لماذا استغل الإنسان الطاقة الشمسية وكيف وظفها لصالحه؟!

مع تزايد معدلات الطلب على الطاقة ونظراً لأن معظم المصادر التي يستغلها الإنسان في الوقت الحالي هي مصادر غير متجددة، وتسبب الكثير من الأضرار للبيئة من حولنا من تغيرات مناخية وبيئية مختلفة، كان لابد للإنسان أن يبحث عن مصادر أخرى، فاتجه لاستغلال مصادر الطاقة المتجددة كونها مصادر نظيفة ودائمة للطاقة، الطاقة الشمسية هي أحد هذه المصادر لذلك سعى الإنسان لاستغلالها بكافة الطرق الممكنة وتوظيفها لصالحه، لكن ما هي مجالات توظيف الطاقة الشمسية وكيف استغلها الإنسان ؟!

لماذا استغل الإنسان الطاقة الشمسية ؟

تعريف الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي ما يصل للأرض من ضوء وحرارة الشمس وهي طاقة دائمة منذ خلق الله الأرض حتى نهاية الكون ستظل موجودة، بالإضافة لكونها طاقة نظيفة لا ينتج عنها أي عوادم أو أبخرة ملوثة للبيئة كغيرها من أنواع الطاقة الغير متجددة مثل الفحم والبترول والغاز الطبيعي، لذلك فهي وسيلة مثالية لتوفير الطاقة التي يحتاجها الإنسان في كافة مجالات حياته.

مجالات استخدام الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هي المصر الرئيسي لجميع أنواع الطاقة المتجددة الأخرى الموجودة على سطح الأرض باستثناء نوعين فقط هما المد والجزر وطاقة الأرض الحرارية، لذلك حاول الإنسان الاستفادة منها في كافة مجالات حياته كما يلي:

• التصميم والتخطيط المعماري

  حاول الإنسان الاستفادة من ضوء وحرارة الشمس عند بناء منازله، فقام بإعداد تصاميم حديثة توفر له الضوء والدفء اللازمين في الشتاء كما تمنع عنه حرارة الصيف الشديدة، لم يعتمد الإنسان في هذا الأمر على تخطيط المنزل واختيار الزوايا المناسبة له، لكن حرص أيضاً على إيجاد مواد البناء المناسبة التي تستطيع عكس حرارة الشمس الزائدة قدر الإمكان، فالأدوات المستخدمة حديثاً مثل الأسمنت وغيرها من مواد البناء تقوم بامتصاص أشعة الشمس بقدر كبير مسببة ما يسمى بظاهرة الجزر الحرارية حيث تتسبب هذه المواد في رفع درجة حرارة المكان الذي يعيش فيه الإنسان عن الأماكن المحيطة به، الجدير بالذكر أن تقنية الاستفادة من الطاقة الشمسية في تخطيط وبناء المنازل ليست حديثة بل هي منذ عصور ما قبل التاريخ، يعد منزل الفيلسوف اليوناني سقراط أكبر مثال على استخدام هذه التقنية.

• استغلال الطاقة الشمسية في الزراعة

  من المعروف أن كل فصل من فصول السنة يتميز بأنواع خاصة من الفاكهة والخضروات تبعاً لمناخ هذا الفصل، لكن الآن ومع ظهور العديد من التقنيات الحديثة مثل زراعة الصوب لم تعد زراعة معظم الأنواع تعتمد على مواسم معينة، بدأ الأمر حينما قام الفلاحون الإنجليز والفرنسيون بزراعة مجموعات مرتفعة من الأشجار حتى تقوم بتجميع أكبر قدر من حرارة الشمس فتساعد على نمو الفاكهة والخضروات، في عام 1699 تم استبدال هذه الطريقة بأحد الآلات التي تتبع أشعة الشمس فتقوم بتجميعها، وحالياً يتم استخدام الصوب الزجاجية لنفس الغرض حيث تقوم بامتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى حرارة مما ساعد على زراعة المحاصيل الزراعية على مدار العام دون التقيد بمواسم الزراعة، الجدير بالذكر أن أول صوبة زراعية تم استخدامها في عهد الرومان، كما ظهرت أول صوبة متطورة في القرن 16 في أوربا حفاظاً على النباتات التي يجلبها الرحالة من جولاتهم الاستكشافية.

• توليد الكهرباء

  يتم استخدام الطاقة الشمسية في توليد الكهرباء عن طريق الخلايا الشمسية أو المحولات الفولتوضوئية، هذه الخلايا يمكنها أن تمد كل أنواع الأجهزة بالطاقة بداية من الآلات الحاسبة وحتى المنازل الضخمة وذلك تبعاً لنوع وحجم الخلية، محطات الطاقة الشمسية الكبرى قد تحتاج لمصدر دعم جزئي كتوليد الطاقة من الرياح أو المياه.

• تسخين وتقطير المياه

  يمكن استخدام الطاقة الشمسية في تسخين المياه عن طريق تركيز هذه الحرارة بواسطة عدة وسائل منها الأنابيب المفرغة أو الألواح المصقولة، كل هذه الطرق يمكنها توفير المياه الدافئة للاستخدام اليومي حتى درجة حرارة 60 مئوية، أما التقطير وهي العملية التي يتم فيها تحويل مياه البحار والمحيطات إلى مياه صالحة للاستخدام الآدمي فتتم عن طريق تبخير مياه البحر بواسطة أشعة الشمس ثم تكثيفها مرة أخرى بعد فصل الأملاح عنها، تم استخدام هذه التقنية للمرة الأولى في القرن السادس عشر، إلا أن أول محطة متطورة لتقطير المياه بنيت في عام 1872 في دولة تشيلي، منذ ذلك اليوم أخذت هذه الطريقة في التوسع والانتشار وظهرت العديد من الوسائل المختلفة التي تستخدم للقيام بعملية التقطير، يمكن استخدام نفس التقنية في تنقية مياه الصرف الصحي والبرك الراكدة لاستخدامها في الزراعة وبعض الصناعات التي تحتاج لكميات كبيرة من المياه، وذلك للحفاظ على موارد المياه النقية المستخدمة في الشرب.

• استخدام الطاقة الشمسية في طهي الطعام

  ظهرت هذه التقنية لأول مرة عام 1767 وهو عبارة عن جهاز مكون من ثلاث أجزاء، وعاء مبطن يحتفظ بالحرارة وله غطاء شفاف بالإضافة لمجموعة من الألواح التي تقوم بتجميع ضوء الشمس وتوجيهه للوعاء حتى يتم تسوية الطعام، تصل درجة الحرارة داخل الوعاء لـ 150 درجة مئوية، ويستخدم هذا الجهاز في العديد من الأماكن مثل مدينة راجاستان في الهند.

أساليب تجميع وتخزين الطاقة الشمسية

من البديهي أن الطاقة الشمسية لا يمكن الاعتماد عليها أثناء الليل، لذلك كان من الضروري للأماكن التي تعتمد على الطاقة الشمسية بشكل كامل إيجاد وسيلة لتخزين هذه الطاقة، يتم تخزين الطاقة الشمسية في صورة حرارة عن طريق أجهزة تعتمد على مواد طبيعية لها قدرة عالية على الاحتفاظ بالطاقة الحرارية لمدة طويلة، مثل الأحجار والماء وملح الجوبير وشمع البرافين.