بحث عن الطاقة الشمسية جاهز للطباعة مع العناصر والمراجع

الطاقة الشمسية

• تعد معلومات حول الطاقة الشمسية من أكثر المواضيع التي يتم تكليف الطلاب والباحثين بإعدادها، نظرًا لأهميتها البالغة كونها تمثل إحدى أنواع الطاقة الحيوية.
• يبدو من اسمها أنها طاقة مستمدة من الشمس، وقد تم إجراء العديد من الدراسات والتجارب حول الطرق الأمثل للحصول على أكبر قدر منها وأقصى استفادة ممكنة منها.
• سنشرح بالتفصيل معنى الطاقة الشمسية وكيفية الحصول عليها، والسبب وراء أهميتها، وطرق تخزينها، وغيرها من المسائل المتعلقة بها.

مقدمة بحث عن الطاقة الشمسية جاهز للطباعة

• تتحدث هذه العبارة عن الشمس التي تعد أقرب نجم إلى الأرض، وتقدر المسافة بينهما بـ26000 سنة ضوئية. ويعتقد أن عمر الشمس منذ وجودها يبلغ حوالي 4.5 مليار عام. ويعتبر الجاذبية الهائلة الموجودة في الشمس هي المسؤولة بشكل رئيسي عن استقرار المجموعة الشمسية، حيث تثبت جميع مكونات المجموعة الشمسية بما في ذلك الكواكب والنجوم والمجرات وغيرها من الأجزاء الصغيرة كلٍ بمدارِه. وفي الآونة الأخيرة، تم الاعتماد بشكل كبير على الشمس في مجالات توليد الطاقة والاستفادة منها في النشاطات الحياتية المختلفة.

عناصر بحث عن الطاقة الشمسية

أثناء إعدادنا للبحث حول الطاقة الشمسية، سنتناول هذا الموضوع من عدة جوانب وعناصر، والتي تتضمن ما يلي:

• تعريف الطاقة الشمسية.
• فوائد الطاقة الشمسية.
• تقنيات تحويل الطاقة الشمسية.
• استخدامات الطاقة الشمسية.
• تخزين الطاقة الشمسية.
• إيجابيات الطاقة الشمسية.
• مشكلات استخدام الطاقة الشمسية .
• خاتمة بحث عن الطاقة الشمسة .

تعريف الطاقة الشمسية 

• يشير مصطلح الطاقة الشمسية إلى الطاقة التي تنبعث من الشمس في شكل الحرارة والضوء نتيجة للتفاعلات النووية التي تحدث داخل الشمس على مدار الساعة ودون توقف.
• تنتقل الطاقة الشمسية من الشمس إلى الأرض عبر الفضاء، حيث تصل إلى نصف الكرة الأرضية المضيء في النهار، وتغيب عن النصف المظلم، وتتغير هذه النسبة يوميًا. وتعتبر الطاقة الشمسية الواردة من الشمس ضرورية لجميع أشكال الحياة.
• الضوء الشمسي ضروري لعملية البناء الضوئي في النباتات، مما يجعله جزءًا من المنظومة البيئية بأكملها، كما أنه ضروري لتزويد الأرض بالحرارة اللازمة لمنع التجمد وتوفير الدفء اللازم للحياة.
• وفي الآونة الأخيرة، تم استخدام الطاقة الشمسية كبديل للوقود الأحفوري في توليد الكهرباء وفي العديد من الاستخدامات الأخرى، وتم ذلك باستخدام تقنيات مختلفة التي سنذكر بعضها في الأسطر التالية.

فوائد الطاقة الشمسية

• تتمثل أهمية الطاقة الشمسية بشكل عام في إنتاج الأشعة التي تساعد على عمليات البناء الضوئي في النباتات وإنتاج الغذاء والكتلة الحيوية، وبالتالي تساهم في تطور الكائنات الحية.
• تلعب الأشعة دورًا كبيرًا في إنتاج الطاقة المائية والرياح، وفي مجالات زراعة الأرض ونمو المحاصيل وإنتاجها، كما تستخدم لتجفيف الطعام لمنعه من التلف، فضلاً عن الاعتماد على البيوت البلاستيكية لرفع درجة الحرارة، ومن استخداماتها الشائعة نذكر:

تقليل الحاجة للبنية التحتية

• يمكن استخدام الطاقة الشمسية دون الحاجة إلى بنية تحتية ضخمة مثلما تحتاجه مصادر الطاقة الأخرى، مثل الكهرباء، فقط يكفي وضع الألواح الشمسية في المناطق المفتوحة بجانب المباني أو على الأسطح للاستفادة منها.

