الطاقة الشمسية الحرارية (Solar Thermal)
April 20, 2016
|
احمد زيد مرهش العتيبي
بسم الله الرحمن الرحيم
مقدمة
الطاقة الشمسية هي إمكانية استخراج الطاقة بأشكالها المختلفة من اشعة وحرارة الشمس ، هناك طريقتين رئيسيتين لاستغلال الشمس لإنتاج الطاقة.
الأولى هي الطاقة الشمسية الحرارية (Solar Thermal). وهي بشكل مختصر استخدام حرارة الشمس لإنتاج الطاقة وتسمى بالطاقة الشمسية الحرارية.
والنوع الاخر هو استخدام اشعة الشمس لإنتاج الطاقة وتسمى طاقة الكهرباء الشمسية (Solar Electric).
الطاقة الشمسية الحرارية (Solar Thermal).
الشمس مصدر رئيس للحرارة في هذا الكون فدرجة حرارة سطح الشمس تصل الى 5500 درجة مئوية .
هل جربت ان تدخل سيارتك ظهرا والنوافذ مغلقة صيفا !!!! لقد حدثت لي كثيراً حرارة السيارة لا تطاق .
حرارة الشمس هذه هي خلف الطاقة الشمسية الحرارية ، جمع وتركيز هذه الحرارة ينتج حراره عالية جدا تجعل الماء يغلي وغليان الماء ينتج بخار يستغل لتحريك التوربينات الكهربائية.
تسخين المياة
هناك أصناف أخرى من الطاقة الحرارية الشمسية وتستخدم لتسخين المياه في المناطق الباردة
ففي كثير من الدول الأوروبية وكندا تستخدم هذه الطريقة بكثره , فمهما كانت الأجواء بارده حرارة الشمس تستخدم لتسخين المياه نهاراً.
يوجد طريقتين تستخدم لتسخين المياه المنزلية الطريقة الأولى بسيطة وتتم عبر وضع انابيب نحاسية تحمل الماء داخل صندوق معزول جامع للحرارة كما هو موضح بالشكل التالي.
هذا النوع يسمى الجامع الحراري المسطح (Flat Plate Collector) الترجمة ليست نصية ولكن هذا ما تعنية.
هي عبارة عن صندوق مغطي بزجاج مصقول داكن اللون لامتصاص الحرارة خلفة انابيب نحاسية يمر عبرها الماء وخلف هذه الانابيب يوجد سطح يمتص الحرارة ويحتفظ بها ، خلف هذا السطح يوجد طبقة عازلة للحرارة تمنع تسرب الحرارة خارج الصندوق.
النوع الاخر هو الاحدث وهو يعتمد على تقنية تحتفظ بالحرارة بشكل اكبر عبر مرور انابيب المياه داخل اسطوانات زجاجية مفرغة من الهواء تمنع انتقال الحرارة الى الخارج ، الشكل التالي يوضح تصميم هذه الصناديق وهي تسمى الجامع الحراري المفرغ (Evacuated Tube Collector).
هذين النوعين تعتمد على تجميع حرارة الشمس وتركيزها داخل صناديق عازلة ومن ثم يمرر عبرها الماء ويوضع خزان ماء اعلاها.
دائما الماء الساخن يذهب الى الأعلى ويبقى الماء البارد في الأسفل وهذه الخاصية تساعد على تدفق الماء بطريقه سلسة.
غالبا يتم وجود سخان ماء كهربائي يدعم هذا النوع لتسخين المياه وذلك لاستخدامه عند غياب الشمس بسبب الغيوم او اثناء الليل.
الواح التسخين تكون على سطح المسكن ويضخ لها الماء اثناء طلوع الشمس ومن ثم يعود الماء الساخن الى خزان ماء للتوزيع او للتحكم بدرجة الحرارة لكي لا يصل الى درجة الغليان او عندما تكون برودة الماء عالية يتم تسخينه عن طريق السخان الكهربائي والشكل التالي يوضح كيف تتم هذه العملية.
هذه الطرق في استخدام حرارة الشمس لتسخين المياه بسيطة ومنتشرة بشكل واسع وتستخدم لتسخين المسابح الكبرى في الدول الباردة.
الطبخ
هناك طرق أخرى تستخدم حرارة الشمس ليس فقط لتسخيين المياه بل للطبخ وهي تتم عبر تجميع اشعة الشمس وتركيزها وتوجيهها الى اناء الطبخ وهذه الطريقة فعاله وتستخدم في كثير من الأماكن.
الشكل التالي يوضح مثال لهذه العملية وهي بسيطة والصورة تغنى عن شرح عملها بالتفصيل.
توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية الحرارية
استغلال حرارة الشمس لم يتوقف فقط عند تسخين المياه للمساكن او الطبخ بل هناك استخدام للطاقة الشمسية الحرارية بشكل اضخم واكبر.
استغلال حرارة الشمس لتسخين المياه وتركيزها ثم توجيهها لغلي الماء استخدمت بشكل اقتصادي كبير والصورة التالية تعطي نظرة سريعة الى اين وصلت تكنلوجيا الطاقة الحرارية الشمسية.
تتم هذه العملية بشكل مبسط عن طريق مرايا عاكسة مقعره تتبع الشمس وتوجه اشعتها الى برج يحوي خزان ماء في الأعلى يجعل المياه داخل الخزان تغلي ومن ثم تتحول الى بخار ، يستخدم بخار الماء الناتج من هذه العملية لدفع التوربينات الكهربائية.
وللمحافظة على حرارة المياه اثناء غياب الشمس يستخدم ماء مالح او مركب مائي يحتفظ بالحرارة بشكل أطول وعن طريق المبدلات الحرارية ( Heat Exchanger) يتم تسخين الماء لتحويله الى بخار يستخدم في إدارة التوربينات.
احدى الطرق أيضا تستخدم نفس العملية لتسخين المياه ولكن عن طريق مرور انابيب خلال مركز مرايا مقعره عاكسة والشكل التالي يوضح الطرق الأخرى في تسخين المياه لا نتاج بخار الماء الذي بدورة يحرك التوربينات.
وتستخدم هذه الطريقة أيضا لتحريك محركات ستيرلنق والتي تعتمد على الحرارة للدوران وهي طريقه قديمة وغير معروفه لكثير من الناس والشكل مع الفديو التالي يشرح محرك ستيرلنق الحراري
(Stirling Engines ).
ارجو الاطلاع على الابواب الاخلاى لمعرفة المزيد
No comments:
Post a Comment