انظمة الطاقة الشمسية
من
فوائد استخدام الطاقة الشمسـية
وضع الطاقة الشـمسـية في
الوطن العربي
يتسارع الناس في كافة أنحـاء العـالم إلى إدخـال تطبيقـات
وإسـتخدامات الطاقة الشمسـية في حيـاتهم من أجل التقليل من الإعتمـاد على الطاقة
المولدة بواسـطة الوقود التقليدي من منتجـات البترول.
نظرا لارتفاع أسعار الوقود التقليدي من منتجات البترول، توجه
غالبية الناس لاستخدام الطاقة الشمسية لتلبية مختلف حاجياتهم من التدفئة وتسخين
المياه وتوليد الكهرباء وغيره.
وتعتبرالطـاقة الشمســية طاقة متجددة ومتوفرة تقريبـا في كافة
المناطق المـأهولة من العـالم وهي طاقة مجانية و غير ملوثـة للبيئـة (لا تسهم في
الانحباس الحراري الذي يسببه انبعاث الغازات النـاتجة من استخدام الوقود البترولي)
يتوفر بالعـالم العربي موارد ضخمة من الطـاقة الشـمسـية تبعـا
لموقعه الجغرافي المتميز. لكن استغلاله لهذه الطاقة الشـمسـية وتوظيفها ضعيف جدا
وبدرجات متفاوتة بين البلدان العربية مقارنة بباقي الدول خاصة الأوروبية.
لكن في
السنوات الأخيرة بدأت تقوم العديد من الحكومات في المنطقـة باستحداث مشــاريع
ضخمـة لاستغلال الطاقة الشـمسـية وخاصة في مجـال تسخين الماء والتدفئة و توليد
الكهرباء بالإضافة إلى تشـجيع المواطنين على التوجه نحو استغلال الطاقة المتجددة
التي توفرها الشـمس والرياح عن طريق تقديم تسـهيلات وتخفيض الضرائب أو حتى إلغاؤها
لهؤلاء الذين يقومون باسـتخدام تطبيقات الطـاقة الشـمســية لتوليد الكهربـاء
وتسـخين الميـاه والتدفئة أو بواسـطة إيجـاد قوانين وتشـريعات تتعلق بالأبنيـة
وطرق البنـاء ومن أجل الترشـيد في حسن استخدام الطاقة والحفاظ على البيئـة.
يقتصر
استغلال الطـاقة الشـمسـية حاليا من قبل المسـتهلكين في الوطن العربي على تطبيقات
تسـخين الميـاه والتدفئة وإنـارة الحدائق، إلى جانب بعض الخطط والمشــاريع
الحكومية الكبيرة لتوليد الكهربـاء من الطاقة الشـمسـية مثل مصر والإمارات العربية
المتحدة والبحرين. وهناك تجربة جديدة بالمملكة العربيـة السـعودية باستخدام الطاقة
الشـمسـية لتحلية ميـاه البحر.
تعتبر الطاقة الشمسية الوسيلة الأنجع لتوفير الطاقة الحرارية اللازمة لتدفئة المنشآت الكبيرة في مصر.
حيث أن تجمع عوامل المنطقة الجغرافية و الترشيد إضافة للحفاظ على بيئة نظيفة تجعل
من الطاقة الشمسية الأداة المثلى لتحقيق الكسب الأفضل من استخدامها في المنشآت
الكبيرة كالمستشفيات و الفنادق و المطاعم .
