الطاقة الشمسية و تحقيق التنمية المستدامة

الطاقة الشمسية هي مصدر أساسي للطاقة المتجددة، و تتميز تقنياتها على نطاق واسع بأنها إما سلبية أو طاقة شمسية نشطة اعتمادًا على كيفية التقاطها و توزيعها للطاقة الشمسية أو تحويلها إلى طاقة شمسية.

تشمل تقنيات الطاقة الشمسية النشطة استخدام الأنظمة الكهروضوئية المركزة و تسخين المياه بها لتسخير الطاقة.

تشمل تقنيات الطاقة الشمسية السلبية توجيه المبنى نحو الشمس، و اختيار المواد ذات الكتلة الحرارية المناسبة أو خصائص تشتيت الضوء، و تصميم المساحات التي تقوم بتدوير الهواء بشكل طبيعي.

إن الحجم الكبير للطاقة الشمسية المتاحة يجعلها مصدرًا جذابًا للغاية للكهرباء. كانت أرخص من الوقود الأحفوري منذ عام 2021.

في عام 2011، قالت الوكالة الدولية للطاقة إن تطوير تكنولوجيات الطاقة الشمسية النظيفة التي لا تنضب و بأسعار معقولة سيكون له فوائد ضخمة على المدى الطويل. و سيزيد من أمن الطاقة في البلدان من خلال الاعتماد على مورد محلي لا ينضب و لا يستورد في الغالب، تعزيز الاستدامة، تقليل التلوث، خفض تكاليف التخفيف من ظاهرة الاحتباس الحراري… هذه المزايا عالمية.

الحياة و الطاقة الشمسية

الشمس مورد لا يصدق و متجدد لديه القدرة على تغذية الحياة على الأرض و توفير طاقة نظيفة و مستدامة لجميع سكانها. في الواقع، تصل طاقة الشمس إلى كوكبنا في ساعة واحدة أكثر مما يستخدمه جميع سكان العالم في عام واحد. يمكن تحويله إلى كهرباء من خلال وحداته الكهروضوئية (الصورة = الضوء ، الفولتية = الكهرباء).

كيف تعمل و لماذا نستخدمها؟

تمتص الوحدات الكهروضوئية ضوء الشمس و تحول الطاقة إلى شكل قابل للاستخدام من التيار الكهربائي. تشرق الشمس في جميع أنحاء العالم، مما يجعل الكهرباء الشمسية قابلة للحياة في أي مكان. نظرًا لأنه يمكن إقران الطاقة الشمسية بالبطاريات لتخزين الطاقة، يمكن أن تكون الأنظمة الكهربائية الشمسية مستقلة عن شبكة المرافق، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة للمواقع البعيدة.

لا تحتوي وحدات الطاقة الشمسية على أجزاء متحركة مما يجعل تكاليف الصيانة منخفضة، كما أنها موثوقة للغاية مع عمر خدمة طويل يزيد عن 25 عامًا من الكهرباء المضمونة. تعتمد الكهرباء الشمسية على الشمس كمصدر للوقود، فلا داعي للتنقيب عن الوقود البترولي أو تكريره أو توصيله إلى الموقع. كما ترى، هناك الكثير من مزاياها.

نمو صناعة الطاقة الشمسية

يتيح لنا تصميم و تركيب الأنظمة الكهروضوئية على نطاق واسع الابتعاد عن مصادر الطاقة الأخرى الملوثة و غير المستدامة. نظرًا لأن صناعة الطاقة الشمسية تنمو، فهذا يعني أن الحاجة إلى العمال المهرة آخذة في الازدياد أيضًا!

Remote Energy (RE) هي منظمة 501 (c) (3) للتأثير تقوم بتدريبنا في جميع أنحاء العالم لتسخير قوة الشمس و تطوير مهارات التصميم و التركيب الكهروضوئية الفنية المطلوبة لتحقيق الطاقة النظيفة و التغيير الإيجابي لهم. مجتمعات. 

تزود برامج تدريب الفنيين القوة العاملة المتزايدة بالمهارات العملية اللازمة لتكون مؤهلة و قادرة على المنافسة. تعمل برامج تدريب معلمي الطاقة الشمسية على تمكين المدربين المحليين من خلال المناهج الدراسية و فرص التوجيه و المهارات اللازمة لتلبية متطلبات التدريب الإقليمية الحالية.

