في القرن الحادي والعشرين، تكتسب مصادر الطاقة البديلة شعبية متزايدة. وبالتالي، في عام 2023، زادت قدرة الطاقة البديلة بنسبة 50% مقارنة بنتائج عام 2022. ووفقا للوكالة الدولية للطاقة، بحلول عام 2030، ستزداد قدرة الطاقة المتجددة العالمية بمقدار 2.5 مرة أخرى. سأتحدث في هذا المقال عن إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية في الواقع الحديث.
مجالات تطبيق الطاقة الشمسية
الطاقة الشمسية لديها مجموعة واسعة من التطبيقات وتستخدم في العديد من المجالات:
الطاقة
أحد المجالات الرئيسية التي يتم فيها استخدام الطاقة الشمسية هو إنتاج الكهرباء.
أصبح من الممكن تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بفضل الألواح الشمسية. ومن خلال القيام بذلك، يعمل التأثير الكهروضوئي في الألواح الشمسية على تحويل الضوء إلى تيار كهربائي، والذي يمكن بعد ذلك استخدامه مباشرة أو تخزينه في البطاريات لاستخدامه لاحقًا.
يتم تركيب الألواح الشمسية على أسطح المباني، وعلى الأرض، في مواقع مخصصة لتوليد الكهرباء. يمكن أن تتراوح هذه من مزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق إلى الأنظمة الفردية الصغيرة للاستخدام المنزلي.
صناعة السيارات
يمكن استخدام الطاقة الشمسية في صناعة السيارات لشحن السيارات الكهربائية. بعض السيارات مزودة بألواح شمسية مثبتة مباشرة على السطح، مما يسمح لك بإعادة شحن البطاريات حتى أثناء القيادة. على سبيل المثال، في عام 2019، كشف طلاب الهندسة عن سيارة Lightyear One، وهي سيارة هجينة تعمل بالطاقة الشمسية.
صناعة الفضاء
وفي الفضاء، تُستخدم الألواح الشمسية على نطاق واسع لتزويد المركبات الفضائية والأقمار الصناعية بالطاقة. إنهم يحولون ضوء الشمس إلى كهرباء، والتي تعمل على تشغيل جميع الأنظمة الموجودة على متن الطائرة.
أجهزة الجوال
وفي بعض الحالات، تُستخدم الألواح الشمسية لشحن الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص أثناء المشي لمسافات طويلة أو الرحلات الاستكشافية عندما لا يكون هناك إمكانية الوصول إلى الكهرباء من أي منفذ.
فوائد الطاقة الشمسية
- مجموعة واسعة من التطبيقات: تُستخدم الطاقة الشمسية لتوفير الكهرباء لمختلف مرافق البنية التحتية (بما في ذلك المركبات)، حيث تعمل كمصدر رئيسي أو إضافي للكهرباء؛ تستخدم في أنظمة التدفئة. يرضي الاحتياجات الفردية لتسخين المياه، وما إلى ذلك.
- صديقة للبيئة: استخدام الطاقة الشمسية لا يلوث البيئة ولا ينتج غازات دفيئة.
- تقليل الاعتماد على الموارد الطبيعية المحدودة: يساعد استخدام الطاقة الشمسية في تقليل الاعتماد على النفط والغاز وأنواع الوقود الأخرى.
- الأثر الاقتصادي:يخلق الاستثمار في الطاقة الشمسية فرص عمل ويساعد في تقليل التكاليف.
- آمنة وفعالة: الطاقة الشمسية آمنة ولديها القدرة على زيادة الكفاءة (معامل الأداء).
- لا توجد أسلاك: لا تتطلب الألواح الشمسية أي أسلاك، مما يجعل التثبيت أسهل وأكثر ملاءمة.
عيوب الطاقة الشمسية
- عدم الاتساق: العيب هو عدم الاستقرار في الليل وفي الأيام الملبدة بالغيوم، ولكن القدرة على تخزين الطاقة يمكن أن تحل هذه المشكلة.
- الموسمية: تعتمد كمية الطاقة الشمسية المنتجة على الوقت من السنة.
- استثمار أولي مرتفع: التكلفة الأولية للألواح الشمسية والمعدات المرتبطة بها وتكاليف التركيب مرتفعة جدًا.
- الاسترداد الطويل.
