الطاقة والبيئة

7 استخدامات مذهلة للطاقة الشمسية

7 استخدامات مذهلة للطاقة الشمسية

منطاد الهواء الساخن الشمسي في مهرجان بريستول بالون 2015 [مصدر الصورة:بريستول بالون فييستا]

لا يتم استخدام الطاقة الشمسية فقط للمزارع الشمسية والصفائف الكهروضوئية الشمسية وأنظمة التسخين الحراري الشمسي. هناك عدد مذهل من الاستخدامات التي يمكن أن تخدمها الطاقة الشمسية ، لذا إليك عدد قليل منها.

تكيف

يمكن تشغيل أنظمة تكييف الهواء بالطاقة الشمسية من خلال الطاقة الشمسية السلبية والطاقة الحرارية الشمسية والطاقة الكهروضوئية الشمسية. في الولايات المتحدة ، تم توفير التمويل من خلال قانون استقلال وأمن الطاقة الأمريكي (2007) لبرنامج بحث وتطوير تكييف الهواء الشمسي الجديد الذي يهدف إلى تطوير وإظهار عدد من الابتكارات التكنولوجية الجديدة بما في ذلك كيفية إنتاجها بكميات كبيرة على نطاق واسع . سيكون أحد الاستخدامات الرئيسية لتكييف الهواء الشمسي هو داخل المباني الخالية من الطاقة والمنخفضة الكربون.

يمكن استخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية لأنظمة التبريد السكنية والتجارية الصغيرة وهي أكثر التقنيات شيوعًا المستخدمة للتبريد الشمسي. لسوء الحظ ، لم تصبح بعد فعالة من حيث التكلفة بدون دعم من الدعم ولكن طرق التبريد الكهربائي الأكثر كفاءة وجداول الاسترداد الأطول قد تحل هذه المشكلة بشكل جيد.

ومع ذلك ، يتم طرح أنظمة تكييف الهواء بالطاقة الشمسية في السوق ، ومن الأمثلة على ذلك النظام الذي تم تطويره في أستراليا بواسطة CSIRO والذي سيوفر ما يقدر بنحو 15 ميجا طن من ثاني أكسيد الكربون إذا تم تركيبه في كل منزل أسترالي. النظام عبارة عن تقنية 3 في 1 توفر التبريد بالطاقة الشمسية والماء الساخن والتدفئة.

هناك طريقة أخرى يمكن أن توفر بها الطاقة الشمسية التبريد وهي من خلال التبريد الشمسي السلبي المدمج في تصميم المبنى. يقلل هذا النهج من معدل انتقال الحرارة إلى مبنى في الصيف ولكن من الأسهل تحقيقه في المباني الجديدة بدلاً من التعديل التحديثي.

بالون شمسي

ظهر منطاد الهواء الساخن الهجين الشمسي في مهرجان Bristol Balloon Fiesta لعام 2015. حتى الآن ، تم تطوير البالونات الشمسية على أنها أكثر بقليل من الألعاب. وهي مغطاة بطبقة من مادة داكنة تمكن الإشعاع الشمسي من تسخين الهواء بداخله وبالتالي رفعه. كان البالون الذي ظهر في Bristol Balloon Fiesta يعمل بالطاقة الشمسية وموقد البروبان التقليدي. على هذا النحو ، كانت أول طائرة معتمدة تعمل بالطاقة الشمسية في العالم.

تم تطوير البالون بواسطة كاميرون بالونز ، واستخدمت لوحين من المواد ذات اللون الأسود على كل جانب من نصف الكرة الأرضية. تجمع أحدهما ، الذي يواجه الشمس ، الحرارة بينما يضم الآخر طبقة معدنية لاحتجاز الحرارة بداخله.

مؤسسة أبحاث البناء (BRE) ، المبنى البيئي ، جارستون ، واتفورد ، المملكة المتحدة [مصدر الصورة: جون ويب / www.geograph.org.uk]

مدخنة شمسية

تُستخدم هذه الميزة في المباني لتحسين التهوية باستخدام التيارات الحرارية المتكونة من الهواء الذي تسخنه الشمس. إنه ليس ابتكارًا جديدًا ، بعد أن استخدمه الرومان والفرس. أبسط أشكالها هو مدخنة مطلية باللون الأسود ، ولكن يمكن تحسينها بواسطة مجمّع شمسي أو باستخدام سطح زجاجي. يجب أن تكون المدخنة أعلى من مستوى السطح وأن يتم بناؤها على جانب المنزل المواجه للشمس. كلما زادت مساحة سطحه ، زادت فعاليته. كما هو الحال مع تكييف الهواء الشمسي ، يمكن دمجه في تصميم مبنى منخفض الكربون ، مثل ذلك الذي شيدته مؤسسة أبحاث البناء (BRE) في جارستون ، بالقرب من واتفورد في المملكة المتحدة. يستخدم هذا خمسة أعمدة رأسية كجزء من التصميم العام ، بما في ذلك الجدران الزجاجية ، والجدران ذات الكتلة الحرارية والعوادم الفولاذية المقاومة للصدأ.

