أهمية الطاقة الشمسية وكذلك مزايا الطاقة الشمسية، حيث سنقدم ما هي الطاقة الشمسية، وكذلك سنتحدث عن فوائد الطاقة الشمسية، وكل هذا من خلال هذا المقال تابعنا.
أهمية الطاقة الشمسية
1- أهمية الطاقة الشمسية في وجود الحياة
إن وجود الحياة على سطح الأرض وتأثير الطاقة الشمسية في ذلك من أهم المزايا التي توفرها الشمس للأرض وسكانها. تساعد الطاقة الحرارية المنبعثة من الشمس في الحفاظ على دفء الغلاف الجوي للأرض، بينما يساعد الغلاف الجوي المحيط بالأرض في الحفاظ على هذه الطاقة بكمية مناسبة.
تعتبر الطاقة الشمسية أيضًا عاملاً مهمًا للحيوانات والنباتات على حد سواء، حيث أن عملية التمثيل الضوئي في النباتات لا تتم بدون وجود هذه الطاقة، والتي بدونها لن يبقى الأكسجين الذي تتنفسه جميع الكائنات الحية على سطح الكوكب بنسب متوازنة، لذا فإن عملية التمثيل الضوئي تحول ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين بحيث يمكن للكائنات الحية أن تتنفسه.
أما بالنسبة للضوء الذي يوفره ضوء الشمس، فهل يمكنك تخيل الحياة على الأرض بدون هذا الضوء حتى الضوء الخافت الذي يصل إلينا في الليل من القمر يرجع إلى انعكاس أشعة الشمس على سطح القمر. بدون هذا الضوء تكون الأرض في ظلام دامس، بالإضافة إلى أهمية الطاقة الشمسية في دورة المياه في الطبيعة كونها العامل الأساسي في هذه الدورة وغيرها الكثير.
يتم أيضًا بناء العديد من المواد الضرورية لبقاء الإنسان بواسطة أشعة الشمس، مثل فيتامين د، على سبيل المثال، والذي له أهمية كبيرة لصحة الإنسان.
2- أهمية الطاقة الشمسية كطاقة متجددة
بدأ الإنسان يستفيد من كل شيء من حوله منذ أن وجد على سطح الأرض، وكذلك فيما يتعلق بالطاقة الشمسية التي أصبحت محور التنمية البشرية حول الطاقة النظيفة والمتجددة. منذ الثورة الصناعية، ازداد الطلب على أشكال مختلفة من الطاقة بشكل كبير، وأصبح الوقود الأحفوري هو الخيار الأول. أما بالنسبة للإنسان، فإن الأضرار التي يسببها هذا الوقود وعدم قدرته على التحمل أدت إلى البحث عن مصادر أخرى للطاقة، فكانت الطاقة الشمسية أول هذه المصادر، فهي طاقة متجددة لا تنضب، وهي طاقة نظيفة.
حتى لو نظرنا إلى أشكال أخرى من الطاقة المتجددة، فإن أصلها سيكون الطاقة الشمسية، على سبيل المثال، تتشكل طاقة الرياح من الطاقة الشمسية، حيث تصل أشعة الشمس إلى مناطق مختلفة على سطح الأرض بكميات غير متساوية، لذلك يتم تسخين خط الاستواء، على سبيل المثال، أكثر من القطبين، مما يسبب اختلافات في الضغط الجوي، وبالتالي يتسبب في حركة الرياح على سطح الأرض، لذا فإن السبب الرئيسي وراء حركة الرياح التي تستخدم كطاقة متجددة هو الطاقة الشمسية.
وينطبق الشيء نفسه على استخدام الأنهار والشلالات كمصدر للطاقة المتجددة، حيث تستمر معظم الأنهار في الجريان نتيجة لدورة المياه في الطبيعة وهطول الأمطار في منابع الأنهار، وما كان لتحدث الأمطار لو كانت الشمس لم تبخره في المقام الأول من على سطح الأرض.
مزايا الطاقة الشمسية
1- الاستدامة
تعتبر الطاقة الشمسية أفضل بديل لمنتجات الوقود الأحفوري، بما في ذلك النفط والغاز والفحم، لأن هذه الموارد شبه مستنفدة، بينما الطاقة الشمسية غير قابلة للاختراق لأنها تعتمد على ضوء الشمس الذي من المتوقع أن يستمر في التوهج لمليارات السنين.
2- صديقة للبيئة
التكنولوجيا المستخدمة لإنتاج الطاقة الشمسية لها تأثير ضئيل على البيئة المحيطة مقارنة بالوقود الأحفوري، مما يعني أنها طاقة آمنة ونظيفة لجميع الكائنات الحية.
3- الدول مكتفية ذاتيا في انتاج الطاقة
توفر الطاقة الشمسية الاستقلال في إنتاج الطاقة على المستوى الدولي، حيث تشرق الشمس على جميع البلدان.
4- المحافظة على الموارد المائية
لا يتطلب توليد الطاقة الشمسية استهلاك المياه أو التلوث، مقارنة بالوقود الأحفوري ومحطات الطاقة النووية التي تستهلك أو تلوث الكثير من المياه.
