تصنيفات الطاقة الشمسية حسب تكنولوجيا استخدامها

إنه من الطاقات المتجددة ، يتم الحصول عليه باستخدام الاشعاع الكهرومغناطيسي من الشمس. استخدم البشر الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض منذ العصور القديمة ، بتقنيات مختلفة تم تطويرها في الوقت الحاضر.

يمكن استخدام حرارة الشمس وضوءها بواسطة أجهزة استشعار مختلفة ، مثل الخلايا الكهروضوئية ، والمظلات الشمسية ، أو مجمعات الطاقة الشمسية ، ويمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية أو حرارية. إنها إحدى الطاقات النظيفة التي يمكن أن تساعد في حل بعض المشكلات الحالية الأكثر إلحاحًا التي تواجه الكائنات الحية.

تصنيف تقنيات الطاقة الشمسية

يتم تصنيفها على أنها سلبية أو نشطة اعتمادًا على كيفية التقاطها وتحويلها وتوزيعها. تشمل التقنيات النشطة استخدام الألواح الكهروضوئية والمجمعات الحرارية الشمسية لتجميع الطاقة. من بين التقنيات السلبية ، هناك العديد من التقنيات المؤطرة في العمارة المناخية الحيوية ، مثل توجيه المباني إلى الشمس ، أو اختيار المواد ذات الكتلة الحرارية الملائمة أو التي لها خصائص تشتت الضوء.

في عام 2011 ، ذكرت وكالة الطاقة الدولية أن تطوير تقنيات طاقة شمسية نظيفة وغير مكلفة ولا تنضب سيكون ذا فائدة كبيرة على المدى الطويل. سيزيد أمن الطاقة في البلدان من خلال استخدام مصدر طاقة محلي لا ينضب ، وزيادة الاستدامة ، والحد من التلوث ، وتقليل تكاليف التخفيف من آثار تغير المناخ ، ومنع الارتفاع المفرط في أسعار الوقود الأحفوري.

مصادر الطاقة الشمسية

المصدر الأكثر تقدمًا للطاقة الشمسية اليوم هو الطاقة الشمسية الكهروضوئية. ووفقًا لتقارير Greenpeace ، يمكن أن توفر الطاقة الشمسية الكهروضوئية الكهرباء لثلثي سكان العالم في عام 2030. وبفضل التقدم التكنولوجي والتطور ، تم تخفيض تكلفة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل مطرد منذ تصنيع أول خلايا شمسية تجارية.

وهذا بدوره أدى إلى زيادة الكفاءة وبتكلفة متوسطة ، حيث أن توليد الكهرباء منافس بالفعل الطاقات غير المتجددة في عدد متزايد من المناطق الجغرافية ، تصل إلى تكافؤ الشبكة. تقلل تقنيات الطاقة الشمسية الأخرى ، مثل الطاقة الشمسية الحرارية ، من تكاليفها بشكل كبير.

كمية الطاقة الشمسية التي تصل الأرض

تتلقى الأرض 174 بتًا من الإشعاع الشمسي القادم من أعلى طبقة من الغلاف الجوي. يعود حوالي 30٪ إلى الفضاء ، بينما تمتصه الغيوم والمحيطات والكتل الأرضية المتبقية. حيث أن الطيف الكهرومغناطيسي للطاقة الشمسية يتكون من ضوء مرئي ونطاقات الأشعة تحت الحمراء مع جزء صغير من الأشعة فوق البنفسجية. تختلف الطاقة الشمسية حسب الوقت من اليوم والظروف الجوية وخط العرض.

في ظل ظروف الطاقة الشمسية المقبولة ، تعادل الطاقة حوالي 1000 وات / م 2 على سطح الأرض. تظل الطاقة الشمسية التي تمتصها المحيطات وكتل اليابسة على السطح عند درجة حرارة 14 درجة مئوية ، وبالنسبة للنباتات الخضراء ، يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية تنتج الغذاء والخشب والكتلة الحيوية ، والتي تستمد منها أيضًا الوقود الأحفوري .

تطوير الطاقة الشمسية

كان التطور المبكر لتقنيات الطاقة الشمسية ، الذي بدأ في ستينيات القرن التاسع عشر ، مدفوعًا بتوقع أن الفحم سينخفض ​​قريبًا. لكن تطور الطاقة الشمسية ركد في بداية القرن العشرين بسبب زيادة توافر واقتصاد الموارد غير المتجددة على نطاق واسع مثل الفحم والنفط.

في عام 1974 ، قُدر أن ستة منازل فقط في أمريكا الشمالية كانت تعمل بالطاقة الشمسية. ومع ذلك ، أدت أزمة النفط في 1973 م و 1979 م إلى تحول كبير في سياسة الطاقة حول العالم وركزت مرة أخرى على تقنيات الطاقة الشمسية الناشئة.

تكنولوجيا واستخدامات الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء

تصنيف الطاقة الشمسية حسب التقنيات والاستخدام المقابل لها إلى:

الطاقة الشمسية النشطة:

يتم استخدامها في درجات حرارة منخفضة (بين 35 درجة مئوية و 60 درجة مئوية) ، ويتم استخدامها في المنازل ، ودرجة حرارة متوسطة تصل إلى 300 درجة مئوية ، ودرجة حرارة عالية تصل إلى 2000 درجة مئوية. المرايا ، وهي موجهة نحو عاكس يوجه الأشعة إلى نقطة معينة.

