لا تعتقد ابدًا ان استخدامات الطاقة الشمسية محصورة فقط في تلك الصورة المترسخة في ذهنك عن مظهر الالواح الشمسية الزرقاء الجميلة، فالحقيقة ان استخداماتها اشمل من ذلك بكثير، وفي هذا الموضوع الشيق سنتعرف على التطور الرهيب الذي وضع الشمس واستخداماتها علي عرش مصادر الطاقة المتجددة في العقدين الأخيرين من الزمان، ومازال هناك المزيد.
قال اوجستين موتشوت "عالم رائد في مجال طاقة الشمس" عام 1879: على الرغم من صمت الكُتاب، لا يجب عليك اعتقاد ان فكرة استخدام الطاقة الشمسية لأغراض ميكانيكية هي فكرة حديثة.
استخدامات الطاقة الشمسية
الشمس تمدنا بنوعين من الطاقة لا ثالث لهما وهما الطاقة الضوئية " فوتونات الضوء"، والطاقة الحرارية بالإشعاع، لذلك فإن استغلال الطاقة الصادرة لنا من الشمس سيعتمد على استخدام إما طاقة الضوء أو الطاقة الحرارية.
توليد الكهرباء
يعتبر أشهر استخدام للطاقة الشمسية حديثاً، هو الحصول على الكهرباء باستخدام الالواح الشمسية والتي تعمل بتكنولوجيا الخلايا الشمسية، ولكن الحقيقة ان الحصول على الكهرباء بالطاقة الشمسية له ثلاثة طرق مختلفة وهي:
1- الخلايا الشمسية:
تكنولوجيا الخلايا الشمسية هي أحد أهم الثورات الصناعية في عصرنا الحديث، وتعتمد على تحويل الطاقة الضوئية للشمس الى فرق جهد يتسبب في توليد تيار كهربي.
ستجد ان جميع استخدامات الخلايا الشمسية تدور حول توليد الكهرباء لتوفير الطاقة الكهربية للمنازل والمؤسسات، او الري، أو إنارة الشوارع ، او السيارات الشمسية، وغيرها من التطبيقات التي يمكننا ان نطلق عليها تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
وأحد أهم تطبيقات الخلايا الشمسية هي الواح الطاقة الشمسية والتي تعتبر أحد أبرز استخدامات الطاقة الشمسية حديثًا، حيث ان العديد من الشركات العالمية استطاعت انتاج الواح شمسية تعمل بكفاءة عالية مقارنة بما كان في الماضي، فأصبح استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء أكثر جدوى.
والذي ساعد على هذا الانتشار ايضاً هو التطور الكبير الذي حدث في عالم البطاريات وتخزين الطاقة، فأصبحت العديد من الدول والمؤسسات والاشخاص يفكرون في الألواح الشمسية كبديل نظيف وآمن وبسيط للحصول على الطاقة الكهربية التي أصبحت هي عصب الحياة في عصرنا.
2- المحطات الشمسية الحرارية
على عكس فكرة عمل الالواح الشمسية والتي تقوم بتحويل الضوء الساقط عليها من الشمس الي تيار كهربي، فإن المحطات الشمسية الحرارية تستغل الحرارة المنبعثة من الشمس لتركيزها في منطقة محددة من خلال مجموعة من المرايا أو العدسات، لتسخين مائع وغالباَ ما يكون ماء وتبخيرها، ثم ادارة مولدات تقوم بتوليد الكهرباء بالطاقة البخارية.
يُطلق عليها: المحطات أو المزارع الشمسية المركزة "Concentrated Solar Power "CSP" ويوجد منها عدة أنواع:
- المحطات الشمسية الحرارية ذات القطع المكافئ "Parabolic trough collector PTC"
- المحطات الشمسية الحرارية ذات الأبراج المركزة "Solar tower / central receiver"
3- محركات الطاقة الشمسية
المحركات الشمسية الحرارية هي احد استخدامات الطاقة الشمسية الحرارية الغير مشهورة، على الرغم من كونها ذات كفاءة عالية، وتقوم في فكرة عملها علي تركيز اشعة الشمس في نقطة واحدة لإدارة ما يعرف بمحرك الهواء الساخن، والذي بدوره يقوم بإدارة مولد الكهرباء، وننصحك بقراءة موضوع المحركات الشمسية الحرارية لتتعرف عليها أكثر.
السخان الشمسي
يعتبر تسخين المياه واحد من الاستخدامات القديمة للطاقة الشمسية، والتي دخل عليها العديد من التطورات في العقدين الأخيرين، وتستخدم لتلبية احتياجات المنازل او المؤسسات من المياه الساخنة للاستخدام الشخصي، عوضاً عن سخانات المياه التي تعمل بالكهرباء أو الغاز، والسخان الشمسي له العديد من الانواع والأشكال والتي يمكنك التعرف عليها أكثر من خلال قراءة موضوع السخانات الشمسية.
