Solar Energy الطاقة الشمسية

1. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬
Solar energy
‫اعداد‬
‫عباس‬ ‫محمد‬ ‫لين‬ ‫به‬
‫كركوك‬ ‫النفطي‬ ‫التدريب‬ ‫معهد‬

2. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬
•‫إن‬‫الطاقة‬‫الشمسية‬‫هي‬‫ناتج‬‫التفاعالت‬‫النووية‬‫التي‬‫تحدث‬‫في‬
،‫الشمس‬‫وتصل‬‫طاقتها‬‫الحرارية‬‫إلى‬‫األرض‬‫على‬‫صورة‬
‫طاقة‬‫إشعاعية‬‫مكونة‬‫من‬‫األشعة‬‫فوق‬‫بنفسجية‬-‫التي‬‫ي‬‫تم‬
‫حجب‬‫كمية‬‫كبيرة‬‫منها‬‫بوساطة‬‫الغالف‬‫الجوي‬-‫و‬‫األشعة‬
‫المرئية‬‫واألشعة‬‫تحت‬‫الحمراء‬
•‫والمجموع‬‫الكلي‬‫للطاقة‬‫الشمسية‬‫الواصلة‬‫إلى‬‫األ‬‫رض‬‫كب‬‫ير‬
،‫جدا‬‫حيث‬‫أن‬1%‫فقط‬‫من‬‫مساحة‬‫األرض‬‫يكفي‬‫لتجميع‬
‫طاقة‬‫شمسية‬‫تغطي‬‫احتياج‬‫العالم‬‫بأسره‬‫من‬‫الكهرباء‬

3. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬
•‫والجدير‬‫بالذكر‬‫أن‬‫استخدام‬‫الطاقة‬‫الشمسية‬‫لن‬‫يغير‬‫في‬‫المخزون‬‫أو‬‫في‬
‫دورة‬‫الطاقة‬Energy Cycle‫على‬،‫األرض‬‫فإن‬‫المسطحات‬‫المائية‬
‫واليابسة‬‫تمتص‬‫أشعة‬‫الشمس‬‫ومن‬‫ثم‬‫تقوم‬‫بتحويلها‬‫إلى‬‫طاقة‬‫ح‬‫رارية‬
‫وإعادة‬‫إشعاعها‬‫إلى‬‫الفضاء‬‫الخارجي‬‫وكذلك‬‫النسبة‬‫البسيطة‬‫التي‬‫يمتصها‬
‫النبات‬‫أثناء‬‫التمثيل‬‫الضوئي‬‫يتم‬‫إطالقها‬‫على‬‫شكل‬‫طاقة‬‫حرار‬‫ية‬‫عندما‬
‫تقوم‬‫الكائنات‬‫الحية‬‫بهضم‬‫الطعام‬‫واإلنسان‬،‫أيضا‬‫فإنه‬‫يقوم‬‫بت‬‫حويل‬
‫حصته‬‫من‬‫الطاقة‬‫الشمسية‬‫أو‬‫فقدها‬‫على‬‫شكل‬‫حرارة‬‫وهذا‬‫فإن‬‫الطاق‬‫ة‬
‫الكلية‬‫محفوظة‬‫وال‬‫خلل‬‫في‬‫دورتها‬‫وعليه‬‫فإن‬‫الشمس‬‫مصدر‬‫متجد‬‫د‬
‫للطاقة‬‫ولن‬‫ينفد‬‫ما‬‫دامت‬‫األرض‬

4. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬:‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫االستفادة‬ ‫طرق‬‫الشم‬‫سية‬
‫الشمسي‬ ‫التسخين‬:Flat Plate Collection
‫وهو‬‫يتكون‬‫من‬‫سخان‬‫شمسي‬‫عادة‬‫يثبت‬‫على‬‫أسقف‬‫المبا‬‫ني‬
‫ليقوم‬‫بتجميع‬‫اإلشعاع‬‫الشمسي‬،‫ومعظم‬‫هذه‬‫السخانات‬‫ب‬‫سيطة‬
‫في‬‫تصميمها‬‫وتعمل‬‫على‬‫رفع‬‫درجة‬‫حرارة‬‫الماء‬
(‫أقل‬‫من‬100‫درجة‬‫مئوية‬)‫ويستخدم‬‫هذا‬‫الخزان‬‫لألغراض‬
‫المنزلية‬‫أو‬‫حمامات‬‫السباحة‬

