تحويل الطاقة الشمسية الى كهربائية

تحويل الطاقة الشمسية

يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال آليتي التحويل الكهروضوئية والتحويل الحراري للطاقة الشمسية .

ويقصد بالتحويل الكهروضوئية تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى
طاقة كهربائية بوساطة الخلايا الشمسية ( الكهروضوئية ) ، وكما هو معلوم
هناك بعض المواد التي تقوم بعملية التحويل الكهروضوئية تدعى اشباه الموصلات
كالسيليكون والجرمانيوم وغيرها .

وقد تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل بعض علماء الفيزياء في أواخر القرن
التاسع عشر الميلادي حيث وجدوا أن الضوء يستطيع تحرير الإلكترونات من بعض
المعادن كما عرفوا أن الضوء الأزرق له قدرة أكبر من الضوء الأصفر على تحرير
الإلكترونات وهكذا . وقد نال العالم اينشتاين جائزة نوبل في عام 1921م
لاستطاعته تفسير هذه الظاهرة .

وقد تم تصنيع نماذج كثيرة من الخلايا الشمسية تستطيع إنتاج الكهرباء بصورة
علمية . وتتميز الخلايا الشمسية بأنها لا تشمل أجزاء أو قطع متحركة ، وهي
لا تستهلك وقوداً ولا تلوث الجو وحياتها طويلة ولا تتطلب إلا القليل من
الصيانة .

ويتحقق أفضل استخدام لهذه التقنية تحت تطبيقات وحدة الإشعاع الشمسي ( وحدة
شمسية ) أي بدون مركزات أو عدسات ضوئية ولذا يمكن تثبيتها على أسطح المباني
ليستفاد منه في إنتاج الكهرباء . وتقدر عادة كفاءتها بحوالي 20% أما
الباقي فيمكن الاستفادة منه في توفير الحرارة للتدفئة وتسخين المياه .

كما تستخدم الخلايا الشمسية في تشغيل نظام الاتصالات المختلفة وفي إنارة الطرق والمنشآت وفي ضخ المياه وغيرها .

أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى
طاقة حرارية عن طريق المجمعات ( الأطباق ) الشمسية والمواد الحرارية . فإذا
تعرض جسم داكن اللون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي فإنه يمتص لإشعاع وترتفع
درجة حرارته . يستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين المياه
وتوليد الكهرباء وغيرها .

وتعد تطبيقات السخانات الشمسية هي الأكثر انتشاراً في مجال التحويل الحراري
للطاقة الشمسية . يلي ذلك من حيث الأهمية المجففات الشمسية التي يكثر
استخدامها في تجفيف بعض المحاصيل الزراعية مثل التمور وغيرها .

كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية في طبخ الطعام ، حيث أن هناك أبحاث
تجري في هذا المجال لإنتاج معدات للطهي تعمل داخل المنزل بدلا من تكبد
مشقة الجلوس تحت أشعة الشمس أثناء الطهي .

ورغم أن الطاقة الشمسية قد أخذت تتبوأ مكان هامة ضمن البدائل المتعلقة
بالطاقة المتجددة ، إلا أن مدى الاستفادة منها يرتبط بوجود أشعة الشمس طيلة
وقت الاستخدام أسوة بالطاقة التقليدية. وعليه يبدو أن المطلوب من تقنيات
بعد تقنية وتطوير التحويل الكهربائي والحراري للطاقة الشمسية هو تقنية
تخزين تلك الطاقة للاستفادة منها أثناء فترة احتجاب الإشعاع الشمسي .

وهناك عدة طرق تقنية لتخزين الطاقة الشمسية تشمل التخزين الحراري الكهربائي
والميكانيكي والكيميائي والمغناطيسي . وتعد بحوث تخزين الطاقة الشمسية من
أهم مجالات التطوير اللازمة في تطبيقات الطاقة الشمسية وانتشارها على مدى
واسع ، حيث أن الطاقة الشمسية رغم أنها متوفرة إلا نها ليست في متناول اليد
وليست مجانية بالمعني المفهوم .

فسعرها الحقيقي عبارة عن المعدات المستخدمة لتحويلها من طاقة كهرومغناطيسية
إلى طاقة كهربائية أو حرارية ، وكذلك تخزينها إذا دعت الضرورة . ورغم أن
هذه التكاليف حالياً تفوق تكلفة إنتاج الطاقة التقليدية إلا أنها لا تعطي
صورة كافية عن مستقبلها بسبب أنها أخذة في الانخفاض المتواصل بفضل البحوث
الجارية والمستقبلية