الطاقة الشمسية السلبية:

استفد من حرارة الشمس دون الحاجة إلى آليات أو أنظمة ميكانيكية.

الطاقة الحرارية الشمسية:

يتم استخدامه لإنتاج الماء الساخن بدرجة حرارة منخفضة للاستخدام الصحي والتدفئة.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية:

يتم استخدامها لإنتاج الكهرباء عن طريق ألواح أشباه الموصلات التي يتم تعديلها بواسطة الإشعاع الشمسي.

الطاقة الشمسية (الحرارية) المركزة:

يتم استخدامها لإنتاج الكهرباء في دورة الديناميكا الحرارية سائل ساخن إلى سائل ذو درجة حرارة عالية (زيت حراري).

الطاقة الشمسية الهجينة:

فهو يجمع بين الطاقة الشمسية والطاقة الأخرى. اعتمادًا على الطاقة التي يتم دمجها بها ، فهي عبارة عن تهجين بين:

  • الطاقة المتجددة: الكتلة الحيوية وطاقة الرياح.

  • الطاقة غير متجددة: الوقود الأحفوري.

طاقة الرياح الشمسية:

يعمل مع الهواء الذي تسخنه الشمس والذي يرتفع من خلال مدخنة حيث توجد المولدات.

الطاقة الشمسية السلبية

تقنية الطاقة الشمسية السلبية هي مجموعة من التقنيات التي تهدف إلى تسخير الطاقة الشمسية بشكل مباشر ، دون تحويلها إلى نوع آخر من الطاقة ، للاستخدام الفوري أو للتخزين دون الحاجة إلى أنظمة ميكانيكية أو مصادر طاقة خارجية ، على الرغم من إمكانية استكمالها بها لتنظيمها.

تشمل تكنولوجيا الطاقة الشمسية السلبية أنظمة ذات مكاسب مباشرة وغير مباشرة لتدفئة المساحات ، وأنظمة تسخين المياه القائمة على الطارد ، واستخدام الكتلة الحرارية ومواد تغيير الطور لتخفيف التقلبات في درجة حرارة الهواء ، وأجهزة الطهي الشمسية.

الطاقة الحرارية الشمسية

تتكون الطاقة الحرارية الشمسية من تسخير طاقة الشمس لإنتاج الحرارة التي يمكن استخدامها لطهي الطعام أو إنتاج الماء الساخن للاستهلاك المحلي للمياه ، سواء كان ذلك للمنزل أو للتدفئة أو لإنتاج الطاقة الميكانيكية ، بما في ذلك الطاقة الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه لتشغيل آلة التبريد بالامتصاص ، والتي تستخدم الحرارة بدلاً من الكهرباء لإنتاج البرودة التي يمكن تكييفها في المبنى.

تصنيف المجمعات الحرارية الشمسية:

يتم تصنيفها إلى مجمعات ذات درجات حرارة منخفضة ومتوسطة وعالية وهي:

الطاقة الحرارية الشمسية ذات درجة الحرارة المنخفضة:

يتكون التركيب الحراري الشمسي ذو درجة الحرارة المنخفضة من مجمعات شمسية ، ودائرة أولية وثانوية ، ومبادل حراري ، ومجمع ، وأوعية توسيع وأنابيب.

الطاقة الحرارية الشمسية ذات درجة الحرارة المتوسطة:

يمكن للمنشآت ذات درجة الحرارة المتوسطة استخدام تصميمات مختلفة ، وأشهر التصاميم هي: جليكول الضغط ، والصرف الخلفي وأنظمة الدُفعات وأنظمة تحمل الضغط المنخفض أحدث تجميد باستخدام أنابيب مضخة مياه البوليمر.

طاقة حرارية شمسية عالية الحرارة:

ودرجات الحرارة أقل من 95 درجة مئوية ، وهو ما يكفي لتسخين المكان ، وفي هذه الحالة يتم استخدام المجمعات المسطحة من النوع غير المكثف بشكل عام. نظرًا للخسائر الحرارية العالية نسبيًا من خلال الزجاج ، فإن المجمعات المسطحة تفشل في الوصول إلى أكثر من 200 درجة مئوية.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية

يمكن للخلايا الكهروضوئية الشمسية الحصول على الكهرباء. يتم الحصول عليها مباشرة من الطاقة الشمسية باستخدام جهاز يسمى الخلية الكهروضوئية ، أو عن طريق ترسيب المعادن على ركيزة تسمى خلية شمسية رقيقة.

وفقًا لتقارير Greenpeace ، ستكون الخلايا الكهروضوئية قادرة على توفير الكهرباء لثلثي سكان العالم في عام 2030 ، ووفقًا لدراسة نشرها مجلس الطاقة العالمي في عام 2007 م ، فإن 70 ٪ من الطاقة المستهلكة ستكون من أصل شمسي بواسطة عام 2100 م.

مراكز أبحاث الطاقة الشمسية

  • مركز أبحاث الطاقة والبيئة والتكنولوجيا.
  • منصة ألميريا الشمسية (PSA) معهد الطاقة الشمسية التابع لجامعة البوليتكنيك في مدريد.
  • معهد برلين في ألمانيا (ISE). معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية
  • مختبر NREL للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة.
  • مركز دراسة الطاقات المتجددة في المكسيك ، Procédés و Matériaux et Energie Solaire (PROMES) في فرنسا.

المراجع:

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ٪C3٪ADa_solar

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى