الطاقة الشمسية هي أكثر موارد الطاقة وفرةً على وجه الأرض. يمكن تجميعها واستخدامها بطرقٍ متعددة، وبصفتها مصدرًا متجددًا للطاقة، فهي جزءٌ أساسيٌّ من مستقبل الطاقة النظيفة.

ما هي الطاقة الشمسية؟ أهم النقاط

• تأتي الطاقة الشمسية من الشمس ويمكن التقاطها باستخدام تقنيات مختلفة، وفي المقام الأول الألواح الشمسية
• "التأثير الكهروضوئي" هو الآلية التي تستخدمها الألواح الشمسية السيليكونية لتسخير طاقة الشمس وتوليد الكهرباء
• هل ترغب بالاستفادة من الطاقة الشمسية بنفسك؟ انضم إلى سوق EnergySage لمقارنة عروض الطاقة الشمسية لعقارك.

الطاقة الشمسية: ما هي وكيف تعمل؟

لا تقتصر فائدة الشمس على توفير الضوء خلال النهار فحسب، بل إن كل جسيم من ضوء الشمس (يُسمى فوتونًا) يصل إلى الأرض يحتوي على طاقة تُغذي كوكبنا. تُعدّ الطاقة الشمسية المصدر الرئيسي لجميع أنظمة الطقس ومصادر الطاقة على الأرض، حيث تصل كمية من الإشعاع الشمسي إلى سطح الكوكب كل ساعة تكفي نظريًا لتلبية احتياجاتنا العالمية من الطاقة لمدة عام كامل تقريبًا.

من أين تأتي كل هذه الطاقة؟ شمسنا، كأي نجم في المجرة، أشبه بمفاعل نووي ضخم. في أعماق قلب الشمس، تُنتج تفاعلات الاندماج النووي كميات هائلة من الطاقة التي تشعّ من سطح الشمس إلى الفضاء على شكل ضوء وحرارة.

يمكن تسخير الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام باستخدام الخلايا الكهروضوئية أو المجمعات الشمسية الحرارية. ورغم أن الطاقة الشمسية لا تُمثل سوى جزء ضئيل من إجمالي استهلاك الطاقة العالمي، إلا أن انخفاض تكلفة تركيب الألواح الشمسية يعني أن المزيد من الناس في أماكن أكثر سيستفيدون من الطاقة الشمسية. تُعد الطاقة الشمسية مصدرًا نظيفًا ومتجددًا للطاقة، ومن المتوقع أن تلعب دورًا هامًا في مستقبل الطاقة العالمي.

تسخير الطاقة الشمسية للحصول على طاقة قابلة للاستخدام

هناك طرق عديدة لاستخدام طاقة الشمس. الطريقتان الرئيسيتان لاستخدامها هما الطاقة الكهروضوئية والتقاط الطاقة الشمسية الحرارية. تُعد الطاقة الكهروضوئية أكثر شيوعًا في مشاريع الكهرباء الصغيرة (مثل تركيبات الألواح الشمسية المنزلية)، بينما يُستخدم التقاط الطاقة الشمسية الحرارية عادةً لإنتاج الكهرباء على نطاق واسع في محطات الطاقة الشمسية الخدمية. بالإضافة إلى إنتاج الكهرباء، يمكن استخدام التفاوتات المنخفضة في درجات الحرارة في مشاريع الطاقة الشمسية الحرارية للتدفئة والتبريد.

تُعد الطاقة الشمسية من أسرع مصادر الطاقة نموًا وأقلها تكلفةً في العالم، وستواصل انتشارها السريع في السنوات القادمة. ومع تطور تكنولوجيا الألواح الشمسية عامًا بعد عام، تتحسن الفوائد الاقتصادية للطاقة الشمسية، مما يُعزز المزايا البيئية لاختيار مصدر طاقة نظيف ومتجدد.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية

من الطرق الشائعة التي يستخدمها مالكو العقارات للاستفادة من الطاقة الشمسية استخدام أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV). في هذه الأنظمة، تُحوّل الألواح الشمسية ضوء الشمس مباشرةً إلى كهرباء يمكن استخدامها فورًا، أو تخزينها في بطارية شمسية، أو إرسالها إلى شبكة الكهرباء العامة للحصول على رصيد في فاتورة الكهرباء.