حاوية ضغط القمامة الشمسية BigBelly [مصدر الصورة:BigBelly الشمسية]

صناديق ضغط النفايات الشمسية

تقوم شركة أمريكية تدعى BigBelly Solar بتصنيع صندوق لضغط القمامة يعمل بالطاقة الشمسية تم تركيبه في العديد من الأماكن العامة بما في ذلك الحدائق والشواطئ والحرم الجامعي. تم تصميم الصندوق وتطويره في الأصل بواسطة Seahorse Power وتم تركيبه في فيل ، كولورادو ، في عام 2004. ومنذ ذلك الحين ، تم نشره على نطاق واسع في جميع أنحاء الولايات المتحدة بما في ذلك مدن سينسيناتي وبوسطن وشيكاغو ودالاس وسان دييغو ونيويورك. وقد ظهرت أيضًا في المملكة المتحدة ، في لندن ، وأبيريستويث في ويلز وأبردين في اسكتلندا.

يستخدم الصندوق بطارية 12 فولت مع لوحة شمسية للشحن. لديها آلية تحركها سلسلة بدون سائل هيدروليكي. بعض الوحدات مجهزة بتقنية لاسلكية ترسل البيانات إلى لوحة معلومات التجميع واللوجستيات والكفاءة والإخطار (CLEAN) لمراقبة إدارة النفايات.

طباخ شمسي

تعمل المواقد التي تعمل بالطاقة الشمسية على تسخين الطعام أو طهيه أو بسترته باستخدام أشعة الشمس المباشرة. بعض هذه الأجهزة غير مكلفة نسبيًا وذات تقنية منخفضة ، في حين أن البعض الآخر أغلى بكثير. يمكن للنماذج الأكثر تقدمًا إعداد الطعام لأعداد كبيرة من الأشخاص ، وبدأت العديد من المنظمات في جميع أنحاء العالم الآن في الترويج لاستخدامها من أجل تقليل انبعاثات الكربون وتكاليف الوقود. يتم إجراء الطهي بالطاقة الشمسية إلى حد كبير في الهواء الطلق وتتخذ الأجهزة أشكالًا مختلفة ، بما في ذلك المواقد المكثفة المنحنية والأفران الشمسية والمواقد اللوحية.

تستخدم المواقد المكثفة المنحنية سطحًا عاكسًا عالي الانعكاس من أجل تركيز ضوء الشمس على منطقة صغيرة. يمكن أن ينتج عن ذلك درجات حرارة عالية بما يكفي لإذابة الملح وصهر المعدن ، ولكن معظم الأجهزة المنزلية عادةً ما تحقق درجات حرارة من 150 درجة فهرنهايت (65 درجة مئوية) (للخبز) إلى 750 درجة فهرنهايت (400 درجة مئوية) (للشوي أو التحميص).

تقوم الأجهزة الأخرى بتحويل الضوء إلى حرارة ، مرة أخرى عن طريق التركيز ، ولكن هذه المرة توجه ضوء الشمس إلى جهاز استقبال يقوم بعد ذلك بتحويل الضوء إلى حرارة. يتم تعزيز هذا التأثير من خلال استخدام مواد وأدوات معينة بما في ذلك الأواني والمقالي ذات اللون الأسود.

الإضاءة الشمسية

تتكون المصابيح الشمسية من مصباح LED وألواح شمسية وبطارية وجهاز تحكم في الشحن وعاكس. يختلف حجم البطارية وفقًا لمكان استخدام المصباح ويتم استخدام الألواح الشمسية بشكل أساسي لشحن البطارية. في البلدان النامية ، تُستخدم المصابيح الشمسية أيضًا لشحن الهواتف المحمولة.

يمكن استخدام نفس المبدأ لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية والتي تعمل طوال الليل ويمكن أن تستمر لعدة ليال حتى في الأيام التي لا تشرق فيها الشمس. تتضمن التصميمات الحديثة أيضًا تقنية لاسلكية وتحكمًا غامضًا لإدارة البطاريات.

مجمّع حراري شمسي على سطح شركة Arbor Brewing Company ، ميتشجان ، الولايات المتحدة الأمريكية [مصدر الصورة:شركة أربور تخمير]

مصانع الجعة الشمسية

قام مصنع بيرة في ميتشجان بالولايات المتحدة الأمريكية ، تديره شركة Arbor Brewing Company بتركيب 300 أنبوب حراري شمسي لتسخين المياه التي يستخدمها في كل من مصنع الجعة والمطعم الملحق به. كما أنها تستخدم مجموعة من الألواح الشمسية الكهروضوئية 2.4 كيلو وات لتوليد الكهرباء ونظام التدفئة الحرارية الأرضية بالإضافة إلى العديد من الأجهزة والأنظمة الموفرة للطاقة. يتوقع مصنع الجعة أن توفر هذه المنشآت 20000 دولار سنويًا تمثل نصف إجمالي فاتورة الطاقة.

شاهد الفيديو: تطور استخدام الطاقة الشمسية في الصين (ديسمبر 2020).