الطاقة البديلة مالها وما عليها

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

الطاقة البديلة مالها وما عليها

الطاقه الشمسيه

مبدا عملها

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

تعتبر الخلايا الشمسية من أهم الاختراعات التي ظهرت في العصر الحديث والتي تمكن الإنسان بفضلها من تأمين جزء لا بأس به من احتياجاته اليومية للطاقة عن طريق تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية سواء بشكل مباشر أو غير مباشر.

تعود فكرة الخلايا الشمسية إلى عام 1839 عندما اكتشف العالم الفرنسي ( إدموند بكوريل) أنه في حال تعرض قطب كهربائي للضوء ومغموس في محلول موصل ينتج تيار كهربائي، وبعد ذلك وفي عام 1941 تمكن المخترع الأمريكي (روسل أوهل) من إنتاج أول خلية شمسية مصنوعة من السليكون.

وتصنع الخلايا الشمسية في العادة من السليكون المعالج كيميائيا، ويتم ترتيب طبقات من هذه المادة ومواد أخرى والأسلاك الناقلة للتيار الكهربائي ضمن نظام هندسي خاص، وفي حال تعرض هذه الخلية للضوء العادي أو ضوء الشمس فانه يتحرر منها الكترونات تنتقل عبر الأسلاك الكهربائية ويتم الاستفادة منها في تشغيل بعض الأجهزة الكهربائية أو استغلالها في إضاءة المصابيح الكهربائية.

وتم استغلال الخلايا الشمسية (الكهروضوئية) في الكثير من مناحي الحياة اليومية كما تم استغلالها بشكل كبير لإنتاج الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء وتشغيل السفن الفضائية التي تم إطلاقها لاكتشاف الكواكب والأجرام الكونية.

وتعد هذه الخلايا مصدرا مثاليا لإنتاج الطاقة الكهربائية لكونها لا تتسبب في إحداث أي ضرر بيئي ولا ينتج عنها مخلفات وغازات كيميائية سامة، ومن هنا فقد تم دعم الأبحاث الخاصة بتطويرها واستغلالها بشكل واسع في شتى الميادين وفي شتى أنحاء العالم.

ولكن كلفة إنتاج الخلايا الشمسية المرتفعة أصبحت أهم العوائق أمام التوسع في استغلالها، ومن هنا فقد أدرك العلماء أن التحدي الأكبر هو زيادة القدرة التحويلية للخلايا الشمسية، أي قدرتها على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وتخفيض كلفة إنتاجها، وتدل بعض الدراسات أنه قد تم تحقيق مستوى جيد لنسبة التحويل المطلوبة بلغت 32.3% من الطاقة الشمسية الداخلة إلى تيار كهربائي، ويعتقد الكثير من الباحثين انه يمكن الوصول إلى نسبة تحويل قد تصل إلى 40%.

إن مثل هذه الزيادة في القدرة التحويلية للخلايا الشمسية سينجم عنها تقليل حجم هذه الخلايا وزيادة مقدار الطاقة الكهربائية الناتجة عنها وبالتالي تقليل كلفة إنتاجها، وهذا بدوره سيلعب دورا هاما في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري العالمية ومكافحة التلوث البيئي والذي أصبح الخطر الأول الذي يتهدد الإنسانية في الوقت الراهن.

وحدة طاقه شمسيه لتسخين المياه للمنازل وتصلح للاستخدامات التجاريه مثل الشركات والمطاعم والفنادق لما فيها من توفير للكهرباء

