة توليد الطاقة: هي الوحدة المسؤولة عن توليد الطاقة الكهربائية، تعتمد على التوربينات البخارية التي تستخدم البخار المولد من الطاقة الشمسية.
- المجال الشمسي: أي المجال الذي يحول الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية.
ثانياً: نظام التدفئة الشمسية
تستخدم الحرارة المنبعثة من الشمس لتسخين المياه والتدفئة في المؤسسات بمختلف أنواعها سواء التجارية أو الصناعية أو السكنية، مما يلغي حاجة الفرد لاستخدام الغاز الطبيعي أو الكهرباء في نفس الوقت، علما أن هناك طريقتين ل أكمل الأمر.
- التسخين الشمسي النشط: هو نتيجة تدوير الماء الساخن أو الغاز بمساعدة مروحة أو مضخة مناسبة.
- التسخين الشمسي السلبي: يستخدم لنقل الحرارة داخل المباني بشكل طبيعي، دون استخدام طاقة خارجية.
ثالثاً: أنظمة الطاقة الشمسية
وتعرف باسم “أنظمة الخلايا الشمسية” وهي الأنظمة الأكثر شيوعاً، حيث تعتبر بديلاً كافياً لمصادر الكهرباء. لأنه ينتج الكهرباء من أشعة الشمس، وذلك من خلال تعريض الألواح الشمسية لأشعة الشمس المباشرة.
وتساعد الخلايا على امتصاص الطاقة من هذه الأشعة، ومن ثم يتم توليد شحنات كهربائية من الطاقة، والتي تتحرك حسب استجابتها لمجال كهربائي داخل الخلايا، مما يساعد في النهاية على تدفق الكهرباء.
علماً أن هذا النظام يتكون من خلايا شمسية مصنوعة من مواد شبه موصلة، تتعرض لأشعة الشمس وتساعد على تحفيز ما في ذراتها. الابتعاد عن النوى.
مما يؤدي إلى حركة الإلكترونات بداخلها، وبالتالي توليد الكهرباء، وصاحب النظام هو من يقرر تخزينها في البطاريات، أو استخدامها على الفور، وقد عرف النظام بهذا الاسم (طاقة الخلايا الشمسية) إشارة إلى عملية تحويل ضوء الشمس (الفوتونات) إلى كهرباء. .
كيفية تخزين الطاقة الشمسية
تتغير كمية الطاقة الخارجة من الشمس مع تغير المناخ، كما أنه من الصعب تجميع الطاقة ليلاً، ولا يمكن الحصول على نفس كمية الطاقة بشكل يومي أو دائم، لذلك تم العثور على طرق لتخزينها ذلك بأشكال مختلفة.
\
أولاً: تخزين الطاقة الحرارية
- إنتاج الغاز: تعتمد الخلايا الشمسية على الطاقة الشمسية لتقسيم جزيئات الماء إلى أكسجين، مما يسمح بتخزينها كوقود. وعندما يحين وقت الحاجة إليهما، يتم دمج الغازين مرة أخرى لإنتاج الطاقة الكهربائية، وذلك باستخدام وحدة خلايا الوقود.
- تسخين المياه: الماء الساخن هو نتاج تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية، وعند الحاجة للحرارة يتم نقل الماء الساخن من مكان التخزين إلى المكان المخصص، وهو من أبسط أنظمة التخزين.
- المحلول الملحي: تختص هذه الطريقة بتخزين الطاقة الحرارية المركزة إما بالمحلول الملحي أو الملح المذاب أو بدرجة حرارة عالية. وعند الحاجة للحرارة، تنتقل الحرارة من الملح المذاب إلى الماء عن طريق جهاز مبادل حراري، والذي يولد كمية من البخار لتنشيط توربينات الإنتاج.
ثانياً : تخزين الطاقة الضوئية
هناك طريقة واحدة فقط، وهي استخدام بطاريات النظام لتخزين الكهرباء حتى يتم شحنها، على أن تكون البطاريات مناسبة للشحن، بحيث تقوم بتخزين الطاقة خلال النهار، والاستفادة منها في الليل، ومن ثم شحنها مرة أخرى. . بعد الانتهاء منها في كل مرة.
عيوب استخدام الطاقة الشمسية
1- الاستخدام الليلي غير متوفر
تعمل أنظمة الطاقة الشمسية فقط في وجود الشمس، لذا تتوقف عن العمل تماماً ليلاً. وعلى الرغم من وجود بعض أنظمة الألواح الشمسية التي تتضمن بطاريات احتياطية تعمل ليلاً، إلا أن ذلك غير متوفر في جميع الأنظمة، مما يجعل الشخص يعتمد على مصادر أخرى للكهرباء والطاقة.
2- تغيير الموقع عامل مؤثر
وتختلف شدة وكمية الأشعة الشمسية من مكان إلى آخر، لذا فإن من يعتمد على الطاقة الشمسية للحصول على الكهرباء في المناطق التي لا تظهر فيها الشمس لعدة أيام يحتاج إلى الاعتماد على مصادر أخرى، وهو ما يحدث في المناطق المعرضة للطاقة الشمسية. كسوف.
3- الحاجة للمساحات الكبيرة
تتطلب الألواح الشمسية مساحة كبيرة لتركيبها، فتزداد المساحة اللازمة لتشغيل نظام الطاقة الشمسية مع زيادة حجم الاستهلاك.
4- تكلفة البناء الأولية
لا يستطيع جميع مستهلكي الطاقة الشمسية تحمل تكاليف بناء الألواح الشمسية، حيث تختلف تكلفة بناء النظام حسب عدة عوامل أهمها:
- عدد اللوحات المطلوبة
- موقع النظام.
- رسوم العمالة.
- متطلبات التثبيت.
اختتام بحث حول الطاقة الشمسية ومصادرها
تم استخدام الطاقة الشمسية منذ القدم بأشكال مختلفة، ولكن مع ظهور التكنولوجيا الحديثة التي تتطور وتنمو باستمرار، أصبح الأمر أسهل وأكثر شيوعاً، وأصبحت الطاقة الشمسية من أهم مصادر الطاقة وأكثرها موثوقية. .
تحميل بحث الطاقة الشمسية pdf
الشمس هي أقرب نجم إلى الأرض، ويقدر عمرها بحوالي 4.5 مليار سنة، ومنذ ذلك الوقت وهي تبعث كمية هائلة من الطاقة.