تدفئة حمامات السباحة هو أحد تطبيقات السخانات الشمسية، ويزيد عنه فقط انه يتم تركيب مضخات لتدوير المياه، وتوجد العديد من الشركات المتخصصة في تركيب انظمة تدفئة حمامات السباحة بالطاقة الشمسية، وتكمن فكرة عملها في تدوير المياه داخل سخانات شمسية مثبتة على أحد الأسطح المجاورة لحمام السباحة، وهذه التقنية توفر الكثير، حيث ان تسخين حمامات السباحة بالكهرباء او الغاز يهدر الكثير من الطاقة والمال.
تدفئة المنازل وكذلك تكييفها
يتم استخدامها في الاماكن الباردة، وهناك أكثر من طريقة لاستخدام الطاقة الشمسية في التدفئة، فعملية التدفئة بالأساس هي ضخ حرارة داخل حيز ما، وهناك طريقتان، أحدهما يستخدم الهواء نفسه والآخر يستخدم الماء، ويمكنك ان تقرأ المزيد عنها في موضوع التدفئة بالطاقة الشمسية.
لا عجب أيضاً ان أحد استخدامات الطاقة الشمسية هو تكييف الهواء وتبريده، وهناك عدة طرق ووسائل مختلفة لاستخدام طاقة الشمس في مجال التبريد والتكييف، بل ويوجد الآن العديد من الشركات التي تُنتج مكيفات من هذا النوع، و يمكنك قراءة موضوع التبريد والتكييف بالطاقة الشمسية لتعرف أكثر.
تحلية مياه البحر
تحلية مياه البحر عن طريق استغلال حرارة الشمس، واحد من الاستخدامات القابلة للتطوير المستمر والتي تحل العديد من المشاكل، خاصة في الأماكن التي لا تتوفر فيها انهار ولا أمطار.
التاريخ المعلوم لنا عن أول استخدام للطاقة الشمسية في تحلية مياه البحر كان في القرن السادس عشر بواسطة علماء الكيمياء العرب، ويمكنك قراءة موضوع تحلية المياه بالطاقة الشمسية، لتتعرف أكثر علي كيفية عمل هذه التقنية.
طهو الطعام
طهو الطعام تحت الشمس من أقدم طرق استغلال حرارة الشمس التي عرفها الإنسان، فكثير من القبائل في وسط افريقيا وفي الصحراء كانت تقوم بعملية الطبخ بهذه الطريقة، وكان ذلك باستخدام افران شمسية بسيطة وبدائية، ولا تزال هذه الطرق موجودة الي الآن.
ولكن المثير ان هناك شركات عالمية قامت بتطوير فكرة الطهي بالطاقة الشمسية الي حد بعيد، ومثال عليها هذا الجهاز الموجود بالصورة بالأعلى للمعسكرات وفي رحلات السفاري وغيرها.
سيارات تعمل بالطاقة الشمسية
تعد السيارة الشمسية أحد انواع السيارات الكهربائية، وتستمد طاقتها من خلايا شمسية مثبتة على سقف السيارة أو جسمها ثم يتم تخزينها في بطاريات خاصة واستخدامها لتشغيل المحرك الكهربي للسيارة.
من الممكن تزويد السيارة بمحرك وقود تقليدي كبديل احتياطي عندما تكون البطارية منخفضة أو يكون الطقس غائماً فلا تعمل الألواح الشمسية بكفاءتها والميزة الرئيسية لسيارات الطاقة الشمسية هي أنها صديقة للبيئة ولا تنبعث منها غازات ضارة على عكس محركات البنزين أو الديزل التقليدية.
الطاقة الشمسية في الزراعة
لا عجب ان هناك العديد من الاستخدامات للطاقة الشمسية في الزراعة، فبخلاف انه يمكن استخدام الألواح الشمسية في توفير الكهرباء اللازمة للمزارع والبيوت الصغيرة بجانب الأراضي الزراعية، فهناك ايضا العديد من الاستخدامات الهامة للطاقة الشمسية في الزراعة، ونذكر منها:
1- الري ورفع المياه
شهد الري بالطاقة الشمسية مؤخرًا انتشاراً سريعاً، وذلك لما له من جدوى اقتصادية عالية، خاصة وانه في الغالب لا يحتاج الي بطاريات، فقط يعتمد علي خزانات لتخزين المياه واستهلاكها حسب الحاجة، وايضاً لأنه اثبت انه افضل بكثير من الاعتماد على مضخات الديزل بكل مشاكلها واعطالها، وكذلك افضل من الاعتماد علي شبكة الكهرباء العمومية بنظام الممارسة والذي هو باهظ الثمن، ويمكنك قراءة هذه المقارنة بين الري بالطاقة الشمسية والري بالديزل والري بالكهرباء العمومية لتعرف أكثر.
2- تجفيف المحاصيل الزراعية
تعد هذه الطريقة في تجفيف المحاصيل اقدم استخدامات الطاقة الشمسية علي الإطلاق، ولكن حديثاً دخل عليها القليل من التطوير، والذي اضاف لها جدوى كبيرة، وتجفيف المحاصيل الزراعية بالاعتماد على الشمس هو أحد المشاريع الصغيرة الرائجة والتي تحتاج الي رأس مال قليل، ويمكنك قراءة المزيد عنها في موضوع استخدام المجففات الشمسية في تجفيف المحاصيل الزراعية.