أبحث

الثلاثاء، 15 يونيو 2021

الطاقة الشمسية،خلايا الألواح الشمسية، تاريخ واختراع الطاقة الحرارية.

الطاقة الشمسية،خلايا الألواح الشمسية، تاريخ واختراع الطاقة الحرارية.



تاريخ الطاقة الشمسية  

الطاقة الشمسية ، هي اشعاعات شمسية تبعتها الشمس وتنتج عنها طاقة حرارية، عندما تم اختراع الخلية الشمسية ، أحدثت تغييراً جدريا في حركة أنتاج الطاقة.وهذاالتغيير سيتكرر على مدى مئات السنين في أيدي العديد من السنةاء الفيزيائيين والمهندسين.ذوي براءات الاخترعات و تاريخ الطاقة الشمسية يعد قصة رائعة عن الابتكار والتقدم.

 مند القدم والناس تسخر لمصلحتها الطاقة الشمسية كوسيلة من وسائل التكنولوجيا البدائية ، وبقيت تجتهد حتى وصلت الى ماهو علية في عصرنا هذا بالواح شمسية.وتستخدم هذه الطاقة أيضاً في كثير من المجالات وتتحول إلي العديد من الأشكال مثل الطاقة الكهربائية و الطاقة الحرارية ، ومن خلال هذه المشاركة سوف نقدم لكم مقالا نعرض فيه من اخترع الطاقة الشمسية. وماهي مزاياها.

من اخترع الألواح الشمسية؟

الطاقة الشمسية في الواقع ليست جديدة. لقد استخدم الناس الطاقة الشمسية منذ زمن بعيد في القرن السابع قبل الميلاد في أكثر حالاتها بدائية ويعود تاريخها إلي أكثر من 100 سنة ،حيث تم تشغيل محرك بخاري بواسطه مجمع لأشعه الشمس سنة 1890 ،بدأ البشر في تسخير الطاقة وتخزينها في بطاريات سنة 1958 ، ثم صنع سنة 1958 جهاز راديو يعمل بالطاقة الشمسية.

 وكانت هذه مفاجئة لم يتوقعها أحد و هذا الراديو مازال موجود لحد الان بمكتب “لاري كازميرسكي (احد أشهر سنةاء مختبر الطاقة المتجددة الوطني).تضمنت الاستخدامات المبكرة للطاقة الشمسية تركيز طاقة الشمس من خلال عدسة مكبرة لبدء الحرائق للطهي. بحلول القرن الثالث قبل الميلاد ، ارتد الإغريق والرومان ضوء الشمس عن "المرايا المحترقة" لإضاءة المشاعل المقدسة للاحتفالات الدينية.

تم اختراع غرف التشمس في العصور القديمة لالتقاط الطاقة الشمسية لدفئها الطبيعي. استحوذت هذه الغرف المواجهة للجنوب عادةً على ضوء الشمس وتركيزه من الحمامات الرومانية الشهيرة إلى المبيدات الأمريكية الأصلية ، ولا تزال تحظى بشعبية حتى اليوم في العديد من المنازل الحديثة.إحدى الأساطير في التاريخ الشمسي اليوناني هي أن العالم أرخميدس أشعل النار في محاصرة السفن الخشبية من الإمبراطورية الرومانية.

 تقول القصة أنه عكس طاقة ضوء الشمس من الدروع البرونزية ، مركّزًا الأشعة ومهاجمة العدو قبل أن يصلوا إلى اليابسة.فكر في الأمر كنوع من شعاع الليزر الشمسي القديم. لم يتم التحقق مما إذا كان هذا قد حدث بالفعل في زمن أرخميدس أم لا. لكن تم اختبار هذه التجربة في الطاقة الشمسية من قبل البحرية اليونانية في السبعينيات. لقد أشعلوا النار في سفينة اختبار خشبية على بعد 50 مترًا باستخدام الدرع البرونزي الأسطوري وطاقة الضوء الشمسي. 

اخترع تكنولوجيا خلايا الطاقة الشمسية

في سنة 1839 ، اكتشف الفيزيائي الفرنسي إدموند بيكريل التأثير الكهروضوئي أثناء تجربته مع خلية مصنوعة من أقطاب معدنية في محلول موصل. 2 وأشار إلى أن الخلية تنتج المزيد من الكهرباء عند تعرضها للضوء.في وقت لاحق من سنة 1873 ، اكتشف ويلوبي سميث أن السيلينيوم يمكن أن يعمل كموصل ضوئي.بعد ثلاث سنوات فقط ، في سنة 1876 طبق ويليام جريلز آدامز وريتشارد إيفانز داي مبدأ الخلايا الكهروضوئية الذي اكتشفه بيكريل على السيلينيوم.
 سجلوا أنه في الواقع يمكن أن يولد الكهرباء عند تعرضه للضوء.

بعد ما يقرب من 50 سنة من اكتشاف التأثير الكهروضوئي ، في سنة 1883 ، ابتكر المخترع الأمريكي تشارلز فريتز أول خلية شمسية من السيلينيوم عاملة على الرغم من أننا نستخدم السيليكون في الخلايا للألواح الشمسية الحديثة ، إلا أن هذه الخلية الشمسية كانت مقدمة رئيسية للتقنية المستخدمة اليوم.بطريقة ما ، لعب العديد من الفيزيائيين دورًا في اختراع الخلايا الشمسية. يُنسب بيكريل إلى الكشف عن إمكانات التأثير الكهروضوئي ، وفريتز مع خلق سلف لجميع الخلايا الشمسية.

