النباتاتشمسي هي محطات توليد الطاقة الكهربائية التي تلتقط الطاقة من الاشعاع الكهرومغناطيسي أصدرت من قبل شمس. تنتج الشمس كمية كبيرة من الطاقة على شكل ضوء و الحرارة. يمكن استخدام جزء صغير من هذه الطاقة لإنتاج الكهرباء بطريقة نظيفة ومستدامة.
ما هي الطاقة الشمسية؟
طاقةشمسي هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى الأشكال المختلفة للطاقة القادمة من الشمس. تنتج النجوم مثل الشمس الطاقة من خلال انصهار الذرة في هيدروجين. في هذه العملية ، يُفقد جزء من كتلة الذرات المجمعة ، ويتحول إلى موجات كهرومغناطيسية، التي تغطي طيفًا واسعًا من الترددات: من الأشعة تحت الحمراء (الحرارة) ، والضوء المرئي ، والأشعة فوق البنفسجية إلى أشعة جاما.
يصل جزء من هذه الكمية الهائلة من الطاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية إلى الأرض ، مما يؤدي إلى تسخينها وتعزيز الحفاظ على الأشكال المختلفة للحياة الموجودة. مع تقدم الفيزياء وتطوير مواد جديدة ، تعلمنا استخدام الإشعاع الشمسي في الإنتاج كهرباء دون إحداث تلوث أو إحداث تأثيرات بيئية كبيرة. هذا ممكن من خلال الخلاياالخلايا الكهروضوئية.
نرى أيضا: تاريخ الكهرباء
ما هي الخلايا الكهروضوئية؟
في الخلاياالكهروضوئية
هي أجهزة إلكترونية قادرة على تحويل الضوء إلى طاقة كهربائية من خلال ظاهرة تسمى التأثير الكهروضوئي. اكتشف هذه الظاهرة الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين عام 1905 ، وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1922. ومع ذلك ، يُنسب اختراع أول خلية كهروضوئية إلى الفيزيائي الفرنسي الكسندر-ادموندبيكريل. في ذلك الوقت ، كان بيكريل يبلغ من العمر 19 عامًا فقط.في ال التأثير الكهروضوئي، الضوء يتصرف مثل الجسيمات (الفوتون) والتي ، عند الاصطدام بمواد معينة ، توفر طاقةحركية كبيرة بما يكفي لكي "تقفز" إلكتروناتها خارج المادة. تسمى هذه الإلكترونات المقذوفة الضوئية.
عندما نقرأ عن تشغيل الخلايا الكهروضوئية ، المستخدمة في الألواح الشمسية ، فمن الشائع أن نجد تسميات مختلفة ، مثل صنعت منكهرضوئي و صنعت منالكهروضوئية. في الأساس ، إنها نفس الظاهرة ، ومع ذلك ، في صنعت منكهرضوئي، وقع الضوء على السطح يقذف الإلكترونات داخل تلك المادة ؛ في ال صنعت منالكهروضوئية، فإن حدوث الضوء يعزز أ فرق الجهد الكهربائي، والذي بدوره يؤدي إلى تشكيل سلسلةكهرضوئي.
كيف تعمل محطة الطاقة الشمسية؟
يعمل التقاط الطاقة الشمسية من خلال استخدام الألواح تتكون من ارتباط عدد كبير من الخلايا الكهروضوئية ، والمعروفة أيضًا باسم الخلاياشمسي. هذه الخلايا مصنوعة من مواد أشباه الموصلات قادرة على امتصاص مساحات كبيرة من الطيف الشمسي. حاليًا ، تستخدم معظم الخلايا الشمسية السيليكون في ولايتك بلوري لتوليد الطاقة الكهربائية.
نظرةأيضا: طرق الحصول على الطاقة الشمسية
سمح التقدم التكنولوجي بإنتاج الخلايا الشمسية التي تستخدم بلورات مفردةفيالسيليكون لإنتاج الكهرباء. هذه الخلايا أكثر كفاءة وأكثر تكلفة أيضًا من خلايا السيليكون الشمسية البلورية التقليدية.
يلعب الزجاج المستخدم في تغطية الألواح الشمسية أيضًا دورًا مهمًا: هم كذلك القليلعاكس، السماح لها بالمرور تقريبياالكل وقع الضوء عليهم. لهذا الغرض ، يتم إنتاجها بمحتوى منخفض جدًا من الحديد والمعادن الأخرى.
يسمح الجمع بين المواد الكهروضوئية الجديدة والزجاج العاكس بشكل سيئ بإنشاء خلايا شمسية أكثر كفاءة من أي وقت مضى. يوجد حاليًا بالفعل خلايا ضوئية مع 26٪ كفاءةأي أن هذه الخلايا قادرة على تحويل 26٪ من الطاقة الضوئية التي تشع عليها إلى طاقة كهربائية. بما أن القدرة لكل متر مربع تشعها الشمس عند مستوى سطح البحر هي 1400 واط / م²، لوحة شمسية بمساحة 1 متر مربع ستكون قادرة على توليد ما يصل إلى 365 وات.
يقدر أن مساحة 496ألفكم² (حوالي 25٪ من مساحة الصحراء الكبرى أو كامل أراضي إسبانيا) يمكن أن تنتج الألواح الشمسية طاقة كافية للعالم بأسره.
محطات الطاقة الحرارية الشمسية
بالإضافة إلى التقاط الطاقة الشمسية من خلال الألواح الشمسية ، هناك أيضًا محطات توليد الطاقةالحرارية. تعيد هذه النباتات توجيه الإشعاع الشمسي من خلال مرايا مقعرة يشير إلى برج يحتوي بدوره على كمية كبيرة من الماء ، وعادة ما يخلط بالملح. ال رائعةدرجة الحرارة و ال طويلضغوط يتم استخدام البخار المنكوب لتحريك التوربينات الكبيرة.
شاهد تمثيل نبات حراري.
مزايا وعيوب الطاقة الشمسية
→ المزايا
لا ينبعث منها ملوثات ؛
نفقات صيانة منخفضة ؛
سهولة الوصول ، بسبب انتشار الطاقة الشمسية في البرازيل ؛
المرافق التي لا تشغل مساحة كبيرة.
→ العيوب
الاعتماد على المناخ ، مثل عوامل مثل الثلج أو المطر تؤثر بشكل مباشر على توليد الطاقة ؛
صعوبة التخزين
طاقة منخفضة مقارنة بحرق الوقود الأحفوري ؛
تتلقى الأماكن البعيدة عن خط الاستواء قدرًا أقل من أشعة الشمس ، وبالتالي فهي أقل ملاءمة لاستخدام هذا النوع من الطاقة.
كم تكلفة الطاقة الشمسية؟
ا سعرفيإنتاج انخفضت الخلايا الشمسية في السنوات الأخيرة ، الأمر الذي انعكس في السعر الذي يدفعه المستهلكون النهائيون. على الرغم من ذلك ، فإن تكلفة التركيب السكني لهذا النوع من الطاقة لا تزال مرتفعة ويمكن أن تختلف فيما بينها 10000 ريال برازيلي و 50،000 ريال برازيليعلى حسب استهلاك كل مسكن.
شراء وتركيب واعتماد الألواح الشمسية الكافية لتوليد الكهرباء لمنزل متوسط بحوالي 3300 كيلو وات ساعة خلال العام ذروةشمسي (شمس الظهيرة ، حوالي الظهر) ، مع أربعة أشخاص ، قد يكون لديهم تكلفة حتى 20،000 ريال برازيلي. على الرغم من قيمتها العالية ، فإن تكاليف تركيب هذه المعدات هي بسرعةمحولة. تشير بعض التقديرات إلى أنه ، بين 5 و 7 سنوات ، يتم عكس التكلفة بالكامل ، بالنظر إلى سعر كيلوواط ساعة دو البرازيل ، واحدة من أعلى المعدلات في العالم.
حدائق الطاقة الشمسية في البرازيل وحول العالم
تستخدم الألواح الشمسية لإنتاج الكهرباء.
→ أكبر حدائق شمسية في البرازيل
الطاقة المركبة في شكل محطات الطاقة الشمسية في البرازيل تقريبًا 1.19 جيجاوات، من عدة حدائق شمسية منتشرة في جميع أنحاء الأراضي الوطنية. تحقق من القائمة أدناه!
منتزهشمسيجديدأوليندا: تنتج حوالي 292 ميغاواط من خلال 930 ألف لوحة شمسية وتخدم حوالي 300 ألف منزل.
حديقة الطاقة الشمسيةإتوفيرافا: 254 ميغاواط تخدم 268 ألف منزل.
حديقة الطاقة الشمسيةفينحن سوفيسوعيعطيليمبيت: إنتاج 158 ميغاواط من الطاقة موزعة على 166 ألف منزل.
حديقة الطاقة الشمسيةفيجميلةالأفق: تخدم حوالي 108000 أسرة ، وتنتج ما يصل إلى 103 ميجاوات من الطاقة.
حديقة الطاقة الشمسيةفيبيرابورا: في المستقبل ، قد تصبح أكبر محطة للطاقة الشمسية في البرازيل ، لتوليد حتى 400ميغاواط من الكهرباء.
← أكبر حدائق شمسية في العالم
شمسينجمة (الولايات المتحدة الأمريكية): تم توليد طاقة تصل إلى 579ميغاواط.
توبازشمسي Fذراع (الولايات المتحدة الأمريكية): 550 ميغاواط من الطاقة.
صحراءإشراق سمرحبا Fذراع (الولايات المتحدة الأمريكية): 550 ميغاواط ذروة الطاقة.
لونغيانغشيا (الصين): قدرة توليد 480 ميجاوات.
معقدبنبان (مصر): في عام 2019 ، ستكون أكبر محطة للطاقة الشمسية في العالم ، بطاقة إنتاجية تبلغ 1.8 جيجاوات.
في الوقت الحالي ، يأتي حوالي 1 ٪ من إجمالي الكهرباء المنتجة في الأراضي البرازيلية من الطاقة الشمسية ، على الرغم من امتلاك البرازيل لأكبر إمكانات شمسية في العالم. ومع ذلك ، فإن الدولة تنتج طاقة أقل من مصادر الطاقة الشمسية ألمانيا، التي تكون إمكاناتها الشمسية أقل من إمكانات المناطق أقل مشمسًا في البرازيل.
بي. رافائيل هيلربروك
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/como-funcionam-as-usinas-solares.htm