الاستخدام الآمن

• تعتبر ألواح الطاقة الشمسية آمنة في الاستخدام مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى، حيث لا يترتب عليها الخطر الذي يحدث عند انهيار محطة كهربائية نتيجة لكوارث طبيعية أو أضرار ومشاكل كبيرة، وحتى في حالة تعطلها لأي سبب، فإنه لا يترتب عليها مثل تلك الأخطار والمشاكل.

محاربة الاحتباس الحراري والتغير المناخي

• تشكل التغيرات المناخية والاحتباس الحراري تهديدًا للحياة على الأرض، ويمثل استخدام الطاقة الشمسية أحد الحلول الأمثل لهذه الظواهر، حيث يتأثر الطعام والشراب والكائنات الحية بتلك الظواهر، ولكن استخدام الطاقة الشمسية يقلل من تأثيرها.

تقنيات تحويل الطاقة الشمسية 

تشمل تقنيات الطاقة الشمسية تلك التقنيات التي تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى أشكال أخرى من الطاقة للاستفادة منها، وتشمل هذه التقنيات:

المصفوفات الكهروضوئية

المصفوفات الكهروضوئية هي ترتيبات تسمح بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية من خلال الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون والتي يتم توصيلها ببعضها البعض عن طريق المواد الفلزية، ويتم إنتاج كمية كبيرة من الطاقة بذلك.

العاكسات

• تُستخدم هذه التقنية لإصلاح الخلل الموجود في المصفوفات الكهروضوئية، حيث تنتج هذه المصفوفات طاقة كهربائية غير مناسبة لتشغيل الأجهزة الكهربائية المستخدمة في المنازل.
• بالإضافة إلى ذلك، تحافظ العاكسات على كمية الطاقة الكهربائية المنتجة من الطاقة الشمسية بشكل مستمر، بخلاف المصفوفات التي تحتاج إلى كمية محددة من الأشعة الشمسية لإنتاج الكهرباء.

استخدامات الطاقة الشمسية

تستخدم الطاقة الشمسية لثلاثة أغراض رئيسية، وهي تسخين المياه والألواح الشمسية وإنتاج الطاقة الحرارية الشمسية، لاستخدامها في محطات توليد الطاقة، كما يوجد استخدامات أخرى كثيرة:

المصابيح الخارجية

• يُمكن استخدام بعض أنواع المصابيح التي تعمل بالطاقة الشمسية في الفناء الخارجي للمنزل، أو على الممشى، أو في الحدائق، حيث تشحن الألواح الشمسية الخاصة بها بالطاقة الشمسية لتضيء في الظلام.

الطهي

• يمكن الاعتماد على الفرن الشمسي في طهي الطعام، وهو بديل عن طرق الطهي التقليدية، ويتمثل في صندوق به مقلاة محاطة برقائق الألمنيوم التي تمتص أشعة الشمس وتعكسها على الطعام، إلى جانب وجود مقياس حرارة وعازل حراري لقياس درجة الحرارة داخل الفرن.

توليد الكهرباء

• تستخدم العديد من المصانع حرارة الشمس لتوليد الطاقة الكهربائية، وهي تعد مصدرًا هائلاً للطاقة المتجددة، ويتم ذلك عن طريق استخدام مرايا تمتص أشعة الشمس وتعكسها إلى نقطة مركزية في قمة برج، حيث توجد أنابيب بها سائل يمتص الحرارة، ويتم ضخ السائل عندما يصبح ساخنًا في مولد يعمل على تحويله إلى بخار، ويتم استخدام البخار الناتج لتشغيل توربينة توليد الكهرباء.

شحن البطاريات

• يمكن استخدام شحن البطاريات لتشغيل العديد من أنواع المضخات والأجهزة والأضواء، ويمكن شحن البطاريات خلال النهار لاستخدامها في الليل.

تدفئة حوض السباحة

• يتم تدفئة مياه البركة بإضافة بطانية شمسية على سطحها، حيث تعمل البطانية على تسخين المياه مباشرة، كما يمكن تسخين المياه باستخدام الطاقة الشمسية عن طريق تركيب الألواح الشمسية على سطح المنزل وتجميع الحرارة، ثم ضخ المياه المسخنة لحوض السباحة.