توعية وإنتاج تكنولوجيا الطاقة الشمسية

كان لألبرت أينشتاين دور يلعبه في لفت انتباه العالم إلى الطاقة الشمسية وإمكانياتها. في عام 1905 ، نشر أينشتاين ورقة بحثية عن التأثير الكهروضوئي وكيف يحمل الضوء الطاقة. أدى ذلك إلى مزيد من الاهتمام والقبول للطاقة الشمسية على نطاق أوسع.جاءت القفزة الكبيرة نحو الخلايا الشمسية مثل تلك المستخدمة في الألواح اليوم من عمل مختبرات بيل في سنة 1954.

 قام ثلاثة علماء هناك ، داريل تشابين وكالفين فولر وجيرالد بيرسون ، بإنشاء خلية شمسية أكثر عملية باستخدام السيليكون.مزايا السيليكون هي كفاءة أفضل وتوافره على نطاق واسع كمورد طبيعي مع تطور عصر الفضاء ، تم استخدام الألواح الشمسية لتشغيل أجزاء مختلفة من المركبات الفضائية في أواخر الخمسينيات والستينيات.

 الأول كان القمر الصناعي فانجارد 1 سنة 1958 ، تلاه فانجارد 2 ، إكسبلورر 3 ، وسبوتنيك -3.في سنة 1964 ، أطلقت وكالة ناسا القمر الصناعي Nimbus ، الذي يعمل بالكامل على مجموعة الألواح الشمسية الكهروضوئية بقدرة 470 واط. لم يمر وقت طويل حتى تنتقل إمكانات الطاقة الشمسية من الفضاء الخارجي إلى المنازل والشركات على كوكب الأرض.

الألواح الشمسية كبديل حيوي للطاقة

في السبعينيات ، أدى نقص النفط إلى زيادة الوعي باعتماد الولايات المتحدة على موارد الطاقة الأجنبية. لقد كان وقت تضخم مرتفع عندما كان الأمريكيون يتعرضون لضغوط اقتصادية ، وكان النقص في الضروريات يجعل الحاجة إلى مزيد من الابتكار واضحة بشكل صارخ.خلال هذا الوقت ، قام الرئيس جيمي كارتر بتركيب ألواح شمسية على سطح البيت الأبيض. كان هذا بيانًا لجعل الطاقة النظيفة من خلال الطاقة الشمسية أكثر واقعية للناس ، ونشر الوعي.

حتى مع وجود المزيد من الأشخاص المهتمين بالطاقة الشمسية خلال العقود الأخيرة ، فقد تحسنت التكلفة والكفاءة ببطء. نظرًا لأن الألواح الشمسية تُبنى لتكون أكثر كفاءة وبتكلفة أقل ، فقد أصبحت الطاقة الشمسية طريقة واقعية للناس العاديين لتوليد الطاقة لمنازلهم وأعمالهم.ربما كانت أهم قفزات إلى الأمام بالنسبة للطاقة الشمسية ، من حيث الكفاءة والسعر ، كانت في السنوات العديدة الماضية.

كفاءة وسعر الألواح الشمسية على مر السنين

أدت التحسينات التي طرأت على الخلايا الشمسية على أساس اكتشاف بيكريل الأولي للتأثير الكهروضوئي إلى زيادة كفاءة الألواح الشمسية المبكرة بنسبة 1٪ وحوالي 300 دولار لكل واط. تكلف حوالي 2 دولار - 3 دولارات لكل واط لتوليد الكهرباء من الفحم في ذلك الوقت. تعمل الخلايا الشمسية السليكونية سنة 1954 من Bell Labs بكفاءة تبلغ حوالي 4 بالمائة وحققت فيما بعد كفاءة بنسبة 11 بالمائة. وكانت هذه زيادة كبيرة مكنت من تشغيل جهاز كهربائي لعدة ساعات لأول مرة في التاريخ.

ثم في سنة 1959 ، حققت شركة Hoffman Electronics كفاءة بنسبة 10 بالمائة. بعد فترة وجيزة ، حطموا الرقم القياسي الخاص بهم بكفاءة بنسبة 14 في المائة في سنة 1960.
ساعدت ترقيات الكفاءة هذه في دفع الألواح الشمسية إلى برنامج الفضاء. أدى استخدام الألواح الشمسية في برنامج الفضاء خلال الستينيات إلى زيادة الإنتاج وببطء انخفض السعر إلى حوالي 100 دولار لكل واط.

قامت إكسون بتمويل أبحاث الدكتور إليوت بيرمان في السبعينيات ، والتي أنتجت خلية شمسية أقل تكلفة ، وخفضت تكلفة الألواح الشمسية إلى حوالي 20 دولارًا لكل واط. 8
حاليًا ، يبلغ متوسط ​​كفاءة الألواح الشمسية للمنزل ما بين 15 و 18 بالمائة ويمكن أن تكلف ما يصل إلى 0.50 دولار لكل واط.

مع التاريخ الطويل لتكنولوجيا الطاقة الشمسية ، من الجدير بالملاحظة أن تغير البحر الحقيقي للطاقة الشمسية كان في العقود القليلة الماضية. منذ الثمانينيات ، انخفضت تكلفة الألواح الشمسية بنسبة 10 بالمائة سنويًا في المتوسط. يعود الفضل في هذه التحسينات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية وخفض التكلفة إلى السنةاء والمهندسين المكرسين للطاقة الشمسية كمصدر رائد للكهرباء النظيفة منخفضة التكلفة للجميع.المصدر:vivint.solar

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. وشكرا على التعليق