الطاقة الشمسية (الجزء الثالث)
الطاقة الشمسية الأنظمة والعمليات:
إنّ الطاقة الشمسية هي أقدم الطاقات المستدامة كونها تتجدد كل يوم ولقد أدى اكتشاف العديد من الجوانب المتعلقة بالبحث في إمكانيات تجميع هذه الطاقة حتي تصبح أكثرها استخداما ، وتظل المناطق المدارية تنعم بثروة شمسية هائلة سيكتب لها مستقبل مشرق في مجال الطاقة.
ظهر اهتمام الجهات الرسمية بالطاقة البديلة وكفاءة الطاقة في إنشاء مراكز متخصصة لذلك الغرض منها على سبيل المثال لا الحصر؛ المركز الاقليمي للطاقة البديلة وكفاءة الطاقة التابع لجامعة الدول العربية RCREEE والتي من شأنها أن تؤسس لتطوير أنظمة الطاقة ورفع القيمة التنافسية للمنتجات والخدمات لأن الطاقة يمكن أن تخرج أي منتج أو خدمة من المنافسة .
لذا هدفنا في هذا المقال إلى تقسيم مستويات الإستخدام للطاقة الشمسية وفقا لدرجات الحرارة مع التقنيات المحددة، مع أهمية تحديد الموقع الجغرافي لضمان استقبال أعلي معدل إشعاع شمسي.
بعض الأبحاث تلخصت حول تحديد زاوية الميل والإتجاه كما يلي:
تم تحديد ميل المجمع الشمسي مساوياً لخط الطول للمنطقة التي يتم تركيبه فيها. هذا بالنسبة للاستخدامات المحدودة، والخريطة التالية توضح توزيع الإشعاع الشمسي علي الكرة الارضية لكل متر مربع .
بعد تحديد زاوية الميل فإن المجمع الشمسي يوجه نحو الجنوب إن كانت المنطقة واقعة شمال خط الاستواء والعكس صحيح، وهذا التركيب يضمن إستقرارية في استقبال الاشعاع الشمسي دون الحوجة الي عمل نظام تعقب لحركة الشمس من المشرق الي المغرب لأن درجات الحرارة المنتجة من هذا النظام تفي بالأغراض المنزلية وبعض عمليات التصنيع .أما في حال درجات الحرارة العالية فلابد من نظام لتعقب الشمس وذلك بعد معرفة زاوية واتجاه التثبيت. يمكننا معرفة نطاق الإستخدام وهنا لابد لنا من التعرف علي انواع المجمعات الشمسية الشائعة الاستخدام وفقا لدرجة الحرارة المطلوبة
كما في الجدول التالي:
نوع المجمع الشمسي نوع الجسم الماص او المركز نسبة التركيز درجة الحرارة م ˚
مجفف شمسي مسطح يستخدم في التجفيف بدون نظام تعقب(أي سي تي- موبايل 2009).
محطة تركيز شمسية نصف إسطوانية بنظام تعقب للشمس يظهر فيه خط التجميع والسطح العاكس ونظام التعقب
– في حال تركيب مصفوفات من المجمعات الشمسية يجب ان يوضع في الحسبات تباعدها للتخلص من ان تسقط ظلالها فوق بعض وهنالك معادلة لهذا الخصوص يمكن استخدمها لتركيب المجمعات الشمسية بأعداد كبيرة حتي لاتحجب بعضها بعضا من الاشعاع الشمسي.
الشكل يوضح ضرورة التباعد بين المجمعات الشمسية حتي لايسقط ظل المصفوفة المواجهة للشمس علي المصفوفة التي تليه
بساطة وتعقيد الوحدة تعتمد علي درجات الحرارة المطلوبه وبالنسبة لدرجات الحرارة المنخفضة في حدود 60 الي 120 درجة م ˚ . يمكن تصميم مجمع مسطح ثابت والتصميم يشمل مسارات المائع المراد تسخينه يغطي بجسم ماص والجسم الماص يغطي بزجاج شفاف وحددت الابحاث أن أفضل سماكة للزجاج هي 4 ملمتر ولابد من عزل الجوانب لتقليل فقد الحراة الجدير بالذكر أن الاستخدمات في الحرارة المنخفضة يمكن لعمليات التحفيف او رفع حرارة الهواء للتدفئة في بعض المناطق أو رفع حرارة الماء للاستخدامات المنزلية كما في الشكل التالي:
مجمع شمسي مسطح لتسخين المياه.