5. *‫تعد‬‫األردن‬‫و‬‫سوريا‬‫من‬‫أكثر‬‫الدول‬‫استخداما‬‫وإنتاج‬‫ا‬
‫للسخانات‬‫الشمسية‬،‫حيث‬‫تنتج‬‫سوريا‬6000‫منها‬
،‫سنويا‬‫أما‬‫في‬‫األردن‬‫فإن‬26%‫من‬‫البيوت‬‫تستعمل‬
‫السخان‬‫الشمسي‬‫الذي‬‫تنتجه‬‫نحو‬25‫شركة‬‫خاصة‬
‫منتشرة‬‫في‬‫البالد‬
‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬:‫طرق‬‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫االستفادة‬‫الشمسية‬

6. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬:‫الشمس‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫االستفادة‬ ‫طرق‬‫ية‬
•‫ماكينة‬‫الحرارة‬‫الشمسية‬Solar thermal engine
•‫وهي‬‫امتداد‬‫للسخان‬‫الشمسي‬‫ولكن‬‫يستخدم‬‫لها‬‫سخان‬‫أكثر‬‫تعقيدا‬
‫لرفع‬‫درجة‬‫الحرارة‬‫لتصبح‬‫كافية‬‫إلنتاج‬‫بخار‬‫ماء‬‫قادر‬‫ع‬‫لى‬
‫تشغيل‬‫توربين‬‫لتوليد‬‫الكهرباء‬‫وتوجد‬‫عدة‬‫أنواع‬‫من‬‫هذه‬،‫التقنية‬
‫وقد‬‫تم‬‫بناء‬‫مجمعات‬‫منها‬‫تتكون‬‫من‬‫منظومة‬‫تحوى‬‫ثمان‬
‫وحدات‬‫مثبتة‬‫على‬‫أبراج‬‫إلى‬‫منظومات‬‫قد‬‫تغطي‬‫هكتارات‬‫م‬‫ن‬
‫األراضي‬‫وحتى‬‫المحيطات‬

7. ‫الشمسية‬ ‫الحرارة‬ ‫ماكينة‬Solar thermal engine

8. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬:‫الشم‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫االستفادة‬ ‫طرق‬‫سية‬
•‫الطاقة‬‫الكهروضوئية‬Photovoltaic
‫كمصدر‬ ‫الشمسية‬ ‫الخاليا‬ ‫تستخدم‬ ‫حاسبة‬ ‫آلة‬ ‫رأيت‬ ‫قد‬ ‫أنك‬ ‫البد‬‫للطاقة‬
‫إلى‬ ‫الحاجة‬ ‫دون‬‫البطارية‬
‫قبل‬‫خمسين‬‫عاما‬‫بدأت‬‫ثورة‬‫تكنولوجيا‬،‫الشمس‬‫وبدأت‬‫تسيطر‬‫فكرة‬
‫اليوم‬‫الذي‬‫سيتم‬‫فيه‬‫استخدام‬‫الكهرباء‬‫المجانية‬‫الموجودة‬‫في‬
‫الشمس‬.‫ففي‬‫اليوم‬،‫المشمس‬‫خاصة‬‫في‬‫الدول‬،‫العربية‬‫يصل‬‫ش‬‫دة‬
‫اإلشعاع‬‫الشمسي‬‫حوالي‬1000‫وات‬‫من‬‫الطاقة‬‫لكل‬‫متر‬‫مربع‬‫عند‬
،‫الظهيرة‬‫وحوالي‬500–600‫وات‬‫لكل‬‫متر‬‫مربع‬‫كمتوسط‬‫سنوي‬
‫خالل‬،‫اليوم‬

9. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬:‫الش‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫االستفادة‬ ‫طرق‬‫مسية‬
•‫الخاليا‬ ‫تصنيع‬ ‫في‬ ‫المستخدمة‬ ‫المادة‬ ‫إن‬‫الشمسية‬Photovoltaic cells
‫توافرا‬ ‫األكثر‬ ‫المادة‬ ‫وهي‬ ،‫السليكون‬ ‫هي‬‫على‬‫األرض‬ ‫سطح‬.‫إ‬ ‫باإلضافة‬‫لى‬
‫الموصالت‬ ‫أشباه‬ ‫مثل‬ ‫المواد‬ ‫من‬ ‫عدد‬ ‫هناك‬ ‫السليكون‬(، ‫جاليوم‬‫جرمينيوم‬)
‫والصبغات‬‫العضوية‬
‫أنواع‬ ‫أربعة‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫الخاليا‬ ‫وتصنف‬‫أساسية‬
1-‫السليكون‬ ‫من‬ ‫المصنوعة‬ ‫الخاليا‬‫اإلحادي‬crystalSingle
2-‫المتعدد‬ ‫السليكون‬ ‫من‬ ‫المصنوعة‬ ‫الخاليا‬‫البلورات‬Polycrystalline
3-‫األفالم‬ ‫خاليا‬‫الرقيقة‬Thin Film
4-‫المتعددة‬ ‫الخاليا‬‫الطبقات‬Multilayer cells

10. ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬:
‫الشمسية‬ ‫الخاليا‬ ‫صناعة‬ ‫مراحل‬

11. ‫في‬ ‫ة‬ّ‫ي‬‫شمس‬ ‫ة‬ّ‫ي‬‫خل‬ ‫ل‬ ّ‫أو‬‫اريخ‬ّ‫ت‬‫ال‬
•‫يعود‬‫ابتكار‬‫الخاليا‬‫ّة‬‫ي‬‫الشمس‬‫إلى‬‫العام‬1839‫عندما‬‫ل‬َّ‫ص‬‫تو‬‫عالم‬
‫الفيزياء‬‫الفرنسي‬‫ألكسندر‬‫إيدموند‬‫بكويلير‬‫إلى‬‫اكتش‬‫اف‬،ّ‫م‬‫ه‬ُ‫م‬
‫وكان‬‫وقتها‬‫ّا‬‫ب‬‫شا‬‫صغيرا‬‫في‬‫اسعة‬ّ‫ت‬‫ال‬‫عشر‬‫من‬‫م‬ُ‫ع‬‫ال‬،‫ر‬‫إال‬‫ه‬َّ‫ن‬‫أ‬‫ن‬ّ‫ك‬‫تم‬
‫من‬‫اختراع‬‫اإللكترود‬‫؛‬‫وهو‬‫أداة‬‫قادرة‬‫على‬‫تحويل‬‫ة‬ّ‫ع‬‫أش‬‫ال‬‫وء‬ّ‫ض‬
‫إلى‬‫طاقة‬‫ّة‬‫ي‬‫كهربائ‬‫بإسقاطها‬‫على‬‫شرائح‬‫من‬‫عناصر‬ُ‫م‬‫ّنة‬‫ي‬‫ع‬.
•‫ومن‬‫ذلك‬‫اريخ‬ّ‫ت‬‫ال‬‫بدأت‬ُ‫جارب‬ّ‫ت‬‫ال‬‫تسلسة‬ُ‫م‬‫ال‬ّ‫ص‬‫للتو‬‫ل‬‫إلى‬‫إنتاج‬
‫اقة‬ّ‫الط‬‫ّة‬‫ي‬‫الكهربائ‬‫واالستفادة‬‫منها‬‫بشكل‬ّ‫ي‬‫عمل‬‫من‬‫طاق‬‫ة‬‫مس؛‬ّ‫ش‬‫ال‬

12. •‫ففي‬‫عام‬1888‫حصل‬‫إدوارد‬‫ويستون‬‫على‬‫أول‬‫براءة‬
‫اختراع‬‫في‬‫الواليات‬‫حدة‬ّ‫ت‬ُ‫م‬‫ال‬‫لصناعة‬‫الخاليا‬‫ا‬،‫ّة‬‫ي‬‫لشمس‬
‫ت‬ّ‫واستمر‬‫ّات‬‫ي‬‫عمل‬‫طوير‬ّ‫ت‬‫ال‬‫وال‬‫تزال‬‫ى‬ّ‫ت‬‫ح‬‫هذ‬‫ا‬‫اليوم‬
‫إلنتاج‬‫خاليا‬‫ّة‬‫ي‬‫شمس‬‫بكفاءة‬‫أعلى‬‫على‬‫توليد‬‫الكهرباء‬
‫وبكلفة‬،ّ‫ل‬‫أق‬‫وأحدث‬‫األبحاث‬‫تجري‬‫ّا‬‫ي‬‫حال‬‫با‬‫ستخدام‬
‫تكنولوجيا‬‫انو‬ّ‫ن‬‫ال‬
‫في‬ ‫ة‬ّ‫ي‬‫شمس‬ ‫ة‬ّ‫ي‬‫خل‬ ‫ل‬ ّ‫أو‬‫اريخ‬ّ‫ت‬‫ال‬