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

فوائد الطاقه الشمسيه

خلق الله الشمس والقمر كآيات دالة على كمال قدرته وعظم سلطانه وجعل شعاع الشمس مصدراً للضياء على الأرض وجعل الشعاع المعكوس من سطح القمر نوراً . قال الله تعالى في كتابه العزيز ( هو الذي جعل الشمس ضياء والقمر نوراً وقدره منازل لتعلموا عدد السنين والحساب ما خلق الله ذلك إلا بالحق يفصل الآيات لقوم يعلمون ) سورة يونس الآية(5) فالشمس تجري في الفضاء الخارجي بحساب دقيق حيث يقول الله سبحانه وتعالى في سورة الرحمن ( الشمس والقمر بحسبان ) الآية(5) . أي أن مدار الأرض حول الشمس محدد وبشكل دقيق ، وآي اختلاف في مسار الأرض سيؤدي إلى تغيرات مفاجئة في درجة حرارتها وبنيتها وغلافها الجوي ، وقد تحدث كوارث إلى حد لآيكن عندها بقاء الحياة فقدرة الله تعالى وحدها جعلت الشمس الحارقة رحمة ودفئاً ومصدراً للطاقة حيث تبلغ درجة حرارة مركزها حوالي (8ْ-40ْ) x 10 درجة مطلقة ( كفن ) ثم تتدرج درجة حرارتها في الانخفاض حتى تصل عند السطح إلى 5762ْ مطلقة ( كفن ) .

استخدام الطاقة الشمسية

استفاد الإنسان منذ القدم من طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة في تطبيقات عديدة كتجفيف المحاصيل الزراعية وتدفئة المنازل كما استخدمها في مجالات أخرى وردت في كتب العلوم التاريخية فقد أحرق أرخميدس الأسطول الحربي الرماني في حرب عام 212 ق م عن طريق تركيز الإشعاع الشمسي على سفن الأعداء بواسطة المئات من الدروع المعدنية . وفي العصر البابلي كانت نساء الكهنة يستعملن آية ذهبية مصقولة كا لماريا لتركيز الإشعاع الشمسي للحصول على النار . كما قام علماء أمثال تشرنهوس وسويز ولافوازييه وموتشوت وأريكسون وهاردنج وغيرهم باستخدام الطاقة الشمسية في صهر المواد وطهي الطعام وتوليد بخار الماء وتقطير الماء وتسخين الهواء . كما أنشئت في مطلع القرن الميلادي الحالي أول محطة عالمية للري بوساطة الطاقة الشمسية كانت تعمل لمدة خمس ساعات في اليوم وذلك في المعادي قرب القاهرة . لقد حاول الإنسان منذ فترة بعيدة الاستفادة من الطاقة الشمسية واستغلالها ولكن بقدر قليل ومحدود ومع التطور الكبير في التقنية والتقدم العلمي الذي وصل إليه الإنسان فتحت آفاقا علمية جديدة في ميدان استغلال الطاقة الشمسية .

بالإضافة لما ذكر تمتاز الطاقة الشمسية بالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى بما يلي :-

إن التقنية المستعملة فيها تبقى بسيطة نسبياً وغير معقدة بالمقارنة مع التقنية المستخدمة في مصادر الطاقة الأخرى .
توفير عامل الأمان البيئي حيث أن الطاقة الشمسية هي طاقة نظيفة لا تلوث الجو وتترك فضلات مما يكسبها وضعاً خاصا في هذا المجال وخاصة في القرن القادم.
تحويل الطاقة الشمسية

يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال آليتي التحويل الكهروضوئية والتحويل الحراري للطاقة الشمسية ، ويقصد بالتحويل الكهروضوئية تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى طاقة كهربائية بوساطة الخلايا الشمسية ( الكهروضوئية ) ، وكما هو معلوم هناك بعض المواد التي تقوم بعملية التحويل الكهروضوئية تدعى اشتباه الموصلات كالسيليكون والجرمانيوم وغيرها . وقد تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل بعض علماء الفيزياء في أواخر القرن التاسع عشر الميلادي حيث وجدوا أن الضوء يستطيع تحرير الإلكترونات من بعض المعادن كما عرفوا أن الضوء الأزرق له قدرة أكبر من الضوء الأصفر على تحرير الإلكترونات وهكذا . وقد نال العالم اينشتاين جائزة نوبل في عام 1921م لاستطاعته تفسير هذه الظاهرة .

