توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية

يتم إنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية باستخدام طريقتين رئيسيتين كالتالي:

• الطاقة الضوئية: تُستخدم هذه التقنية منذ ثلاثين عاماً وتتطلب وجود خلايا كهروضوئية، والتي تتكون من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى. هذه الخلايا تعمل كأشباه موصلات وتكون على شكل مربعات. عندما تتعرض لأشعة الشمس، تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا في إطلاق إلكترونات، مما ينتج عنه تيار كهربائي قادر على تزويد مبنى كامل بالطاقة.
• الطاقة الحرارية: تعتبر هذه التقنية التقليدية، حيث تعتمد على استخدام عاكسات تركز أشعة الشمس لتوليد البخار، والذي يقوم بتشغيل مولدات كهربائية. وهناك تقنيتان معروفتان في السوق تعتمد كل منهما على الطاقة الحرارية:
  • استخدام حرارة أشعة الشمس لتسخين غاز الهيليوم أو الهيدروجين أو الصوديوم السائل، مما ينتج عنه غاز مضغوط أو بخار لتحريك التوربينات وتوليد الكهرباء.
  • توجيه مرايا تعكس أشعة الشمس نحو برج كبير يحتوي على سوائل، تتحول تلك السوائل إلى بخار يدفع التوربينات وبالتالي يولد الكهرباء.

مشروع مبتكر لتوليد الطاقة الشمسية

بناءً على الزيادة في تكاليف الأبراج، الأنابيب، المضخات، والعمليات التشغيلية، فضلاً عن التحديات الناتجة عن الفرق في درجات الحرارة بين الساخن والبارد، بالإضافة إلى الحاجة لنظام لتخزين الحرارة في حالات غياب الشمس، قام الأستاذ في الهندسة الميكانيكية ألكسندر سكوم وفريق متعدد التخصصات بتطوير جهاز مبتكر يهدف إلى معالجة هذه المشكلات. ومن أبرز ميزات هذا الاختراع:

• الجهاز عبارة عن خزان كبير يحتوي على ملح مصهور، حيث يتمتع الملح بقدرة عالية على تحمل درجات الحرارة المرتفعة ويمتاز بقدرته الكبيرة على امتصاص الحرارة.
• تثبيت جهاز (Heliostat) على أحد القمم، والذي يوجه أشعة الشمس مباشرة نحو الملح داخل الخزان من خلال فتحة صغيرة.
• تتوزع الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء الخزان بفضل قدرة الملح المصهور على تخزين الحرارة.
• عند إنتاج الطاقة، يتم سحب الملح الساخن من أعلى الخزان إلى مولد البخار، في حين يعود الملح البارد المنصهر إلى أسفل الخزان.
• في حالات غياب الشمس أو أثناء الليل، يتم إغلاق فتحات الخزان لتقليل فقدان الحرارة.

فهم الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي طاقة مستمدة من أشعة الشمس يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية أو حرارية. وتعتبر من أنظف وأكثر أنواع الطاقة المتجددة توافراً، وتستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل توليد الكهرباء، الإضاءة، توفير بيئة داخلية مريحة، وتسخين المياه. تعد الولايات المتحدة واحدة من أغنى دول العالم في مجال الطاقة الشمسية.