كيف يتم انتاجها؟

يمكن الحصول على الطاقة الشمسية من الألواح و المرايا:

1. الخلايا الكهروضوئية: تقوم بتحويل الضوء الشمسي مباشرة إلى كهرباء بسبب ما يسمى بـ “التأثير الكهروضوئي” الذي من خلاله تستطيع مواد معينة امتصاص الفوتونات و الإلكترونات الحرة، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي.
2. المجمعات الحرارية الشمسية: تستخدم الألواح أو المرايا لامتصاص و تركيز حرارة الشمس و نقلها إلى سائل و توصيلها عبر أنابيب لاستخدامها في المباني و المنشآت أو أيضًا لإنتاج الكهرباء.

يمكن أيضًا استخدام هذه الطاقة بطريقة سلبية باستخدام تقنيات الهندسة المعمارية للمناخ الحيوي.

أنواعها

هناك ثلاثة أنواع:

1. الطاقة الشمسية الكهروضوئية: تستخدم لإنتاج الكهرباء؛
2. الحرارية: تستخدم لتسخين المياه؛
3. و السلبية: هي التي تستفيد بشكل مباشر من ضوء الشمس.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية

توفر الطاقة الشمسية الكهروضوئية الضوء الذي يتم تحويله إلى كهرباء باستخدام الألواح الكهروضوئية. تتكون هذه الألواح الكهروضوئية من مجموعات من الخلايا التي تحول الضوء (الفوتونات) إلى طاقة كهربائية (إلكترونات).

تتكون من الحصول على الكهرباء مباشرة من الإشعاع الشمسي. يمكن الحصول على هذا بفضل تركيب الألواح الكهروضوئية، و التي تتكون من خلايا السيليكون التي تحول الضوء و الحرارة من الشمس إلى طاقة كهربائية. يمكن تركيب هذه الألواح الشمسية محليًا على المباني و المنازل، و كذلك على نطاق أوسع في المنشآت الأكبر.أنواع التركيبات الكهروضوئية:

1. الألواح الشمسية للتزويد الذاتي.
2. مصانع إنتاج الخلايا الكهروضوئية.

لا تنتج الألواح الشمسية الكهروضوئية حرارة، و بالتالي لا يمكن استخدامها للتخزين. و مع ذلك، يمكن نقل الإنتاج الزائد من الكهروضوئية إلى شبكة الاستهلاك، و هو ما يُعرف بالإنتاج الزائد للطاقة الكهروضوئية. بفضل الألواح الكهروضوئية، أصبح الإمداد الذاتي بالطاقة أكثر ديمقراطية، مما يعني أن منزل كل شخص يمكنه إنتاج الكهرباء الخاصة به لاستهلاكه و تقليل فاتورة الكهرباء.

الطاقة الشمسية هي أفضل طريقة لتحقيق الاكتفاء الذاتي عندما يتعلق الأمر بإنتاج.

الطاقة الحرارية الشمسية

تستخدم لإنتاج الحرارة، و التي تُستخدم بعد ذلك كمصدر للطاقة على المستوى المحلي (لتدفئة المنزل أو الطهي أو للنظافة الشخصية) و كذلك على المستوى الصناعي، و تحويل هذه الطاقة إلى طاقة ميكانيكية و من هذا الحصول على الطاقة الكهربائية.

توفر الحرارة باستخدام المرايا بحيث يمكن تركيز أشعة الشمس في مستقبلات و تصل إلى درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية. ثم يتم استخدام الحرارة لتسخين السائل الذي يولد البخار و يحرك التوربينات التي تنتج الكهرباء.

تستخدم المجمعات الحرارية الألواح أو المرايا لامتصاص و تركيز الحرارة و نقلها إلى سائل و توصيلها عبر أنابيب لاستخدامها في المباني أو المرافق أو أيضًا لإنتاج الطاقة الكهروحرارية.

هناك ثلاثة أنواع:

• ذات درجة الحرارة المنخفضة: مولدات درجات الحرارة المنخفضة تولد درجات حرارة تصل إلى 65 درجة مئوية؛
• و الثانية ذات درجة الحرارة المتوسطة: يمكن لمجمعات درجة الحرارة المتوسطة الوصول إلى درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية؛
• و الثالثة ذات درجة الحرارة العالية: مولدات درجات الحرارة العالية تولد درجات حرارة تزيد عن 500 درجة مئوية.

السلبية؟

تستخدم تقنيات مختلفة لالتقاط طاقة الشمس و معالجتها. يُعرف هذا باسمها النشط. و مع ذلك، يمكن أيضًا استخدامها بطريقة سلبية، أي دون الحاجة إلى أي نوع من الآليات لتجميعها و استخدامها. هذه أقدم طريقة للاستفادة من الإشعاع الشمسي.

الهدف هو تعظيم الخصائص الحالية لمنزل الفرد:

• وضعه في أفضل مكان؛
• التأكد من أن المبنى هو الأفضل؛
• عزل المنزل؛
• باستخدام أفضل الأسقف؛
• استخدام وسائل الحماية.

بهذه الطريقة، يتم الحصول على الطاقة الشمسية السلبية بشكل أساسي باستخدام الهندسة المعمارية المناخية: مبدأ تصميم المباني حيث ، من خلال استخدام مواد و توجهات مختلفة، يتم استخدامها التي يتم التقاطها طوال اليوم للحفاظ على المبنى دافئًا ليلاً و تجنب الحرارة الزائدة أثناء ساعات معظم ضوء الشمس خلال النهار، و بالتالي تقليل الحاجة إلى إضاءة المبنى أو تسخينه أو تبريده.

ما هي استخدامات؟

هناك العديد من استخدامات. الاستخدامات الأكثر شيوعًا هي:

• توليد الكهرباء؛
• ماء ساخن؛
• إنتاج “البرودة الشمسية” و التدفئة؛
• المحاصيل المائية؛
• إلقاء الضوء على المناطق الخارجية؛
• السيارات الشمسية و الاختراعات الأخرى.

إن تطوير تقنيات الطاقة الشمسية النظيفة التي لا تنضب و بأسعار معقولة سيكون له فوائد ضخمة على المدى الطويل. سيؤدي ذلك إلى زيادة أمن الطاقة في البلدان من خلال الاعتماد على مورد محلي لا ينضب، و مستقل في الغالب عن الاستيراد، و تعزيز الاستدامة، و الحد من التلوث، و خفض تكاليف التخفيف من تغير المناخ، و الحفاظ على أسعار الوقود الأحفوري أقل من غير ذلك. هذه المزايا عالمية. و من ثم ينبغي اعتبار التكاليف الإضافية لحوافز النشر المبكر استثمارات تعليمية ؛ يجب أن يتم إنفاقها بحكمة و يجب مشاركتها على نطاق واسع.

في عام 2011، وجد تقرير صادر عن وكالة الطاقة الدولية أن تقنيات الطاقة الشمسية مثل الخلايا الكهروضوئية و المياه الساخنة بها و المركزة يمكن أن توفر ثلث طاقة العالم بحلول عام 2060 إذا التزم السياسيون بالحد من تغير المناخ و الانتقال إلى الطاقة المتجددة. 

يمكن أن تلعب الطاقة من الشمس دورًا رئيسيًا في إزالة الكربون من الاقتصاد العالمي جنبًا إلى جنب مع تحسينات في كفاءة الطاقة و فرض التكاليف على انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. “تكمن قوتها في التنوع المذهل و مرونة التطبيقات، من النطاق الصغير إلى النطاق الكبير”.

لقد أثبتنا أنه بعد استنفاد مخزوننا من النفط و الفحم، يمكن للجنس البشري الحصول على طاقة غير محدودة من أشعة الشمس.

في عام 2021، قدّر لازارد التكلفة المستوية للبناء الجديد للكهرباء الشمسية على نطاق المرافق غير المدعومة بأقل من 37 دولارًا لكل ميغاواط في الساعة و الطاقة الحالية التي تعمل بالفحم أعلى من هذا المبلغ.

ذكر تقرير 2021 أيضًا أن الطاقة الشمسية الجديدة أرخص أيضًا من الطاقة الجديدة التي تعمل بالغاز، و لكنها ليست طاقة الغاز الحالية بشكل عام.

في الختام

يتضح أن الطاقة الشمسية تعد واحدة من أهم الحلول الواعدة لمواجهة التحديات البيئية والاقتصادية التي يواجهها العالم اليوم. إذ توفر الطاقة الشمسية مصدراً متجدداً ونظيفاً يمكن أن يساهم بشكل كبير في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، ومن ثمّ تقليل الانبعاثات الكربونية التي تهدد كوكبنا. ومع تطور التكنولوجيا وزيادة الاستثمارات في هذا القطاع، أصبحت الطاقة الشمسية خياراً أكثر فعالية من حيث التكلفة وأكثر سهولة في الوصول إلى مختلف الأفراد والمجتمعات.

ومع استمرار الوعي البيئي والنمو السكاني، ستظل الطاقة الشمسية تلعب دوراً محورياً في بناء مستقبل مستدام. ولتحقيق أقصى استفادة منها، يجب على الحكومات والشركات والمجتمعات أن تتعاون لتعزيز البنية التحتية ودعم الابتكارات وتوفير التسهيلات للاستثمار في هذه الطاقة النظيفة. بذلك، يمكننا تحقيق أهداف التنمية المستدامة وتحقيق مستقبل أفضل لأجيالنا القادمة، مدعومين بمصادر طاقة مستدامة تضمن لنا بيئة نظيفة واقتصاداً أكثر استقراراً.