حدائق الطاقة الشمسية: مفهومها وخصائصها وفوائدها

حدائق الطاقة الشمسية هي نتيجة توسيع الإنسان لحيز تجربته الناجحة في توليد الكهرباء من الأشعة الشمسية، وهي مفهوم عاد بالفائدة والنعمة على كل البلدان التي أتاح مناخها تطبيقه، فكيف طوَّع الإنسان الطبيعة هذه المرة؟ عن مفهوم حدائق الطاقة الشمسية وخصائصها وفوائدها نفرد لكم هذا المقال.

مفهوم حدائق الطاقة الشمسية:

إنَّ مفهوم حدائق الطاقة الشمسية أو الحدائق الشمسية وتسميته بالحديقة هو تشبيه له بالحدائق التقليدية، فكما يسمى تجمُّع النباتات والأزهار في مكان محدد حديقة سُمي تجمع ألواح الطاقة الشمسية في جغرافيا محددة حديقة، وعليه يمكن تعريف مفهوم الحدائق الشمسية على أنَّها مناطق من سطح الأرض تثبت فيها الألواح الشمسية بزاوية ميل مدروسة لالتقاط الأشعة الشمسية؛ وذلك من أجل توليد الطاقة الكهربائية النظيفة وتوزيعها على المنشآت السكنية والصناعية التي تحتاج إلى مصدر للطاقة من أجل ممارسة نشاطاتها.

إنَّ حدائق الطاقة الشمسية المؤلفة من عدد كبير من الألواح الشمسية – التي تسمى أيضاً الألواح الكهروضوئية (PV) – هي استجابة لرغبة العالم في تحويل تركيزه إلى الطاقة المتجددة سعياً منه إلى تخفيف آثار التغير المناخي، ولا بد من الإشارة إلى تاريخ الألواح الشمسية؛ إذ كان الاستخدام العملي الوحيد لها هو الاستخدام في الفضاء على “فانجارد1” القمر الصناعي الأمريكي الذي أُطلق عام 1958، ولكنَّ انتشارها استغرق وقتاً طويلاً نسبياً في الشرق الأوسط والصين والهند وبعض بلدان أوروبا وشمال أفريقيا، ثم لم يلبث منحنى الاستخدام أن تصاعد تصاعداً مفاجئاً لتهيمن ألواح الطاقة الشمسية على الكهرباء والسيارات والهواتف الذكية.

تُعَدُّ حدائق الطاقة الشمسية في العالم الذي يشهد تغيرات مناخية متسارعة مصدراً هاماً للطاقة النظيفة التي تراعي في تصميمها وآلية عملها الحفاظ على البيئة وإيلاء الاهتمام الكبير بها، الأمر الذي جعل حتى من صناعة الألواح المكونة لهذه الحدائق اليوم أقل تلويثاً وضرراً بالبيئة مقارنة بسابق عمليات التصنيع، وذلك انسجاماً مع الهدف الذي يصب أساساً تصميم الألواح الضوئية في صلبه، وما تزال الأبحاث مستمرة حتى اليوم من أجل تحديد مواد أولية لإنتاج الألواح الشمسية أكثر ملاءمة للبيئة.

إذاً فإنَّ حدائق الطاقة الشمسية هي طريقة رائعة وصديقة للبيئة في توليد الطاقة النظيفة، وطرف مساعد في مكافحة تغير المناخ، وحل بديل لتوليد الكهرباء من الوقود الذي يسبب انبعاثاً كثيفاً للغازات المؤذية، ولقد سعت العديد من الدول إلى تبنِّي فكرة حدائق الطاقة الشمسية وعلى رأسها المملكة العربية السعودية ومصر والبحرين والإمارات العربية المتحدة والجزائر والكويت، وإنَّ استشراف المستقبل يُظهر تنامياً لهذه الحدائق وخاصةً في الدول التي يسمح مناخها باستخدامها والتي تتبع منهجاً مناصراً للبيئة.

لا بد من الإشارة إلى أنَّ حدائق الطاقة الشمسية ليست مجرد مصدر للطاقة النظيفة واتجاه نحو مصادر الطاقة المتجددة فحسب؛ إنَّما هي حل فعال اقتصادياً، فهي أوفر من ناحية التكلفة مقارنة بأساليب توليد الكهرباء الأخرى، كما أنَّها تقلل البصمة الكربونية وتدعم الموارد الطبيعية المحلية في البلدان وشرارة لتغيير جذري في مفاهيم توليد الطاقة سيُحدِث فرقاً شاسعاً للأجيال القادمة.

شاهد بالفيديو: 8 حلول للحد من ظاهرة التلوث البيئي

كيف يمكن تخزين الطاقة الشمسية؟

بعد الاستحواذ على الطاقة الشمسية يجب الاحتفاظ بها من أجل تحويلها إلى الشكل المطلوب والصالح للاستخدام، ويكون ذلك عبر تخزينها بواحدة من الطرائق الآتية:

1. يمكن تخزين الطاقة في بطاريات مخصصة أو مستوعبات كبيرة من أجل استخدامها عندما تحجب الغيوم الشمس أو في فترات الليل.
2. في الخلايا الكهروكيموضوئية يتم استخدام طاقة الشمس من أجل فصل جزيء الماء إلى الهيدروجين والأوكسجين، ثم يتم تخزينهما على شكل وقود غازي يعاد دمجه باستخدام ما يسمى “خلية الوقود” عند الحاجة إلى إنتاج الكهرباء.
3. يمكن استخدام المحاليل الملحية أو الملح المذاب على درجة حرارة عالية من أجل تخزين الطاقة الحرارية المركزة لأشعة الشمس، وعند الحاجة إلى الكهرباء تُنقل الحرارة من الملح المذاب إلى الماء، وذلك بواسطة جهاز يغير درجات الحرارة من أجل توليد بخار يقوم بتفعيل توربينات مخصصة لإنتاج الطاقة الكهربائية.

خصائص حدائق الطاقة الشمسية:

إنَّ خصائص الطاقة الشمسية هي مجموعة الميزات الواجب توفرها في تجمُّع ألواح الطاقة الشمسية التي اتفقنا على تسميتها الحدائق الشمسية، ويجب أن تراعي هذه الحدائق في تكوينها ما يأتي:

• حدائق الطاقة الشمسية هي مساحات ذات أبعاد كبيرة أو حاويات تتوضع فيها ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية التي توضع بزاوية ميل محددة لتتمكن من تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية قابلة للاستهلاك.
• يمكن الحصول على حديقة شمسية في حديقة المنزل أو المروج أو الحقول المنبسطة الخالية من التعرجات؛ وذلك من أجل تحقيق الاستفادة القصوى من الإشعاع الشمسي الموجه نحو سطح الأرض.
• من الأفضل تثبيت الألواح الشمسية الخاصة بحدائق الطاقة الشمسية في الأماكن البعيدة عن المدن الكبيرة بحيث لا تعوق ظلال المباني الكبيرة تلقُّف الألواح الكهروضوئية لأشعة الشمس، كما يمكن أن تمنع حدائق الطاقة الشمسية حصول تمدد عمراني في ضواحي المدن فيما لو بُنيت على مقربة منها أو تدمِّر الجمال الطبيعي المحيط بها.
• يمكن تجهيز حديقة شمسية مصغَّرة تكفي احتياج الأسرة في حديقة المنزل، كما يمكن للحدائق الشمسية الكبيرة الممتدة على مساحات شاسعة تلبية الاحتياجات الكهربائية لما يزيد عن 100 أسرة.

فوائد حدائق الطاقة الشمسية:

إنَّ فوائد حدائق الطاقة الشمسية هي مجموعة الميزات التي يمكن الحصول عليها من تطبيق هذا الأسلوب في توليد الطاقة الكهربائية، ومنها:

1. حل فعال لتجنب تفاقم المشكلات البيئية:

حدائق الطاقة الشمسية هي حل فعال لتجنب مفاقمة العديد من المشكلات البيئية وأهمها الاحتباس الحراري وتغيُّر المناخ، كما أنَّها لا تفرز غازات ملوثة للجو في عملية إنتاج الطاقة ولا تحتاج إلى مواد نفطية أولية لإنتاج الطاقة الكهربائية؛ إذ تكتفي بالطاقة الشمسية النظيفة بوصفها مادة أولية، وهذا يجعل حدائق الطاقة الشمسية صديقة للبيئة وبديلاً ممتازاً لعمليات توليد الطاقة الأخرى.