والذي يعزز إمكانية هذا التحول باستخدام الطاقة الشمسية كبديل مناسب لتأمين
الحرارة يكمن في وجود عامل المناخ و المنطقة الجغرافية التي تقع فيها مصر ، حيث
تشكل الأيام المشرقة 98% من مجمل أيام السنة، مع معدل امتصاص شمسي سنوي 8.80 كيلو
واط لكل متر مربع يوميا حسب جدول الامتصاص الشمسي الدولي. الأمر الذي يميز منطقة
الشرق الأوسط بنسبة امتصاص شمسي عالي نسبة إلى باقي المناطق في العالم ، علما أن
الدول الغربية باتت الآن تستخدم معظم حاجاتها من الطاقة بواسطة الطاقات البديلة و
أهمها الطاقة الشمسية حيث أنها تحتل المرتبة الأولى في توفير الطاقة بتكاليف أقل
وأداء عالي مع تحقيق هدفها في حماية البيئة من التلوث و القضاء على ظاهرة الاحتباس
الحراري الذي يهدد مستقبل الأرض عبر الأجيال.
أنظمة التسـخين بالطاقة الشمسية
قبل
الثمانينات من القرن العشرين، أدى تقدم الأبحاث في مجال الطاقة الشـمسـية إلى
زيادة ملحوظة في كفـاءة واستطاعة وتطبيقات أنظمـة الطاقة الشـمسـية، إلى جانب
الانخفاض في كلفة هذه الأجهزة وخاصة الأنظمـة الحرارية التي تعمـل بالطاقة الشـمسـية. اليوم أجهزة التسـخين التي تعمـل بالطاقة الشمسية تسـتخدم في العديد من التطبيقـات
المسـتعملة لتسـخين المياه في البيوت ولتدفئة ميـاه المسـابح ولتسـخين الهواء
للتدفئة وللتجفيف الصنـاعي والعديد من التطبيقـات الأخرى المنتشرة في الكثير من
البلدان في العـالم.
المكثف الشـمسـي هو الجزء الأسـاسي في النظـام الحراري
العامل بالطاقة الشمسـية، فهو يقوم بتجميع الطاقة الشمسية وتركيزها في حزمة لتوليد
حرارة من الأشعة الشمسية ومن ثم نقل هذه الحرارة إلى سـائل أو إلى هواء. هناك
العديد من مكثفـات الطاقة الشمسـية مثل الألواح المسـطحة والأنابيب الزجاجية
المفرغة من الهواء والصحون الشمسـية والمجمعات الشمسية المتعددة الطبقـات، وغيرها.
الألواح الشمسية المسـطحة والأنابيب الزجاجية المفرغة من الهواء هي أكثر المكثفـات
الشمسـية شـيوعا في استخدامات أنظمة التسـخين المنزلية.
التصميم التقليدي لأنظمة التسـخين التي تعمل بالطاقة
الشمسـية يتكون من لوح لتجميع وتكثيف أشـعة الشمـس يركب إلى جانب خزان يحتوي على
السـائل أو المياه. داخل اللوح توضع المادة التي تسـتعمل كمكثف ليمتص أشـعة الشمس
مثل صفائح النحـاس الأسـود والتي يركب خلفهـا أنابيب نحاسية ويمر فيها السـائل
المراد تسـخينه. ويغطى اللوح من جهة السـطح المكثف بزجـاج ذو شـفافية عالية أما
الجوانب الأخرى للوح التكثيف فتغطى بعازل جيد لمنع تسـرب الحرارة.
لوح التجميع يقوم بتجميع وحبس الحرارة والتي تنتقل إلى
السـائل الذي يمر ضمن اللوح في الأنابيب النحاسـية. الماء البارد يدخل إلى أسـفل
الخزان المركب بجانب اللوح ومن ثم يمر إلى لوح التسـخين ليصب كمـاء سـاخن في أعلى
الخزان. من أجل ضمان عمل النظام يجب أن يزود النظـام بتدفق مسـتمر من الماء
البـارد.