تدفئة المنازل

• من بين الأمثلة على هذه الطريقة هي “الغرفة الشمسية”، وهي غرفة زجاجية تسمح لأشعة الشمس بالدخول إليها في فترة الظهيرة بسبب شفافية الزجاج الذي يمكن امتصاص هذه الأشعة، وللحفاظ على الحرارة بعد غروب الشمس، يمكن إضافة النباتات والصخور إلى الغرفة لتخزين الحرارة والاستفادة منها في الليل.

كيفية تخزين الطاقة الشمسية

عندما تتحول الطاقة الشمسية إلى شكل آخر من الطاقة، يواجه الإنتاج الليلي تحدياً، ولكن هناك طرق لتخزين الطاقة الشمسية، منها:

تخزين الطاقة الضوئية

• يتم استخدام البطاريات في النظام لتخزين الكهرباء الناتجة عن الشحن، ولكن من الضروري أن تكون تلك البطاريات قابلة لإعادة الشحن، حيث تخزن الطاقة في النهار للاستفادة منها في الليل، ثم يتم إعادة شحنها مرة أخرى.

تخزين الطاقة الحرارية

• ويتم ذلك عن طريق استخدام أنظمة تسخين المياه التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية، وتتضمن تلك الأنظمة نظام تخزين بسيط على شكل مجموعات لطاقة الشمس، وعند الحاجة ينتقل الماء الساخن من مجموعات التخزين إلى المكان المخصص له.
• تتمثل عملية إنتاج الوقود في بعض الخلايا الكهروكيميائية التي تستخدم الطاقة الشمسية لتحويل جزء من الماء إلى أكسجين وهيدروجين، وتخزينهما على شكل وقود (غاز)، وعند الحاجة له يتم دمج هذين الغازين مرة أخرى لإنتاج الكهرباء باستخدام جهاز يسمى خلية الوقود.
• يمكن تخزين الطاقة الحرارية المركزة من أشعة الشمس في محلول ملحي أو بملح مذاب أو بدرجة حرارة مرتفعة، وعند الحاجة إلى الكهرباء، يتم نقل الحرارة من الملح المذاب إلى الماء باستخدام جهاز لتغيير درجة الحرارة، مما يولِّد بخارًا يُشغِّل توربينات إنتاج الكهرباء.

إيجابيات الطاقة الشمسية

تتميز الطاقة الشمسية بالعديد من المزايا التي تدعو للاستفادة منها والاعتماد عليها، وتشمل أبرز تلك المزايا ما يلي:

• يعتبر الطاقة الشمسية من بين أفضل مصادر الطاقة المتجددة، حيث لا تصل أشعة الشمس إلى كافة أنحاء العالم.
• يتم استخدامها في العديد من الأنشطة والمجالات المختلفة.
• رغم ارتفاع تكلفة إنشاءها، يمكن للمنشآت الاستفادة من تكاليف الصيانة المنخفضة والحفاظ على نظافتها للحفاظ على صلاحيتها لسنوات عديدة.
• تسعى التكنولوجيا المتقدمة للطاقة الشمسية، وخاصة فيزياء الكم وتقنية النانو، إلى تعزيز فعالية وكفاءة أنظمة توليد الطاقة الشمسية في المستقبل.

مشكلات استخدام الطاقة الشمسية 

على الرغم من سهولة وعدم تكلفة استخدام الطاقة الشمسية في مختلف المجالات، إلا أننا نواجه بعض العقبات والمشاكل في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء، وتتضمن هذه العقبات ما يلي: 

• يمكن حدوث تغيرات مفاجئة في الطقس بسبب التغيرات المناخية المفاجئة، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تعطيل استخدام الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية.
• تُعد التكلفة المرتفعة للأجهزة والمعدات اللازمة لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية هي المشكلة الرئيسية.
• يجب ترك مساحات واسعة فارغة لوضع الألواح التي تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء، وذلك لاستغلال الطاقة الشمسية بأكبر قدر ممكن.

خاتمة بحث عن الطاقة الشمسية

رغم الإيجابيات التي تتمتع بها الطاقة الشمسية، إلّا أنها لها بعض السلبيات، حيث تتأثر بتغيرات الطقس وتعاقب الفصول مما يقلل من فرص الاستفادة منها، وتصعب استفادتها في الليل حيث يتطلب ذلك وجود جهاز لتخزين الطاقة مثل البطارية، كما تحتاج إلى مساحات واسعة لجمع أكبر قدر ممكن منها للاستفادة منها بشكل مثالي.

للمزيد يمكنك متابعة : –

ما هو تعريف الطاقة الشمسية

المراجع

1

2

3