وقد تم تصنيع نماذج كثيرة من الخلايا الشمسية تستطيع إنتاج الكهرباء بصورة علمية وتتميز الخلايا الشمسية بأنها لا تشمل أجزاء أو قطع متحركة ، وهي لا تستهلك وقوداً ولا تلوث الجو وحياتها طويلة ولا تتطلب إلا القليل من الصيانة . ويتحقق أفضل استخدام لهذه التقنية تحت تطبيقات وحدة الإشعاع الشمسي ( وحدة شمسية ) أي بدون مركزات أو عدسات ضوئية ولذا يمكن تثبيتها على أسطح المباني ليستفاد منه في إنتاج الكهرباء وتقدر عادة كفاءتها بحوالي 20% أما الباقي فيمكن الاستفادة منه في توفير الحرارة للتدفئة وتسخين المياه . كما تستخدم الخلايا الشمسية في تشغيل نظام الاتصالات المختلفة وفي إنارة الطرق والمنشآت وفي ضخ المياه وغيرها .

أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق المجمعات ( الأطباق ) الشمسية والمواد الحرارية .فإذا تعرض جسم داكن للون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي فإنه يمتص لإشعاع وترتفع درجة حرارته . يستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين المياه وتوليد الكهرباء وغيرها . وتعد تطبيقات السخانات الشمسية هي الأكثر انتشاراً في مجال التحويل الحراري للطاقة الشمسية . يلي ذلك من حيث الأهمية المجففات الشمسية التي يكثر استخدامها في تجفيف بعض المحاصيل الزراعية مثل التمور وغيرها كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية في طبخ الطعام ، حيث أن هناك أبحاث تجري في هذا المجال لإنتاج معدات للطهي تعمل داخل المنزل بدلا من تكبد مشقة الجلوس تحت أشعة الشمس أثناء الطهي .

تقنية إنتاج الكهرباء بواســــــــــــــــطة الطاقة الشمسية

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

عندما يتحدث المرء عن الطاقة الشمسية فإن أول ما يخطر في البال هو تحويلها إلى كهرباء عن طريق الخلايا الضوئية، إلا أن هذه التقنية أضحت قديمة بسبب أدائها الضعيف وكلفتها العالية.

حتى وقت قريب كانت التقنية السائدة للاستفادة من الطاقة الشمسية هي تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية وذلك عن طريق ما يسمى بالخلايا الضوئية، التي تتميز بلونها الأسود وكثيرا ما نراها في بعض أنواع الآلات الحاسبة أو ساعات اليد أو غيرها. إن استخدام الخلايا الضوئية لهذه الأغراض يعد أمرا مفيدا حيث يتم تخزين طاقة الشمس على شكل طاقة كهربائية في بطاريات صغيرة تزودنا بالكهرباء في الأوقات التي لا تتوفر فيها أشعة الشمس.

تقنية الخلايا الضوئية لا تصلح في المشاريع الكبرى
إلا أن استخدام الخلايا الضوئية لإنتاج كميات كبيرة من الطاقة بغض استهلاكها في المنازل والمصانع لا يعد أمرا سهلا. فلا تزال تقنيات تخزين الكهرباء في بطاريات كبيرة بحاجة للكثير من التطوير، فالبطاريات لا تستطيع تخزين كميات كبيرة كما أنها تتسم بالكلفة العالية. لذا فإننا نجد أن شركات الطاقة البديلة تتجه مؤخرا إلى تقنية جديدة لاستغلال الطاقة الشمسية تتمثل في استخدام حرارة الشمس في تسخين المياه أو سوائل أخرى يتم تخزينها واستخدامها في الأوقات التي تكون فيها أشعة الشمس محجوبة.

المحطات الشمسية الحرارية هي تقنية المستقبل
تستخدم هذه التقنية الجديدة في جيل جديد من محطات إنتاج الكهرباء تسمى المحطات الشمسية الحرارية، وتتميز ببساطتها وانخفاض كلفتها. وسينتشر هذا النوع الجديد من المحطات في كثير من المناطق في العالم. ففي مدينة مصدر البيئية التي يخطط لإقامتها قرب أبو ظبي سيتم الاعتماد على هذا النوع من المحطات في تزويد المدينة بالطاقة الكهربائية. كذلك فإن كثيرا من المناطق في الولايات المتحدة الأمريكية تشهد بناء هذه المحطات.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

الطاقة الشمسية :
• تعتبر الطاقة الشمسية من مصادر الطاقة المتجددة والنظيفة.
• إستفاد الإنسان قديماً من حرارة الشمس في تجفيف المحاصيل الزراعية وتدفئة المنازل .
• أحرق أرخميدس الأسطول الحربي الرماني في حرب عام 212 ق م عن طريق تركيز الإشعاع الشمسي على سفن الأعداء بواسطة المئات من الدروع المعدنية.
تمتاز الطاقة الشمسية بما يلي :-
- إن الأدوات المستعملة فيه غير معقدة بالمقارنة مع الأدوات المستخدمة في مصادر الطاقة الأخرى .
- توفير عامل الأمان البيئي حيث أن الطاقة الشمسية هي طاقة نظيفة لا تلوث الجو وتترك فضلات مما يكسبها وضعاً خاصا في هذا المجال وخاصة في القرن القادم .

تحويل الطاقة الشمسية :
يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال طريقتين .
1- التحويل الكهروضوئي : وهو تحويل الإشعاع الشمسي مباشرة إلى طاقة كهربائية بوساطة الخلايا الشمسية. وتتميز الخلايا الشمسية بأنها لا تشمل أجزاء أو قطع متحركة ، وهي لا تستهلك وقوداً ولا تلوث الجو وحياتها طويلة ولا تتطلب إلا القليل من الصيانة. ويمكن تثبيتها على أسطح المباني ليستفاد منها في إنتاج الكهرباء وتوفير الحرارة للتدفئة وتسخين المياه . كما تستخدم الخلايا الشمسية في تشغيل نظام الاتصالات المختلفة وفي إنارة الطرق والمنشآت وفي ضخ المياه وغيرها .
2- التحويل الحراري : أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق الأطباق الشمسية. فإذا تعرض جسم داكن اللون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي فإنه يمتص لإشعاع وترتفع درجة حرارته. يستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين المياه وتوليد الكهرباء وغيرها .

تخزين الطاقة الشمسية :
- التخزين الحراري الكهربائي
- الميكانيكي والكيميائي والمغناطيسي .

طاقة الرياح أو الطاقه النظيفه المنتدة من طواحين الهواء

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

توما شماني /عضو اتحاد المؤرخين العرب / تورنتو-كندا

توربينات المراوح الهوائية في جزيرة (سامسو) في الدانمارك ستغطي مائة بالمائة مما يحتاجة 4200 فرد وهم سكان الجزيرة من الكهرباء وستكون نموذجا حيا لانتاج الطاقة النظيفة. اما في كندا ارض التقنولوجيات العالية فقد بدأت جزيرة سانت لورنس لانتاج الكهرباء من الهواء في اقامة مشروع يسمونه بالحقل الهوائي لانتاج 27 ميغاواط من الكهرباء وهو اول مشروع في منطقة نيوفاوندلند ولبرادور الكندية. والواقع ان هذا المشروع هو بداية لاكثر من 25 مشروع لانتاج الطاقة النظيفة بقوة 2.767 ميغاواط من الكهرباء بفعل الرياح يجري بناؤه الآن في كندا. وفي كندا الآن يجري انتاج 1.588 ميغاواط من الكهرباء بفعل الرياح لسد حاجات 480 الف دار. الواقع ان كندا تملك رصيدا من الرياح في ممتداتها الواسعة من المحيط الاطلسي حتى المحيط الهادي ومع ذلك فان ما ستنتجه كندا من الطاقة المنتجة بفعل الرياح لايغطي اكثر من 4% مما تحتاجه كندا من الطاقة الكهربائية. اما الدانمارك فانها تنتج الآن 20% مما تستهلكه من الطاقة من المراوح الهوائية، واسبانيا تنتج 9% والمانيا 6 - 7% مما تحتاجانه من الطاقة الكهربائية من فعل الرياح. وفي العالم غدت طاقة الرياح الكهربائية ظاهرة عالمية زادت بنسبة 25 - 30 % عما انتج في العقد الأخير، ويبدو ان هذا الأتجاه آخذ في الازدياد ففي عام 2006 بلغ الانتاج العالمي من الطاقة من فعل الرياح 74 الف ميغاواط من الكهرباء.

الطاقة الكهربائية المتولدة من اشعة الشمس او الرياح طاقات نظيفة جديدة لم يلتفت لها العالم، الا في هذه الايام بعد ان تدهورت الارض، هواء وماء وغذاء بالدرجة الأولى بسبب الحرق الهائل للنفوط والفحم وتواجد الملايين من السيارات في مدن العالم المختلفة في الهواء والارض العوالق المحروقة السامة وبسبب التكاثر السكاني الرهيب النهم في الاستهلاك وما يخلفه من مخلفات سامة ترمى في البحار والانهار. وحاجته للطاقة لتدوير الحياة انحدرت البيئات الحياتية الى التلف والاستنزاف من نبات وحيوان وانسان. التكاثر الحياة على الارض، الذي ادى الى قطع الغابات فاختفت اغلب غابات الامزون التي كانت الرئة الحقيقة للارض باشجارها الكثة التي تبتلع الغازات السامة لتحيلها الى اوكسجين ولهذا فان الاندفاع الى الرياح والطاقة الشمسية غدى امر لابد منه، حيث أن مزارع الرياح ليس لها أي تأثير سلبي على المحيط، لا بل إن وجودها يمكن أن يكون عاملاً أساسياً لتخليص الارض من محنها، حيث يستطيع الناس العيش في محيط هواءه وماءه وغذاءه انقى حيث يصبح منحة للاجيال القادمة.

الرياح عنصر طبيعي متوافر على جميع الاراضي حول العالم لا تنضب معينها ومتوفرة مجانا، إستغلت طاقة الرياح منذ أقدم العصور في توليد الطاقة اللازمة لتشغيل الطاحونات الهوائية وخاصة هولندا حيث استخدمت لطحن الحبوب مجانا دون مواد تحرق، واستغلت في تسيير السفن في عرض البحار منذ اقدم العصور وعندما اكتشفت امريكا كانت بالسفن الشراعية. وطاقة الرياح هي بالأساس من فعل الشمس, إذ أن أشعة الشمس تسخن الهواء فيتصاعد الى الطبقات العليا حارا تاركا تحتها فراغا يتم ملأه بالهواء الباردة الذي ينساب كريح. وهذه الرياح تحتوي على طاقة يتم إستخدامها اليوم في توليد الكهرباء على نطاق واسع في أنحاء مختلفة من العالم . الواقع ان فكرة استغلال الرياح لانتاج الكهرباء كانت فكرة قائمة لتوفر النفوط، ولعدم ثبات سرعة الرياح وعدم استمرارها فقد تأخر استخدامها كوسيلة رئيسية من وسائل توليد الطاقة الكهربائية. ان عدم ثبات سرعة الرياح ناتجة عن اختلاف درجات الحرارة في مختلف ايام السنة والرياح المناسبة تحمل كفاءة تصل نظرياً إلى 60 في المائة.