تُحوّل الألواح الشمسية الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للاستخدام من خلال عملية تُعرف باسم التأثير الكهروضوئي. يصطدم ضوء الشمس الوارد بمادة شبه موصلة (عادةً السيليكون) ويُحرّر الإلكترونات، مما يُحرّكها ويُولّد تيارًا كهربائيًا يُمكن التقاطه بالأسلاك. يُعرف هذا التيار باسم التيار الكهربائي المستمر (DC)، ويجب تحويله إلى تيار كهربائي متردد (AC) باستخدام عاكس شمسي. يُعدّ هذا التحويل ضروريًا لأن شبكة الكهرباء الأمريكية تعمل بالتيار المتردد، كما هو الحال مع معظم الأجهزة الكهربائية المنزلية.

يمكن تجميع الطاقة الشمسية على نطاقات متعددة باستخدام الخلايا الكهروضوئية، ويُعد تركيب الألواح الشمسية طريقة ذكية لتوفير المال على فاتورة الكهرباء مع تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري غير المتجدد. كما يمكن للشركات الكبرى وشركات الكهرباء الاستفادة من توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية من خلال تركيب مصفوفات شمسية كبيرة تُمكّنها من تشغيل عمليات الشركة أو إمداد شبكة الكهرباء بالطاقة.

الطاقة الشمسية الحرارية

هناك طريقة أخرى لاستخدام الطاقة الشمسية، وهي التقاط الحرارة من الإشعاع الشمسي مباشرةً واستخدامها بطرق متنوعة. للطاقة الشمسية الحرارية نطاق استخدامات أوسع من نظام الطاقة الكهروضوئية، إلا أن استخدامها لتوليد الكهرباء على نطاقات صغيرة ليس عمليًا بقدر استخدام الطاقة الكهروضوئية.

هناك ثلاثة أنواع عامة من الطاقة الشمسية الحرارية المستخدمة: درجة الحرارة المنخفضة، المستخدمة للتدفئة والتبريد؛ درجة الحرارة المتوسطة، المستخدمة لتسخين المياه؛ درجة الحرارة العالية، المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية.

تتضمن أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية منخفضة الحرارة تسخين وتبريد الهواء كوسيلة للتحكم في المناخ. ومن أمثلة هذا النوع من استخدام الطاقة الشمسية تصميم المباني الشمسية السلبية. ففي العقارات المبنية لاستخدام الطاقة الشمسية السلبية، يُسمح لأشعة الشمس بالدخول إلى مساحة المعيشة لتدفئة المنطقة، ويُمنع دخولها عند الحاجة إلى تبريدها.

تشمل أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية متوسطة الحرارة أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية. في نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية، يتم التقاط حرارة الشمس بواسطة مجمعات حرارية مثبتة على سطح منزلك. ثم تُنقل هذه الحرارة إلى الماء الجاري عبر أنابيب منزلك، مما يُغنيك عن الاعتماد على طرق تسخين المياه التقليدية، مثل سخانات المياه التي تعمل بالزيت أو الغاز.

تُستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية عالية الحرارة لتوليد الكهرباء على نطاق أوسع. في محطات توليد الكهرباء الحرارية الشمسية، تُركّز المرايا أشعة الشمس على أنابيب تحتوي على سائل قادر على الاحتفاظ بالطاقة الحرارية بشكل جيد. يمكن بعد ذلك استخدام هذا السائل الساخن لتحويل الماء إلى بخار، والذي بدوره يُشغّل توربينًا ويولد الكهرباء. يُشار إلى هذا النوع من التكنولوجيا غالبًا بالطاقة الشمسية المركزة.

استفد من الطاقة الشمسية في ممتلكاتك

أفضل طريقة لمالكي العقارات لتوفير المال باستخدام الطاقة الشمسية هي تركيب نظام طاقة شمسية كهروضوئية منزلي. للعثور على النظام المناسب بالسعر المناسب، يُنصح بالتسوق عبر سوق EnergySage للطاقة الشمسية. بعد التسجيل، ستتلقى عروض أسعار مجانية من فنيي تركيب أنظمة الطاقة الشمسية المؤهلين والمعتمدين مسبقًا بالقرب منك. يُعد الاطلاع على عروض الأسعار في إعداداتنا المقارنة طريقة رائعة لفهم العروض ومقارنة المعايير الرئيسية، مثل احتياجات الطاقة المُلباة وتكلفة الواط.