الطاقة الشمسية لا تنضب وغير ملوثة وتقلل من استخدام الوقود والواردات النشطة بالإضافة إلى توليد الثروة والعمالة حيث يتم تركيب محطات الطاقة الشمسية.
في السنوات الأخيرة ، قطع العلم والتكنولوجيا أشواطا كبيرة فيما يتعلق بالتنمية المستدامة. كان أحد هذه التطورات هو توليد الطاقة المتجددة من خلال ضوء الشمس.
كيف تعمل محطات الطاقة الشمسية؟
محطة طاقة شمسية عبارة عن تركيبات من الألواح الشمسية المترابطة لالتقاط أشعة الشمس لتحويلها إلى طاقة كهربائية وتزويد المدن والمصانع وغير ذلك.
يتم الحصول عليها من خلال تراكم الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الشمس ، وذلك باستخدام مجمعات مثل المجمعات الشمسية أو الهليوستات أو الخلايا الكهروضوئية والتي تسمح بتحويل طاقة الشمس إلى كهرباء وتحويلها إلى نوع من الطاقة المتجددة والنظيفة والمستدامة.
بشكل عام بمجرد وصولها إلى سطح الأرض تحتاج الطاقة الشمسية إلى تركيب كهروضوئي لتحويلها إلى كهرباء. يلتقط التركيب الإشعاع من خلال الخلايا الكهروضوئية ويحولها إلى تيار.
لكن ماذا عن الطاقة قبل وصولها إلى الأرض؟ يتم إنشاؤه عن طريق تفاعلات الاندماج التي تحدث في الشمس. ينتقل الإشعاع إلى الأرض من خلال الموجات الكهرومغناطيسية ويمكن استغلاله لاحقًا لاستخدامه وحتى تخزينه.
تعمل الألواح الشمسية الموجودة في هذه المحطات بشكل آلي لمتابعة أشعة الشمس وتوليد ملايين واط في الثانية.
عمليات تشغيل محطات الطاقة الشمسية
يمكن استخدام الطاقة الشمسية من خلال إنشاء وتركيب محطات أو حدائق أو محطات طاقة شمسية حيث يتم استخدام أشعة الشمس لتوليد الطاقة الكهربائية.
هناك طريقتان للحصول على الطاقة من الشمس تركيب محطات طاقة حرارية شمسية أو من خلال إنشاء محطات كهروضوئية على الرغم من تحقيق نفس الهدف وامتلاك نفس مصدر الطاقة (الشمس) كل واحدة لها خصائص وعمليات مختلفة للغاية.
تشغيل محطات الطاقة الحرارية الشمسية
تتكون محطة الطاقة الحرارية من برج مركزي والذي يتكون بدوره من مجال من المرايا من النوع الاتجاهي ذات الأبعاد الكبيرة والتي تعكس ضوء الشمس وتكون مسؤولة عن تركيز تلك الأشعة المنعكسة نحو المرجل الموجود في البرج بارتفاع كبير.
يتم امتصاص الحرارة المتراكمة الناتجة عن الإشعاع الشمسي بواسطة سائل حراري يتم توصيله إلى مولد بخار حيث يتم نقل الحرارة إلى سائل آخر حيث يتحول إلى بخار.
أخيرًا يتم نقل البخار المتولد إلى توربين حيث يتم تحويل طاقته إلى طاقة ميكانيكية لمواصلة عملية التحول النهائية حيث يتم تحويله إلى كهرباء.
تطبيقات الطاقة الشمسية الحرارية
من بين التطبيقات المختلفة التي يمكن أن نجدها في هذا النوع من الطاقة هناك أيضًا إمكانية توليد الطاقة للمنزل. في الوقت الحاضر تتيح التطورات التكنولوجية إمكانية تسخين المياه بالإشعاع الشمسي لإنتاج البخار وبالتالي الحصول على هذه الكهرباء.
تشغيل محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية
تعمل محطات الطاقة الكهروضوئية من جانبها مع الألواح الشمسية المكونة من مجموعة من الخلايا الكهروضوئية المسؤولة عن التقاط الطاقة الشمسية ثم تشرع في تحويلها إلى تيار كهربائي مستمر.
تتكون هذه الخلايا من وحدات عندما تتحد معًا تشكل ما يسمى الألواح الكهروضوئية. يتم إرسال التيار المباشر الذي يتم إنشاؤه إلى خزانة تيار مباشر حيث يجب أن يتم التحويل من خلال استخدام العاكس.
لإنهاء العملية يتم نقل هذا التيار المقلوب إلى مركز تحويل حيث يتم تكييفه مع ظروف الشدة والجهد المناسبة للدوران عبر خطوط النقل للشبكة الكهربائية.
على الرغم من أن كلتا الطريقتين فعالتان لتوليد الطاقة الكهربائية من خلال استخدام الموارد الطبيعية إلا أن محطات الطاقة الكهروضوئية يمكن الوصول إليها بسهولة ويسهل تحديد موقعها في أي مكان تقريبًا.
على الرغم من القدرة على توليد طاقة كافية إلا أنها تتطلب مساحات كبيرة من الأرض من أجل جزء منها.
محطات الطاقة الحرارية تخضع لعناصر مثل الطقس أو تحتاج إلى استقبال مباشر للإشعاع الشمسي لتتمكن من العمل بأقصى طاقتها.
تطبيقات الطاقة الكهروضوئية
التطبيق الرئيسي لمنشآت الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو مجرد إنتاج الكهرباء من الإشعاع الشمسي. يمكن إنشاء هذا النوع من التطبيقات على نطاق كبير أو صغير للاستهلاك السكني والاستهلاك الذاتي والملاجئ وما إلى ذلك.
يتم التمييز بشكل أساسي بين نوعين من التركيبات الكهروضوئية:
- الاستهلاك الذاتي – التركيبات الفردية في المنازل.
- حدائق الطاقة الشمسية – لإنتاج وتسويق الطاقة التي يتم الحصول عليها على نطاق واسع.
فوائد الطاقة الشمسية لمحطات الطاقة
تظهر الطاقة الشمسية كبديل جديد لاستهلاك الطاقة المسؤول بيئيًا نظرًا للتأثير الناتج عن الطاقة غير المتجددة.
من بين فوائدها:
- إنه قابل للتجديد.
- مصدر غير محدود للطاقة.
- أنظف مصدر للطاقة لأنه لا ينتج غازات الدفيئة أو المنتجات الثانوية التي تشكل خطورة على البيئة.
- لها تكلفة استخدام منخفضة بعد الاستثمار الأولي في تصنيع المكونات والتركيب وهو الذي يمكن أن يكون أكثر تكلفة.
- يمكن إنتاج طاقة نظيفة أرخص مما يتم الحصول عليه من خلال الشبكة.
- إنه متوفر في جميع أنحاء الكوكب لذا فهو أفضل طريقة لتوفير الكهرباء للأماكن المعزولة
- تكلفة تركيب خطوط توزيع الكهرباء مرتفعة للغاية.
- تتيح هذه التقنية تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء من خلال الأجهزة الكهروضوئية والطاقة الحرارية الشمسية.
- يساهم في التنمية المستدامة.
- إنه يوفر فرص عمل في المناطق التي تم تركيبه فيها.
- الحد من استخدام الوقود الأحفوري.
- يقلل من واردات الطاقة.