الرياح مادة مجانية متواجدة في كل مكان في العالم. لهذا سعت وتسعى شركات عديدة متخصصة والجامعات والمعاهد العلمية المتخصصة في انتاج الطاقة الخضراء وبتشجيع من كافة الحكومات الى تنشيط الجهود للوصول الى اقصى درجات الانتفاع من الرياح النظيفة والمجانية، ولقد انتشرت حقول الرياح في أوربية وأمريكية، ويوجد حالياً في ألمانيا 1600 مروحة ضخمة، ويؤكد الباحثون أن استطاعة المروحة الواحدة ستصل قريباً إلى 5 ميغاواط. تتألف محطات مراوح الرياح من مراوح ومن توربين بشكل رئيسي. فالرياح تحرك المراوح المربوطة بالمولد الذي يقوم بتوليد الكهرباء، وتعمل المحطات الرياحية عندما تتراوح سرعة الرياح بين (5 -25) مترا في الثانية حسب قانون بيتز. وعندما تكون الرياح ملائمة يمكن لهذه المولدات العمل حوالي 6000 ساعة في السنة من مجموع ساعات السنة البالغة 8760 ساعة وبقوة تعتمد على سرعة الرياح. اي أن محطة الرياح تعمل بما يعادل 2500 ساعة في السنة. فإن كان لدينا محطة لتوليد الكهرباء من الرياح قوتها 1 MW فهذا يعني أن هذه المحطة تولد حوالي 2500 MWh كهرباء في السنة الواحدة. وتستطيع مثل هذه المحطة تويلد كهرباء يكفي حاجة حوالي 500 بيتا في السنة. كما وإن هذه المحطات يمكنها العمل لمدة 25 عاما.

الواقع لا عجب ان مراوح الرياح ان بدت عملاقة للعيان لان إرتفاع الواحدة من هذه المراوح يتراوح بين 30 و 100 متر. والمعروف ان ألمانيا والدانمارك واسبانيا الرائدة في هذا الميدان, إذ تشكل الطاقة الكهربائية المتولدة من الرياح اليوم حوالي 16% من مجموع الطاقة الكهربائية المنتجة في الدانمارك وتطمح ألى رفع هذه النسبة الى الخمسين في المائة في عام 2030. ومن المؤمل أن تشكل الكهرباء المولدة من الرياح نسبة عشرة بالمئة من مجموع الكهرباء المنتجة في العالم في العام (2015). وقد أُنشِئَت أول حقل للرياح عام 1979، وكانت تتكون من 38 ارتفاع كل مروحة منها 15 متراً بانتاج 150 كيلوواط وبحصيلة انتاجية قدرها 80%..

هناك بعض السلييات في انشاء حقول منها انها تحتاج مساحات كبيرة قد لا تكون متوفرة في كثير من الاحيان, بالإضافة االى ذلك فانها تحمل معها ضجيجا في دورانهاغير ان الجهود جارية لتخفيف هذا الضجيج بحيث لايسمع الى بالقرب مراوح الرياح. بيد ان هذا الامر لا يبدو بالعائق فانتاج طاقة نظيفة من مراوح الرياح ببعض ضجيجها اهون امرا من شرور انتاج طاقات النفوط التي سممت البيئة والارض التي تبدو الآن عليلة مريضة منهارة الاعصاب

أرجو أن يستفيد الجميع
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
تحياتي

بسم الله الرحمن الرحيم
ويوجد هناك طاقة اخرى نظيفة وهي طاقة التارمو حرارية والتي تنتج بفعل حرارة الارض

موضوع متكامل استادي نفعنا الله من علمك الموسوعي

» الهيدروجين كأحد المصادر الهامة لانتاج الطاقة البديلة للبترول
» تجارب وافكار متعددة لتوليد الطاقة الكهربائية وتخزينها من الطاقة الحركية لجسم الإنسان
» افكار علمية بسيطة كيف يمكنك تصنيع دائرة بسيطة لتوليد الكهرباء مدى الحياه
» بطاريات الليثيوم - ما لها وما عليها
» أفكار علمية بسيطة كيف تصنع رقاقات الطاقة الشمسية