الطاقة الشمسية وكيف تعمل . مع ازدياد احتياجاتنا نحن البشر في العصر الحالي يتجه البحث نحو الإجابة عن سؤال
، وذلك لاتجاه البشر نحو الاعتماد على مصدر طاقة يكفي احتياجاتهم بمنازلهم أو ممتلكاتهم دون التقيد بالمصدر التقليدي للكهرباء والذي تعاني بعض الشعوب حتى يومنا هذا من انقطاعه المتكرر.
وإن مدى نجاح العلم لم يكمن فقط في استحداث مصادر جديدة ونظيفة للطاقة، وإنما في كونه عمم مبدأ المساواة في
تقليل تحكم دول ومؤسسات واحتكارها لمصادر الطاقة الاعتيادية من النفط، ولكن بشكل عام فإجابة هذا السؤال الذي
ذكرناه لكم في السطر الأول هو ما سنستعرضه معكم في تجارتنا في هذا المقال، كما قد تلاحظ أننا عملنا على جعله يناسب المعرفة العامة وكذلك المتخصصين من طلاب الهندسة والطاقة.
الشمس والطاقة الشمسية
إن تواجد هذا النجم العملاق على هذه المسافة من كوكب الأرض جعلته أساس الحياة لهذا الكوكب الذي يُعد نقطة
بالنسبة لحجمه وذلك بسبب ما يصل إليه من ضوءٍ وحرارة وهنا أتت الفكرة، لقد استعرضنا معكم في إحدى مقالاتنا
في تجارة التي ننصحك بقراءتها أن الطاقة هي القدرة على بذل عمل وتتعدد أشكالها التي منها الطاقة الضوئية الطاقة
الحرارية، كما أن الطاقة الحرارية بحد ذاتها هي طاقة حركية لأنها تنتج بسبب حركة الجزيئات داخل المادة مما
يتسبب بحرارة، إذًا فلماذا لا نستغل ذلك الحجم الضخم من الحرارة والضوء القادمين من هذا النجم الذي لن ينتهي إلا بزوال الحياة وننتج منه طاقة تفيدنا نحن البشر، وبشكل مبسط فلما لا نستغل الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس لننتج الكهرباء؟
علمنا الآن تلك الفكرة العظيمة، استغلال الطاقة (الحرارة والضوء) القادمة من الشمس وتحويلها لشكل آخر من الطاقة
التي ستكون الطاقة الكهربائية، ولكن كيف يكون ذلك؟ وهذا ما سنوضحه لك بالتفصيل، لكن قبل ذلك هل ستصدق لو
قُلنا لك مقدار الطاقة القادمة من أشعة الشمس تجاه كوكب الأرض لمدة ساعة واحدة تكفي احتياجات الكوكب بأكمله من الطاقة لمدة عام كامل!
كيف ننتج الطاقة الشمسية؟
لتنفيذ هذه المهمة علينا صناعة ما سنُسميها لاحقًا بألواح الطافة الشمسية، وهي التي ستقوم بامتصاص وتجميع الأشعة
القادمة من الشمس والتي تتكون مما يُسمى بالطيف الضوئي والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء،
وببساطة تتكون هذه الألواح الشمسية من عدة خلايا على شكل مربعات، وهذا ما يفسر شكل لوح الطاقة الشمسية التي
تراه ولا تفهم سبب تصميمه بهذا الشكل.
نأتي هنا لمصطلح يُهم طلاب الهندسة المتخصصين في علوم الطاقة، ألا وهو “الظاهرة الكهروضوئية
Photovaltic effect” وتحدث هذه الظاهرة عندما تصطدم الأشعة القادمة من الشمس -ولنسميها الفوتونات-
بخلية شمسية في اللوح الشمسي، عندها تفقد ذرات هذه الفوتونات إلكتروناتها، وحتى لا نكون قد صعّبنا عليك الأمر
فسنخبرك ببساطة أنه ما إذا استطاع العلماء استخراج إلكترونات من ذرة فهُم بذلك يستطيعون إنتاج الكهرباء.
ولمعلوماتك أيضًا، فالإلكترونات هي شحنات سالبة، إذًا فنحن نحتاج لقطب موجب حتى تتحرك هذه الشحنات السالبة
وهذا ما يعني بانتقال الكهرباء، إذًا الآن قد نجحنا في صناعة دائرة كهربائية لم تحصل على مصدر الجهد من بطارية أو مولّد وإنما حصلت عليه مباشرةً من أشعة الشمس!
العاكس الضوئي في ألواح الطاقة الشمسية
يجب أن تعلم كذلك أن الألواح الشمسية الكهروضوئية تلك والتي تتكون من العديد من الخلايا الشمسية -المربعات كما ذكرناها- يتم صنعها من أشباه الموصلات وبالأغلب السيليكون، كما يتم تصميمها في طبقتين حتى تكون هناك طبقة سالبة وطبقة موجبة، ولكن في الحقيقة فهناك مشكلة صغيرة اكتشفناها نحن خبراء تجارتنا في هذا المجال ألا وهي أن الكهرباء التي ستنتج بهذه الطريقة ستكون تيار مستمر، والمشكلة هنا أن التيار الذي نستخدمه في المنازل هو تيار متردد، فما الحل؟
استطاع علماؤنا اختراع تقنية تُسمى بـ”العاكس الشمسي” وحتى لا تملّ منّا كقارئ فسنكتفي بتوضيح أنه يقوم بتحويل التيار المستمر لتيار متردد حتى تستطيع المنازل استخدامه.
كلمة أخيرة من “تجارتنا”
نعمل نحن متخصصو ملف علوم الهندسة والطاقة في “تجارتنا” على تقديم محتوى علمي مفيد يناسب المبتدئين والطلاب والمتخصصين عامةً وفي نفس الوقت بلا حشوٍ أو إطالة مملة تتسبب في نفور القارئ، وعلى هذا نرى أننا سنكتفي الآن بما قدمناه من معلومات لك حول الطاقة الشمسية وألواح الطاقة الشمسية، كما سننوه على أنها خطوة هامةً جدًا كبداية إذا كنت ترغب في تعلم ما يخص الطاقة الشمسية حتى تصل لتلك المرحلة التي تستطيع فيها تصميم وتنفيذ لوح طاقة شمسية تنتج الكهرباء منه، وبمناسبة هذا الأمر فننصحك بقراءة مقالنا عن كيفية صنع ألواح الطاقة الشمسية في المنزل.