توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية
تتضمن عملية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية أسلوبين رئيسيين، وهما كما يلي:
- الطاقة الضوئية: تُستخدم هذه التقنية منذ ثلاثة عقود، وتعتمد على خلايا كهروضوئية مكونة من طبقات رقيقة من السيليكون وبعض المواد الأخرى. وتعتبر هذه الخلايا أشباه موصلات ذات أشكال مربعة، وعندما تسطع أشعة الشمس عليها، تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا بإطلاق الإلكترونات، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي يمكنه تلبية احتياجات الطاقة لمباني كاملة.
- الطاقة الحرارية: تمثل هذه التقنية الطريقة التقليدية المعتمدة، حيث تستخدم عاكسات لتركز أشعة الشمس وتوليد البخار لدفع المولدات الكهربائية. ومن المثير للاهتمام أن هناك تقنيتين رائجتين تعتمدان على الطاقة الحرارية، وهما:
- استغلال حرارة أشعة الشمس لتسخين غازات مثل الهيليوم أو الهيدروجين أو حتى الصوديوم السائل، مما يؤدي إلى تكوين غاز مضغوط أو بخار يحرك التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية.
- توجيه مرايا تعكس أشعة الشمس نحو برج كبير يحتوي على سوائل تتحول إلى بخار لتحريك التوربينات، وبالتالي إنتاج الكهرباء.
مشروع حديث لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية
نظرًا لارتفاع تكاليف المعدات الأساسية مثل الأبراج والأنابيب والمضخات، فضلاً عن تكاليف التركيب والتشغيل، بالإضافة إلى التحديات المرتبطة بفرق درجات الحرارة بين حار وبارد، والحاجة إلى نظام لتخزين الحرارة في غياب الشمس، قام الأستاذ في الهندسة الميكانيكية، ألكسندر سكوم، وفريق متنوع التخصصات بتصميم جهاز متقدم يلبي هذه الاحتياجات. وأهم مزايا هذا الاختراع تشمل:
- جهاز يتكون من خزان كبير يحتوي على ملح مصهور، حيث يتمتع الملح بقدرة على تحمل درجات حرارة عالية جدًا بالإضافة إلى قدرته الكبيرة على امتصاص الحرارة.
- تركيب جهاز (Heliostat) على إحدى القمم، والذي يركز أشعة الشمس مباشرة على الملح داخل الخزان من خلال فتحة صغيرة.
- توزيع الحرارة بشكل متساوٍ في الخزان بفضل تحمل الملح المصهور للحرارة.
- أثناء توليد الطاقة، يتم سحب الملح الساخن من أعلى الخزان ويتم تمريره عبر مولد بخار، بينما يتم إعادة الملح البارد المنصهر إلى الأسفل.
- في أوقات غياب الشمس أو خلال المساء، يتم إغلاق فتحات الخزان للحد من فقدان الحرارة.
مفهوم الطاقة الشمسية
تعتبر الطاقة الشمسية مصدرًا للطاقة يستمد من أشعة الشمس ويتم تحويلها إلى طاقة كهربائية أو طاقة حرارية. تعد هذه الطاقة من أنظف وأكثر أنواع الطاقة المتجددة وفرة، ولها تطبيقات متعددة مثل توليد الكهرباء، والإنارة، وتوفير بيئة داخلية مريحة، وتسخين المياه. وتُعتبر الولايات المتحدة من أغنى الدول في مجال الطاقة الشمسية في العالم.