إن أكثر الاستخدامات شـيوعا لأنظمة التسـخين بالطاقة
الشمسـية تتضمن:
1- تسـخين المياه بالطاقة الشمسـية:
تسخين المياه بالطاقة الشمسـية يعتبر من
أكثر التطبيقات المسـتعملة للتوفير الاقتصادي وحماية البيئة والاستفادة من الطاقة
المجانية المتجددة التي تمنحهـا الشمس. أنظمة التسـخين هذه رخيصة الثمن نسـبيا
وتعيـش لفترات طويلة بأقل قدر من الصيانة.نظـام تسـخين المياه الشـائع الاستخدام في المنازل قد يلغي أكثر من 65% من مصاريف الطاقة اللازمة لتسـخين المياه في البلاد العربية المتوسطية ونحو 100% من هذه التكاليف في دول الخليج العربي. استخدام الطاقة الشمسـية لتسـخين المياه شـائع جدا في بعض البلاد العربية مثل سـوريا والأردن حيث يغطي التسـخين بالطاقة الشمسـية نحو 70% من الاحتياجات المنزلية.
أنظمة تسـخين المياه بالطاقة الشمسـية تؤمن لكم فوائد اقتصادية وبيئية كبيرة مقارنة بأجهزة تسـخين المياه التقليدية حيث أنها توفر عليكم في مصـاريف الكهرباء أو الوقود المسـتخدم من أجل تسـخين المياه إلى جانب أنها توفر لكم كميـات كبيرة من المياه السـاخنة لاستخدامكم طيلة اليوم ولسـنوات عديدة تزيد عن العشـرين سـنة، وهذا يفوق بكثير عمر سـخانات المياه التقليدية.
أنظمـة تسـخين الميـاه العـاملة بالطـاقة الشـمسـية تتكون من مكثف لطـاقة الشمـس بالإضافة إلى خزان للميـاه ومضخـة وتوصيلات ونظـام للتحكم. وهنـاك نوعـان رئيسـيان من أجهزة تجميع وتكثيف الطاقـة الشمسـية تسـتخدم في أنظمة تسـخين المياه هذه، النوع الأول وهو لوحات خلايا السـليكون بينما النوع الآخر يعتمد على تقنية الأنابيب الزجاجية المفرغـة من الهواء لتجميع وتكثيف الطاقة الشمسـية.
مخطط تسخين المياة بالطاقة الشمسية
2- انظمة التدفئة في حمامات السباحة
في أنظمـة تدفئة الحمامات السباحة تسـتخدم مضخـات الماء المركبة ضمن نظـام تنقية الميـاه لدفع المـاء عبر لوحـات التكثيف والتي تقوم بتسـخين الميـاه كمـا هو مبين في الصورة أدناه قبـل إعـادتهـا إلى حوض السـباحة. مكثفـات ومجمعـات الطاقة الشمسـية المسـتخدمة لتدفئة المسـابح تكون عـادة مغطاة بألواح بلاسـتيكية عوضـا عن الزجـاج العالي الشـفافية و المستخدم في أنظمة تسـخين الميـاه المنزلي من أجل خفض كلفتهـا.
إن استخدام الطاقة الشمسـية لتسـخين مياه أحواض السـباحة يعتبر من أفضل مجالات التي يمكن فيها استخدام الطاقة الشمسـية المتجددة بشـكل عملي واقتصادي نظرا لانخفاض سـعر الألواح الشـمسـية التي تسـتعمل في تطبيقات تسخين المسـابح مقارنة بأنواع الألواح الشـمسـية الأخرى.
أكثر الأنواع استعمالا لمكثفـات الطاقة الشـمسـية لتسـخين مياه أحواض السـباحة هو النوع المغطى بالزجـاج أو المغلف وهو الأعلى سـعرا والأكثر كفاءة فيسـتعمل لتسـخين ميـاه المسـابح المرغوب في استخدامها على مدار فصول السـنة في المناطق الباردة. مكثفات الطاقة الشـمسـية المسـتخدمة في هذا التطبيق عبارة عن مكثفات حرارية مصنوعة من مواد مختلفة مركبة ضمن ألواح مغلقة والتي قد تحتوي على أنابيب تمر من خلالها المياه المرغوب تسـخينها أو قد تكون محتوية على أنابيب مملوءة بســائل معين يقوم بامتصاص الحرارة ومن ثم تبادلها مع المياه المرغوب تسـخينها ضمن مبـادل حراري
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق