كلنا نعلم أن الشمس تمنحنا الدفء وتوفر لنا الضوء، وتجعل النباتات تنمو، وتعتبر مصدرًا مهمًا للكهرباء.
ولكن هل الذي يولد الكهرباء ضوء الشمس، أم هي حرارة الشمس؟
الجواب هو الاثنان معًا. فهناك تقنيات مختلفة تلتقط الضوء أو الحرارة لتوليد الطاقة. ويمكن أن يتم ذلك على نطاق واسع أو صغير. وهذا يعني أن أصحاب المنازل والشركات الصغيرة وشركات الكهرباء التي تشغل مزارع الطاقة الشمسية على نطاق واسع جميعهم يستطيعون الاعتماد على الشمس إذا توفرت الأدوات الصحيحة لديهم.
في ما يلي نظرة على الأنواع المختلفة للطاقة الشمسية وكيف تستخدم.
الطاقة الشمسية بطريقة بسيطة مقابل الطريقة النشطة
يمكن استغلال طاقة الشمس للحصول على الطاقة بصورة بسيطة (أو سلبية) من خلال اختيار مواقع المباني للاستفادة القصوى من أشعة الشمس. إذ إن التعرّض الجيد لأشعة الشمس، ومواد البناء التي تلتقط حرارة الشمس، والنوافذ التي تدخل أقصى قدر من ضوء الشمس، وتصميم المنازل بحيث تجدد الهواء للتهوية بطريقة طبيعية، جميعها تستفيد من البيئة المادية المحيطة.
أما الحصول على الطاقة الشمسية بالطريقة النشطة (أو الإيجابية) فتشمل المزيد من الآلات أو التقنيات لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. يستخدم بعضها ضوء الشمس ويستخدم البعض الآخر حرارة الشمس.
الألواح الشمسية تستخدم ضوء الشمس
تستخدم الألواح الشمسية تقنيات متطورة لتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء. وهي تسمى تقنيًا خلايا كهروضوئية (PV). الألواح الشمسية متعدّدة الاستعمالات، نظرًا لإمكانية استخدامها على أسطح منازل الأفراد والمباني التجارية وكذلك في المزارع الشمسية الكبيرة.
بإمكان الألواح الشمسية أن توفر الكهرباء إلى مواقع خارج الشبكة أو تغذية شبكة الكهرباء العامة. تستطيع اللوحة الشمسية الصغيرة إمداد طاقة كافية لتشغيل بعض الأضواء أو جهاز كمبيوتر محمول في مكان غير موصول بشبكة الكهرباء العامة.
وبإمكان الكهرباء التي تولدها الألواح الشمسية المركبة على الأسطح أن توفر الطاقة حتى بعد غروب الشمس، في حال استخدام بطاريات تخزين الطاقة. وعندما تكون شبكات الكهرباء مجهزة لاستقبالها، يمكن أن يشكل فائض الكهرباء تجارة رابحة لصغار المنتجين باستخدام موارد الطاقة الموزعة مثل الطاقة الشمسية.
بعض الملاعب الرياضية تولد من الطاقة الشمسية ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مئات المنازل في الأحياء المجاورة.
تستطيع المزرعة الشمسية الضخمة إمداد الكهرباء إلى مدن بأكملها. ومن بين أكبر هذه المشاريع محطات توباز وسولر ستار في ولاية كاليفورنيا، اللتين تتولى إدارتهما شركة ميدأميركا سولر (MidAmerican Solar).
تتطلع بعض من أحدث التقنيات إلى استخدام الطاقة الشمسية على الطرق السريعة وحتى لصنع طلاء زهيد الكلفة يمكن لأصحاب المنازل طلاؤه على النوافذ لعكس حرارة الشمس بعيدًا عن المبنى.
المرايا تستخدم الحرارة الشمسية
وهناك تقنيات أخرى تستخدم المرايا أو العدسات لتركيز طاقة الشمس وعكسها نحو أجهزة أخرى، مثل المحرّكات أو التوربينات البخارية، التي تقوم بعد ذلك بتوليد الكهرباء. يسمى هذا تركيز الطاقة الشمسية (CSP).
وإليك كيف تعمل. تقوم آلاف من المرايا بتركيز أشعة الحرارة الشمسية على أبراج لتسخين الغلايات. وهذه الحرارة تنتج البخار الذي يشغل التوربينات لتوليد الكهرباء.
تشكل محطة سولر ريزرف كرسنت ديونز(SolarReserve Crescent Dunes) في تونوباه، بولاية نيفادا، أول محطة تستخدم تجاريًا الملح المذوب كوسيلة لتخزين الطاقة الشمسية لاستخدامها لاحقًا. تخزين الملح المذوب يمكن أن يطيل مدة توفر الطاقة الشمسية للمستهلكين حتى 12 ساعة، وهذا يعني طوال الليل.
