الإشعاع الشمسي وطرق واجهزة قياسه

الطاقة الشمسية هي مصدر كل الطاقات علي سطح هذا الكوكب الذي نعيش عليه ولكن هناك سؤال معم هنا يجب ان نسأله وهو : كيف تصل الينا الطاقة الشمسية؟
الإجابة عن طريق الاشعاع. سواء كان ضوء او حرارة بصلنا من الشمس عن طريق الاشعاع الشمسي, ولكن ما هو الاشعاع الشمسي؟ هل نستطيع استغلال كل الاشعاع الشمسي الساقط علي كوكبنا؟ هل توزيع هذه الطاقة يكون متساوي علي سطح الكوكب؟كيف يمكن قياس الاشعاع الشمسي في مكان ما؟
كل هذه الأسئلة سنحاول الأجابة عنها في هذا الموضوع باذن الله.

ما هو الاشعاع الشمسي؟

تحصل الأرض علي الطاقة الشمسية عن طريق الاشعاع الشمسي . وهذه الطاقة الاشعاعية تأتي الينا بواسطة جسيمات متناهية الصغر وعديمة الوزن تسمي الفوتونات. والفوتونات تتصرف كالموجات الكهرومغناطيسية حيث ان لها نفس الخصائص من ( طول موجي و تردد وطاقة ). وهذه الطاقة الكامنة في الفوتونات هي التي تتسبب في اثارة الألكترونات عند اصطدامها بالخلايا الفولتوضوئي. يمكنك قراءة المزيد عن طريقة عمل الخلايا الفولتوضوئية في موضوع الخلايا الشمسية ( PV Cells ) كل طاقة الفوتونات تعتبر طاقة كهرومغناطيسية تحتمل جميع الأطوال الموجية والترددات الممكنة. والشكل بالأعلي يوضح الاشعاعات المختلفة الصادرة من الشمس عن طريق الفوتونات. يوضح الشكل ايضا الطاقة والتردد والطول الموجي لكل منها. ويمكن تقسيمها كما هو واضح الي موجات الراديو والميكرو واف واشعة تحت الحمراء وموجات مرئية واشعة فوق البنفسجية واشعة أكس وأشعة جاما.
هذا المخطط بالأعلي يوضح كل انواع الاشعاع الممكن ليس فقط للشمس ولكن لأي نجم آخر في الكون. ولكن سبحان الله فان الشمس أغلب الاشعاعات الخارجة منها تكون في نطاق الاشعة المرئية وما حولها ولو ان الفوتونات الخارجة من الشمس كان معظمها يقع في منطقة أخري غير هذه لما كان باستطاعتنا ان نري الألوان والأشكال كما نحن الآن.

الاشعاع الشمسي علي سطح الأرض

في الحقيقة لو أن الاشعاع الشمسي يصل الينا كاملا لكان من الصعب ان تكون هناك حياة علي سطح كوكبنا. فالأرض لها خطي دفاع :

1. الغلاف الكهرومغناطيسي المحيط بالأرض والناتج عن دوران الأرض حول محورها وهو يقوم بتشتيت الأشعة الكونية عالية الطاقة.
2. الغلاف الجوي المحيط بالأرض حيث ان طبقة الأوزون وبخار الماء الموجود في الهواء الجوي يقومان بامتصاص الطاقة الشمسية للموجات الفوق بنفسجية.

والشكل بالاسفل يوضح بالمنحني الاحمر الطاقة الشمسية أو الاشعاع الشمسي في الفضاء والمنحني باللون الأخضر يوضح الطاقة الشمسية او الاشعاع الشمسي بعد وصوله الي سطح الأرض مرورا بالغلاف الجوي.

اجهزة وطرق قياس شدة الاشعاع الشمسي

تقاس شدة الاشعاع الشمسي بوحدة ( وات/المتر المربع ) Watt/m2 ويوجد جهاز يسمي solar power meter يمكنك من قياس شدة الاشعاع الشمسي. فعن طريقه تستطيع معرفة شدة الاشعاع الشمسي بالوات لكل متر مربع في الوقت الذي انت فيه وفي مكانك.
وفيما يلي قراءات بالجهاز سجلتها بنفسي من الساعة العاشرة صباحا حتي الساعة الخامسة مساءا وذلك في أول ايام شهر يوليو.

خريطة شدة الاشعاع الشمسي :

بالنسبة لجهاز قياس شدة الاشعاع الشمسي الذي اشرنا اليه يعطينا قيمة الاشعاع الشمسي للمكان الذي نحن فيه في هذه الساعة تحديدا وفي هذا الفصل من فصول السنة.
ولكن خرائط شدة الاشعاع الشمسي توضح لنا كمية الاشعاع الشمسي التي تحصل عليها كل منطقة علي سطح الكرة الارضية علي مدار العام كله فمن خلالها نستطيع ان نعرف مناطق تمركز الطاقة الشمسية علي الأرض.
ومن خلالها نستطيع ان ندرس مشاريع الطاقة الشمسية برؤيا اوضح وأعمق ومعرفة الجدوي منها بكل بساطة.
وفي الحقيقة هناك العديد من الأدوات علي شبكة الانترنت التي توفر لنا وبشكل سهل العديد من الخرائط التي توضح توزيع الاشعاع الشمسي علي سطح الأرض. - هذه الخرائط تعطي القيمة بوحدة كيلو وات ساعة / المتر المربع في السنة - من أهم هذه الأدوات أداة Solar gis وتعتبر من الأدوات الرائعة والسهلة والمختصة باستخراج خرائط الاشعاع الشمسي ودرجات الحرارة في المناطق المختلفة حول العالم كما ان بها بعض الادوات المصممة خصيصا لخدمة العاملين في مجال الطاقة الشمسية وتركيب الألواح الشمسية.
كما يوجد أيضا الأطلس العالمي للطاقة الشمسية وطاقة الرياح irena هو عبارة عن أطلس الكتروني يحتوي على معلومات شاملة عن قيمة الطاقات المتجددة المتوفرة حول العالم. حيث يوفر خرائط من معاهد تقنية حول العالم وأدوات تساعد على تقييم تقنيات الطاقات المتجددة وإمكانية استخدامها.