5- التنافسية
تساهم التقنيات المتجددة في تقليل تكاليف الطاقة المتجددة قدر الإمكان، بحيث تصبح تنافسية للغاية مقابل الأنواع التقليدية الأخرى للطاقة، وبالتالي فإن الطاقة الشمسية قد أثرت على الجانب الاقتصادي في العالم.
6- توفير فرص عمل
ساهمت الطاقة الشمسية في توفير العديد من فرص العمل المحلية، لأنها متوفرة في كل مكان في العالم، ولا تقتصر على بيئة معينة.
ما هي الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية هي الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس بشكل رئيسي على شكل حرارة وضوء، وهي نتاج تفاعلات نووية داخل النجم الأقرب إلينا وهو الشمس، وهذه الطاقة لها أهمية كبيرة في الكرة الأرضية و الكائنات الحية الموجودة على سطحه وتعتبر كمية. هذه الطاقة المولدة تتجاوز بكثير متطلبات الطاقة الحالية للعالم بشكل عام، وإذا تم تسخيرها واستغلالها بشكل مناسب، يمكن أن تلبي جميع احتياجات الطاقة المستقبلية.
فوائد الطاقة الشمسية
1- توليد الطاقة الحرارية
من أكثر المجالات شيوعاً لاستغلال الطاقة الشمسية هو تحويلها إلى مصدر للطاقة الحرارية، وتتم هذه العملية بوضع مجموعة من الألواح الشمسية التي تحتوي على طبقة معدنية سوداء مغطاة بلوح أو طبقتين من الزجاج، حيث يتم يتم تسخينها عند تعرضها لأشعة الشمس المباشرة، ويتم نقل الحرارة المخزنة في الطبقة المعدنية السوداء إلى الوسط الملامس لها في الأسفل سواء كان الهواء أو الماء، والتي يتم استخدامها بشكل مباشر أو يمكن نقلها إلى وسط آخر ليكون يتم تخزينها واستخدامها ليلاً وفي فترات عدم وجود ضوء الشمس، ويتم استخدام الطاقة الحرارية الناتجة في سخانات المياه بالطاقة الشمسية والتدفئة المركزية في المنازل عندما يتدفق الماء الساخن عبر أنابيب التدفئة في الأرضيات والأسقف.
2- توليد الكهرباء
يمكن استخدام الطاقة الشمسية والإشعاع الشمسي لإنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة الخلايا الشمسية (الخلايا الكهروضوئية)، وتولد هذه الخلايا جهدًا كهربائيًا صغيرًا عند تعرضها لأشعة الشمس مباشرة، حيث تحتوي الخلايا الشمسية على مواد شبه موصلة (مثل السيليكون) تقوم بتحويل الطاقة الشمسية الكهروضوئية تحويل الطاقة إلى طاقة كهربائية، ويمكن لخلية شمسية واحدة أن تولد فقط 2 واط من الكهرباء، وبجمع أكثر من خلية شمسية في شكل مجموعات تسمى (المصفوفات) وقادرة على توليد مئات أو حتى آلاف الكيلوواط من الطاقة الكهربائية لتشغيلها المصانع وتوفير الكهرباء للمجتمعات السكنية.
3- تحلية المياه
قام فريق من مركز نويت بتطوير نظام تحلية المياه بالطاقة الشمسية باستخدام تقنية النانو، حيث يتم تحلية المياه عن طريق فصل تيار الماء البارد عن الماء الساخن بغشاء رقيق، ويتم سحب بخار الماء من خلال هذا الغشاء من الجانب الساخن إلى البارد. جانب وترشيح جزيئات الملح المذابة فيه، تم تطوير النظام بإضافة المزيد من الأغشية وجسيمات الكربون النانوية السوداء التي تحول طاقة ضوء الشمس إلى حرارة، والتي تعمل أيضًا على تسخين الغشاء الفاصل، وبالتالي لا يحتاج هذا الغشاء إلى المزيد من الإمدادات المستمرة من الماء الساخن، حيث يتم تسخين الغشاء مباشرة بواسطة ضوء الشمس. لا يحتاج إلى طاقة لتسخين الماء.
وبالتالي فإن هذا النظام بكافة مكوناته يعتبر موفرًا أساسيًا للطاقة حيث يعتمد على وجود الألواح الشمسية، حيث يحتاج فقط إلى مضخة لدفع المياه السائلة خلال العملية، وتمكن منظمو النظام من زيادة حجمه. الكفاءة من خلال زيادة تركيز ضوء الشمس، حيث استخدموا عدسة لتركيز الأشعة الشمسية بمقدار 25 مرة، وبلغت الطاقة الناتجة 17.5 كيلووات لكل متر مربع من مساحة الإشعاع الشمسي المركز، وبالتالي زاد إنتاج الماء بنحو حوالي ستة لترات لكل متر مربع في الساعة.
4- استخدامات أخرى
تُستخدم الطاقة الشمسية أحيانًا لإنتاج هيدروجين نظيف ومتجدد، وهو مشابه جدًا لمبدأ التمثيل الضوئي، حيث يتم فصل الأكسجين عن الهيدروجين في الماء.