النظام الحراري الشمسي

النظام الحراري الشمسي

اولا - مدخل الى علم الطاقة

1 - تمهيد :

يحتاج الانسان الى الطاقة بشتى انواعها و اشكالها , فهي تساعده على الاستمرار في الحياة, لمواجهة التغيرات المناخية , في تحضير و طهي  طعامه و اغذيته و في صناعة و اعداد الادوية , كما انها تساعده على الحركة والتنقل و في الصناعات و في اعماله الزراعية وفي كافة المرافق الخدمية و الانتاجية , فهي عونه في السلم و الحرب و في شتى مجالات الحياة .

يتسارع معدل الاستهلاك للطاقة مع تقدم الانسان و تزداد حاجته الى مصادر جديدة للطاقة . للطاقة عدة مصادر , منها ما هو من مصدر طبيعي , كالطاقة الشمسية , طاقة الرياح , مساقط المياه, طاقة الرياح , حرارة باطن الارض و الينابيع الجوفية الحارة و الطاقة الاحفورية ( النفط , الغاز الطبيعي و الفحم الحجري ) و غيرها . وهنالك مصادر للطاقة الصناعية , اي انها من عمل و صنع الانسان, مثل الطاقة الكهربائية و الطاقة النووية و الطاقة الحركية و الطاقة المتولدة من التفاعلات الكيماوية . كما ان مصادر الطاقة منها ما هو مستنفذ , لان لها مخزونا محددا ( الطاقة الاحفورية و الطاقة النووية ) و بعضها متجدد لا ينفذ , كالطاقة الشمسية و الطاقة الجوفية و طاقة الرياح و طاقة تساقط المياه و طاقة امواج البحر و المد و الجزر و الكتلة الحيوية ( المكونات العضوية ) .

بعض انواع الطاقة المنتجة (من المصادر الطبيعية او المصادرالصناعية )ضارة بصحة الانسان و بسلامة البيئة , تؤثر على التنوع و الوجود الحيوي في الهواء و الماء و في تقلبات الطقس و المناخ و في طبقات الجو العليا. بما تطلقه من غازات و مواد كيماوية تعمل بما يطلق عليه الاحتباس الحراري من اثر الغازات التي تحبس الحرارة داخل الغلاف الجوي , بما تفعله من توازن في طبقة الاوزون التي تقي الكرة الارضية من الاشعاعات الفوق بنفسجية , مما يؤثر على سلامة الكائنات الحية و منها الانسان تحديدا.

ان الاحتباس الحراري , ادى الى ارتفاع درجات الحرارة , مما سبب ذوبان كتل هائلة من جليد القطبين المتجمدين , الشمالي و الجنوب . فازداد معدل ارتفاع مستوى مياه البحار و المحيطات , فغمر مناطق ساحلية  عديدة محاذية للشواطيء , كما حصل في بنغلاديش , التي تنخفض اراضيها عن مستوى سطح البحر , كما اختفت عدد من الجزر في مناطق متعددة . فعمدت دول الاتحاد الاوروبي , الى فرض ضريبة ثاني اكسيد الكربون, على المصانع التي تنبعث منها كميات من هذا الغاز فوق معدل معين . كل هذا بسبب حرق المخلفات العضوية الكربونية . من قبل المصانع و وسائل النقل التي تستخدم البترول و الفحم الحجري و الغاز الطبيعي . ان الوقود الاحفوري , مصيره الى الزوال , فهو محدود المصادر, و محدود الكميات و قابل للنضوب خلال قرن او قرنين من الزمان , مع ان هنالك اكتشافات للوقود الاحفوري في مناطق جديدة , و تطورا ملحوظا في وسائل اكتشافه و استخراجه , لكن ذلك كله , يؤكد ضرورة البحث عن بدائل نظيفة و متجددة و غير قابلة للنضوب .

ما يواجهه العالم اليوم , من ازدياد في الطلب على الطاقة , بسبب التوسع في الانتاج , و دخول دول الى عصر الصناعات و انتشار هائل في عدد وسائل النقل و المواصلات و النمو السكاني و توسع العمران و ارتفاع تكاليف انتاج الطاقة . و ما تسببه من اضرار على البيئة , فانه من الضرورة البحث عن طاقة نظيفة متجددة و باقل كلفة .

ان الشمس هي المصدر الرءيسي لكل الطاقة الموجودة على الارض و التي عرفها الانسان , فهي مصدر نمو النباتات بما تمدها به من ضوء لاتمام عملية التمثيل الضوئي الضرورية لتغذية النبات و نموه . هذا النبات هو مصدر مؤكد للطاقة الاحفورية , الذي تراكم في طبقات الارض متحولا بسبب الحرارة و الضغط الى تلك الصورة  . و حركة الرياح و الامواج و المد و الجزر , انما هي اشكال اخرى من الطاقة الشمسية المتحولة , فالطاقة لا تفنى و لا تستدث , لكنها تتحول من طاقة الى اخرى . و هذا هو من اهم مباديء و قوانين الطاقة .

علينا ان نتوجه الى الطاقة الشمسية , هذه الطاقة التي لا تنضب , فشمسنا لا زالت نجمل فتيا ناشطا ملتهبا , تبث طاقتها الى مجموعتنا الشمسية و يصل الينا في الدقيقة الواحدة ما يكفينا لسنة كاملة . علينا استغلال تلك الطاقة التي تضيع هدرا , لانها نظيفة , لا تلوث البيئة و لا تترك مخلفات و لا تضر بالمجال الحيوي . و هي طاقة رخيصة نسبيا , بعد افناء كلفة النفقات الانشائية او التاسيسية , و لا تحتاج الى صيانة عالية التكلفة كغيرها من منتجات الطاقة , و لا تحتاج الى وقود من نوع خاص , لانها هي وقود بذاتها , مانحة للحرارة المطلوبة . فقد تمكنت بعض التجهيزات من الوصول الى درجات عالية من تجميع و تركيز الاشعة الشمسية تكفي لصهر المعادن .فلقد عرف السابقون ( الاغريق ) كيف يركزون الاشعة الشمسية بواسطة المرايا و استعملوها لاشعال النيران . حتى ذهبت الاساطير انهم تمكنوا من حرق سفن اعدائهم بتلك المرايا المقعرة , عندما ركزوا اشعتهم على اشرعة سفن اعدائهم . ان المنطقة العربية تنعم باشعة الشمس الساطعة في معظم ايام السنة , هذه الاشعة الشمسية هي مصدر ثري آخر رديف للثروة البترولية . اذ باستطاعة الدول العربية انتاج طاقة كهربائية من الاشعة الشمسية تكفي معظم ما يحتاجه العالم , و تصدر هذا الكم الهائل الى الدول المجاورة في خطوط امداد منتظمة . و هذا ما تعمد اليه دول اوروبا بعمل مشاريع مشتركة للطاقة في كل من المغرب و تونس و الجزائر . و قد تبهت دولة الامارات العربية الى تلك الثروة  من الطاقة البديلة و النظيفة , فعملت على استغلالها و الاستفادة منها في مدينة ( مصدر) التي تسعى دولة الامارات الى ان تكون هذه المدينة انموذجا اخضرا خاليا من الملوثات باعتماد تلك الطاقة البديلة عوضا عن طاقة النفط .