2. اعتمادها على أشعة الشمس كمادة أولية:

المواد الأولية التي تستخدمها حدائق الطاقة الشمسية هي أشعة الشمس، وهي طاقة متجددة وغير محدودة؛ لذا فإنَّ فوائد حدائق الطاقة الشمسية تكمن في إلغاء القلق المتعلق بنضوب مصادر الطاقة الأولية لإنتاج الكهرباء وإنهاء مسيرة البحث عن مصدر بديل للمواد الأولية للإنتاج كما هو الحال في توليد الكهرباء من الوقود النفطي والغازي.

3. التكاليف المنخفضة لعمليات إنتاج الطاقة الكهربائية:

تُعَدُّ التكاليف المنخفضة لعمليات إنتاج الطاقة الكهربائية بهذه الطريقة من فوائد حدائق الطاقة الشمسية؛ وذلك لأنَّ عمليات الإنتاج والصيانة لمستلزمات إنتاج الطاقة المتجددة ما تزال منخفضة مقارنة بإنتاجها من مصادر الوقود، كما أنَّ الأبحاث تتطور كل يوم من أجل تحسين هذه العملية والأدوات اللازمة لإتمامها، وقد يقول بعضهم إنَّ تكاليف بدء الاستثمار وإنتاج الطاقة الكهربائية من حدائق الطاقة الشمسية مرتفعة نسبياً، إلا أنَّ هذه التكاليف تُسدد مرة واحدة ولن يضطر المسؤولون إلى دفع تكاليف أخرى مرتبطة بالمواد الأولية للإنتاج.

ضوء الشمس مجاني ومتجدد، ومن ثمَّ فإنَّ تكاليف الصيانة هي الوحيدة التي من الممكن تكبُّدها بعد بدء عملية الاستثمار، وإنَّ إنشاء حدائق الطاقة الشمسية عمل استثماري في أغلب الأحيان؛ لذا فإنَّ عوائد هذا الاستثمار سوف تسدد تكاليف وضعه في الخدمة بعد فترة وجيزة.

4. توفير الكثير من فرص العمل:

تقوم حدائق الطاقة الشمسية بتأمين فرص عمل للكثير من الأفراد المسؤولين عن تركيبها وصيانتها والإشراف عليها، ومن ثمَّ فإنَّ حدائق الطاقة الشمسية مجال جديد ضمن مجالات سوق العمل يكون مصدر دخل للعديد من الأسر.

5. تحويل الصحراء إلى مناجم للطاقة الشمسية:

يُعَدُّ تحويل المناطق الصحراوية إلى مناجم من أهم فوائد حدائق الطاقة الشمسية؛ إذ لطالما عَدَّت الحكومات الأرض الصحراوية المشمسة جزءاً غير منتج من أراضيها فهي لا تصلح للسكن ولا للزراعة، ولكنَّ فكرة حدائق الطاقة الشمسية قلبت الموازين رأساً على عقب وحوَّلت الصحاري والمناطق الجافة إلى مناجم للثروة الشمسية التي تساهم في دعم الاقتصاد وتخفيف الأعباء عنه بما توفره من مصدر بديل ونظيف ومتجدد للطاقة.

تجدر الإشارة إلى أنَّ الصحاري الكبرى إذا ما تم استثمارها بصفتها حدائق للطاقة الشمسية فإنَّها قادرة على توليد ما يقارب 4 أضعاف الاحتياج العالمي من الكهرباء، على الرغم من أنَّ ألواح الطاقة الشمسية تحول 15% فقط من الطاقة الواردة من أشعة الشمس إلى كهرباء، بينما يرجع الباقي على شكل حرارة إلى البيئة.

في الختام:

إنَّ حدائق الطاقة الشمسية هي تجمُّع كبير من ألواح الطاقة الشمسية القاتمة التي تمتص ضوء الشمس لتحوله إلى طاقة كهربائية يمكن استثمارها في جميع مجالات الاحتياج البشري، وإنَّ حدائق الطاقة الشمسية هي صديقة للبيئة، فهي لا تحتاج إلى مواد أحفورية أولية ينتج عنها الكثير من الغازات السامة؛ بل تعتمد على ضوء الشمس المجاني واللامحدود الذي لا ينتج عن تحويله إلى طاقة أي نوع من الملوثات.

إنَّ فوائد حدائق الطاقة الشمسية تستحق أن تبذل في سبيل تطبيقها الكثير من الجهود؛ وذلك لأنَّها حل بديل ونظيف ولا محدود لمشكلة تأمين الطاقة التي تهدد البشرية اليوم في عصر الوقود.