13. ‫األسباب‬‫االهتمام‬ ‫إلى‬ ‫اليوم‬ ‫العالم‬ ‫دفعت‬ ‫التي‬‫ا‬ ‫بالطاقة‬‫لشمسية‬
•1‫التقليدية‬ ‫المصادر‬ ‫نضوب‬ ‫من‬ ‫والقلق‬ ‫الخوف‬‫ل‬‫لطاقة‬
•2‫وصديقة‬ ‫نظيفة‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬‫للبيئة‬
•3‫بكثير‬ ‫أقل‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫استغالل‬ ‫تكاليف‬‫من‬
‫التقليدية‬ ‫المصادر‬ ‫استغالل‬ ‫تكاليف‬.

14. ‫البيئية‬ ‫القضايا‬:
•‫المشكلة‬‫البيئية‬‫الوحيدة‬‫لمثل‬‫هذه‬‫التقنية‬‫هي‬‫المساحة‬‫ا‬‫لمطلوبة‬
‫لتشييد‬‫هذه‬‫التقنية‬‫بينما‬‫الكهرباء‬‫الناتجة‬‫ال‬‫تنفث‬‫غ‬‫ازات‬‫وال‬
‫إشعاعات‬‫أو‬‫تلوث‬‫أو‬،‫ضجيج‬‫إال‬‫أن‬‫بعض‬‫القلق‬‫يساير‬‫ال‬‫ناس‬
‫في‬‫الغازات‬‫الداخلة‬‫عند‬‫إنتاج‬‫هذه‬،‫الخاليا‬‫وكذلك‬‫عند‬‫انته‬‫اء‬
‫مدتها‬‫حيث‬‫بعضها‬‫يحتوي‬‫على‬‫مواد‬‫مثل‬‫الكاديميوم‬‫والزر‬،‫نيخ‬
‫وكذلك‬‫غاز‬،‫الميثان‬‫باإلضافة‬‫إلى‬‫مواد‬‫كيميائية‬‫ومعادن‬‫س‬‫امة‬
‫إال‬‫أن‬‫نسبتها‬‫قليلة‬‫جد‬

15. ‫الطاقة‬ ‫تخزين‬ ‫أساليب‬‫الشمسية‬
‫ل‬ ‫لها‬ ‫االفتقار‬ ‫يتم‬ ‫فإنه‬ ،‫النهار‬ ‫مع‬ ‫الشمس‬ ‫وجود‬ ‫القتران‬ ‫نظرا‬‫لذلك‬ ‫يال‬
‫م‬ ‫أمرا‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫لتخزين‬ ‫طرق‬ ‫ابتكار‬ ‫نحو‬ ‫النظر‬ ‫أصبح‬‫حتى‬ ‫ا‬ّ‫ح‬‫ل‬
‫تزويد‬ ‫يتم‬‫الطاقة‬‫ساعة‬ ‫وعشرين‬ ‫أربعة‬ ‫مدار‬ ‫على‬ ‫الحديثة‬.
‫في‬‫عام‬1948،‫م‬‫استخدم‬‫فندق‬‫دوفر‬‫هاوس‬‫في‬‫مدينة‬‫دوفر‬‫جهاز‬
‫تخزين‬‫الحرارة‬‫ل‬ ّ‫ألو‬‫مرة‬‫باالعتماد‬‫على‬‫ملح‬‫جلوبر‬‫؛‬‫حيث‬‫يع‬‫مل‬‫هذا‬
‫الجهاز‬‫على‬‫تخزين‬‫الطاقة‬‫الشمسية‬‫بدرجات‬‫حرارة‬‫عالية‬،‫جدا‬
‫اعتمادا‬‫على‬‫األمالح‬،‫المذابة‬‫وتعتبر‬‫هذه‬‫األمالح‬‫من‬‫أكثر‬‫الوس‬‫ائل‬
‫فعالية‬‫في‬‫تخزين‬‫درجات‬‫الحرارة‬‫نظرا‬‫النخفاض‬‫تكاليفها‬،‫وسعتها‬
‫الحرارية‬‫النوعية‬‫العالية‬،.