الطاقة الشمسية

 الطاقة الشمسية هي الطاقة المستمدة من الشمس، وحرارة الشمس وأشعتها هما المصدر الرئيسي لكل المظاهر المناخية المحيطة بنا، مثل الرياح والأمطار والعواصف ودرجة حرارة الجوز وقد استغل الإنسان في الأزمة القديمة هذه الطاقة بشكل مبسط، فقد كان الصينيون واليونانيون والأمريكيون القدماء يبنون بيوتهم في مواجهة الشمس، كي يدفئوا بيوتهم بحرارتها. إن أشعة الشمس وحرارتها تمثلان العامل الرئيسي في استمرار الحياة للإنسان والحيوان والنبات، وإذا بدأنا بالنباتات فسنجد أن أشعة الشمس هي التي تؤدي إلى حدوث عملية التمثيل الضوئي داخل خلايا النبات، حيث تساعد أشعة الشمس على حدوث عملية تفاعل كيميائي، بين ثاني أوكسيد الكربون والماء، وينتج عن هذا التفاعل الأوكسجين ومواد كربوهيدراتية مثل النشا. والأوكسجين الناتج عن هذه العملية، هو أساس الحياة لكل الكائنات الحية على وجه الأرض. في العصر الحديث توصل الإنسان إلى استخدام وسائل التكنولوجيا من أجل تحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية، لأنها من ناحية طاقة متجددة، بمعنى أنها لا تنفد مهما استهلكنا منها، ولأنها من ناحية أخرى طاقة نظيفة، أي أنها لا تلوث الجو بثاني أوكسيد الكربون وغيره من الغازات المضرة بصحة الكائنات الحية، وفوق هذا فهي لا تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض. وهذه الميزات الثلاث تميز الطاقة الشمسية عن الطاقة المستمدة من الفحم والبترول والغاز، التي نطلق عليها الوقود الأحفوري، فالوقود الأحفوري موجود في العالم بكميات محددة تقل بمقدار ما نستهلكه منها عبر الزمن، ولهذا فالطاقة المستمدة من هذا الوقود ليست طاقة متجددة، كما أن الوقود الأحفوري يلوث البيئة ويسهم في رفع درجة حرارة المناخ.
 هناك أكثر من أسلوب للاستفادة من الطاقة الشمسية، أبسطها وأسهلها هو تسخين المياه باستخدام سخانات شمسية تقوم بامتصاص حرارة الشمس وتجميعها وتكثيفها، ثم نقلها إلى أنابيب معدنية تحمل الماء الساخن إلى المنازل والفنادق والمستشفيات وحمامات السباحة، وهكذا نحصل على طاقة رخيصة شبه مجانية، ونكون في مأمن من احتمالات التعرض لأخطار السخانات الكهربائية والغازية، ونستغني عن نسبة كبيرة من محطات توليد الكهرباء، التي تعمل بالوقود الأحفوري، والتي تلوث الجو، وتكلف أموالا طائلة في بنائها وتشغيلها. وقد اتجهت كثير من دول العالم لاستخدام هذا النوع من الطاقة المتجددة والرخيصة، على رأسها الصين التي تنتج 80% من السخانات الشمسية على مستوى العالم، وتعتبر المنطقة العربية من أكثر مناطق العالم الملائمة لاستخدام السخانات الشمسية حيث تسطع الشمس في سمائها طوال العام.  الأسلوب الآخر للاستفادة من الطاقة الشمسية، يعتمد على استخدام حرارة الشمس في توليد كهرباء صديقة للبيئة لا تحتاج في تشغيلها إلى الوقود الأحفوري، باستخدام سخانات شمسية أكبر حجما من السخانات المنزلية، ثم استخدام الحرارة الناتجة عن هذه السخانات في تسخين المياه إلى درجة الغليان والتبخر. ويتم توجيه البخار الناتج عن هذه العملية إلى توربينات تدور بقوة البخار، وتستخدم في توليد الكهرباء. كما توجد وسائل أخرى عديدة، حيث يمكن استبدال الألواح التي تحدثنا عنها بمرايا ضخمة تقوم بتجميع حرارة الشمس. كما ابتكر العلماء مؤخرا وسيلة أكثر حداثة تسمى برج الشمس، وتعتمد على تسخين الهواء في مساحة كبيرة مسقوفة بالألواح الزجاجية، فيندفع الهواء الساخن الناتج بقوة داخل برج كبير مرتفع، وعندما يصل هذا الهواء إلى قمة البرج، يجد في انتظاره توربينا يدور بقوة اندفاع الهواء ويستخدم في توليد الكهرباء. أشعة الشمس أيضا يمكن تحويلها إلى طاقة متجددة ورخيصة ومفيدة للإنسان، وأقرب مثال على ذلك هو حاسبتك الشخصية الصغيرة، أنظر إلى هذا المستطيل اللامع الصغير في أعلاها، إنه خلية شمسية، تقوم بتجميع أشعة الشمس وتحويلها إلى تيار كهربائي يشغل الحاسبة دون الحاجة إلى بطاريات أو كهرباء. بل أنظر إلى صورة إحدى سفن الفضاء الحديثة، وستجدها تحمل على جانبيها ألواحا كبيرة لامعة، هذه الألواح تحمل عددا كبيرا من الخلايا الحساسة التي تمتص أشعة الشمس وتحولها إلى طاقة كهربائية، تستخدم في تشغيل السفينة وشحن بطارياتها. ولتخفيف الضغط على شبكة الكهرباء في بعض المناطق التي تسطع فيها الشمس لساعات طويلة أثناء النهار، توصل العلماء إلى ابتكار وسيلة لتخزين أشعة الشمس نهارا، وتحويلها إلى طاقة تستخدم في إضاءة المنازل ليلا. في القرن السادس عشر الميلادي، كان الرحالة الإيطاليون يحضرون معهم بعض النباتات من المناطق الحارة التي يزورونها، ولكنهم لم يستطيعوا زراعة هذه النباتات في إيطاليا، لبرودة الجو وعدم ملاءمته لهذه النباتات. وقد دفعهم هذا لبناء أول صوبة زجاجية في العصور الحديثة، وهي عبارة عن بيت كبير من الزجاج يغطي مساحة من الأرض الزراعية. هذا البيت الزجاجي يمتص حرارة الشمس ويحبسها بداخله، بذلك ترتفع درجة الحرارة داخله، بما يسمح بنمو النباتات وكأنها في بيئتها الطبيعية. وهذه الفكرة لاستغلال الطاقة الشمسية في الزراعة تستخدم الآن على مستوى العالم، ويتم الاستفادة منها أيضا في زراعة النباتات الصيفية في فصل الشتاء. كما يجري في أحيان كثيرة استبدال الألواح الزجاجية بشرائح من المشمع الشفاف. وأكبر صوبة زجاجية في العالم موجودة في ويلكوكس بولاية أريزونا الأمريكية، ومساحتها حوالي 106 هكتارات، وتستغل في زراعة الطماطم والخيار.