إمكانية تركيب الألواح الشمسية في المناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها
على أراضي الاتحاد الروسي، يتم تضمين استخدام مصادر الطاقة البديلة (توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح) في برامج التنمية المستدامة لمجمع الحرارة والطاقة على المستوى التشريعي. وعلى وجه الخصوص، ينطبق إدخال هذه الممارسة أيضًا على المناطق التي يصعب الوصول إليها والمواقع النائية، حيث يسود الطقس المشمس طوال العام. لذلك، في المناطق الجنوبية من روسيا يبدو هذا واعدا.
في المناطق القطبية، في أي جزء من العام هو الليل القطبي، فإن استخدام مصادر الكهرباء هذه، على العكس من ذلك، غير مربح. في الوقت الحالي، توفر مجمعات الطاقة ميجاوات في مناطق مثل إقليمي كراسنودار وستافروبول، وكذلك في جمهورية كالميكيا، الطاقة بالفعل ليس فقط للمرافق الفردية، ولكن أيضًا لمرافق البنية التحتية المعقدة، بما في ذلك المنشآت الصناعية.
مشاكل إعادة تدوير الألواح الشمسية القديمة
وفي الوقت نفسه، في بعض الحالات، يتم شطب البطارية قبل عمر الخدمة المقدر لها. قد يحدث هذا للأسباب التالية:
- التآكل المبكر والشيخوخة. تتعرض الألواح للتآكل وفقدان الكفاءة بمرور الوقت. قد يؤدي عدم الامتثال لشروط التشغيل إلى تسريع هذه العملية. إذا توقفت اللوحة الشمسية عن توليد طاقة كافية أو تعطلت، يصبح التخلص منها أمرًا لا مفر منه.
- التقنيات القديمة. إن التطور السريع لتكنولوجيا الخلايا الشمسية يجعل النماذج السابقة قديمة الطراز. قد تكون اللوحات القديمة ذات كفاءة منخفضة مقارنة بالألواح المبتكرة، مما يجعل استخدامها غير عملي.
الاتحاد مع مصادر الطاقة الأخرى
يعد الاستخدام المشترك للطاقة الشمسية مع أنواع الطاقة المتجددة وغيرها من أنواع الطاقة الأخرى أحد أكثر الأساليب الواعدة في قطاع الطاقة. يمكن استخدام الطاقة الشمسية بفعالية مع أنواع أخرى من الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية وغيرها، مثل الطاقة النووية والهيدروجين.
وتتمثل ميزة هذا النهج المشترك في توفير إمدادات طاقة أكثر موثوقية واستقرارًا من استخدام نوع واحد فقط. على سبيل المثال، تعوض محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية بعضها البعض في أوقات مختلفة من اليوم وبحسب الموسم، وبالتالي تقليل خطر انقطاع التيار الكهربائي الكامل في الموقع.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن تقاسم الطاقة الشمسية مع مصادر أخرى يمكن أن يحسن الكفاءة الاقتصادية للمشاريع. وفي بعض الحالات، يمكن استخدام الطاقة الشمسية للحفاظ على استقرار النظام وتخفيف العبء على مصادر الطاقة الأكثر تكلفة.
وبشكل عام، فإن الجمع بين استخدام الطاقة الشمسية مع أنواع أخرى من الطاقة المتجددة وغيرها من الطاقة يساعد على تنويع محفظة الطاقة وزيادة استدامة نظام إمدادات الطاقة والحد من الآثار البيئية السلبية.
جدوى استخدام الطاقة الشمسية في المجالات المختلفة
وتعود فوائد استخدام الطاقة الشمسية في مختلف المجالات إلى مزاياها في الجوانب الاقتصادية والبيئية والاجتماعية. بداية، الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة لا ينضب، على عكس المصادر التقليدية مثل الفحم والنفط.
الطاقة الشمسية متاحة في كل مكان تقريبًا، مما يضمن استقرار إمدادات الطاقة ويقلل الاعتماد على توافر الموارد الطبيعية الإضافية. علاوة على ذلك، تعتبر الطاقة الشمسية مصدرًا نظيفًا وصديقًا للبيئة للطاقة. أثناء توليد الطاقة الشمسية، لا يوجد أي انبعاث للمواد الضارة والغازات الدفيئة، مما يقلل من التأثير السلبي على البيئة ويساعد على مكافحة تغير المناخ.
وبالتالي، فإن الطاقة الشمسية قابلة للتكيف بشكل كبير مع التطبيقات المختلفة. ويمكن استخدامه على العديد من المستويات – من النطاقات الصغيرة (مثل توفير الكهرباء للأجهزة المحمولة أو تسخين المياه لمنزل خاص) إلى المشاريع واسعة النطاق (بناء محطات توليد الطاقة الشمسية الكبيرة).
