التأثيرات الإيجابية للطاقة الشمسية

يعتبر الإشعاع الشمسي أمرًا أساسيًا للحياة على الأرض ، حيث يوفر الإمداد المستمر بالطاقة التي تغذي كل نظام بيئي تقريبًا على هذا الكوكب. إلى جانب جعل وجودنا ممكنًا ، جذبت الطاقة المنبعثة من الشمس الانتباه لعقود من الزمن كبديل نظيف ومتجدد للوقود الأحفوري. على الرغم من أنها لا توفر في الوقت الحالي سوى جزء بسيط من الطاقة العالمية ، إلا أن صناعة الطاقة الشمسية هي مكون سريع التوسع في قطاع الطاقة المتجددة. بينما يستمر الجدل بالتأكيد حول التكلفة والتطبيق العملي والأداء للمنشآت الشمسية على نطاق صناعي ، فإن التكنولوجيا تقدم الكثير من الأمل كمصدر مستدام للطاقة.

تنتج الشمس الطاقة من خلال الاندماج الحراري النووي في قلبها ؛ يتم إطلاق هذه الطاقة من النجم على شكل نيوترينوات وإشعاع كهرومغناطيسي أو شمسي. بعد رحلة مدتها 8 دقائق تقريبًا عبر 150 مليون كيلومتر (93.000.000 ميل) من الفضاء ، يصل حوالي نصف تريليون من الإشعاع الشمسي الناتج عن الشمس إلى الأرض. يعكس الغلاف الجوي حوالي 29 في المائة من هذه الطاقة الواردة ويمتص حوالي 23 في المائة. يصل حوالي 48 بالمائة إلى سطح الأرض. تستخدم الكائنات الحية الضوئية ، مثل النباتات الخضراء ، هذه الطاقة لتصنيع الكربوهيدرات من الكربون والماء. تترجم هذه العملية الإشعاع الشمسي إلى شكل يمكن استخدامه بواسطة الكائنات الحية الأخرى.

تنقسم تكنولوجيا الطاقة الشمسية الحديثة إلى فئات سلبية ونشطة. تستغل الطاقة الشمسية السلبية حرارة أو ضوء الشمس مباشرة ، كما هو الحال في مبنى مصمم لتوفير الضوء الطبيعي. تشمل تكنولوجيا الطاقة الشمسية النشطة أنظمة كهروضوئية وأنظمة حرارية شمسية. يولد التركيب الكهروضوئي الكهرباء من ضوء الشمس باستخدام أشباه الموصلات ، وهي مادة تنتج شحنة كهربائية عندما تثير الفوتونات الشمسية إلكتروناتها. تركز أنظمة الطاقة الحرارية الشمسية وتوجه الحرارة الشمسية ، إما لأغراض التدفئة في المنزل أو لتزويد المولدات الكهربائية التي تعمل بالبخار على نطاق صناعي بالوقود. على مستوى أوسع ، يعتبر الإشعاع المنبعث من الشمس أيضًا المحرك النهائي للعديد من مصادر الطاقة الأخرى. تتكون بقايا الكائنات الحية التي تعمل بأشعة الشمس من الفحم والهيدروكربونات ، على سبيل المثال ، وتساعد التسخين الشمسي التفاضلي للكوكب في تحفيز الهواء و التيارات المائية من خلال طاقة الرياح والأمواج.

يؤدي حرق الوقود الأحفوري إلى إدخال غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان إلى الغلاف الجوي. سميت هذه الغازات بهذا الاسم لأنها تمتص إشعاع الموجة الطويلة الصادرة من الكوكب ويعتقد أنها تزيد من درجات الحرارة العالمية - وهي عملية تشبه إلى حد ما وظيفة الدفيئة. لا ينبعث استخدام الطاقة الشمسية من غازات الاحتباس الحراري ، على الرغم من أن الانبعاثات يمكن أن تنتج عن إنتاج وتركيب تكنولوجيا الطاقة الشمسية. اقترح تقييم عام 2014 نشرته وكالة الطاقة الدولية أن أنظمة الطاقة الكهروضوئية والحرارية يمكن أن تشكل أكبر مصدر للكهرباء العالمية بحلول عام 2050. هذا السيناريو ، حسب تقديرات الوكالة ، يمكن أن يمنع أكثر من 6 مليارات طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية بحلول ذلك العام.

بالمقارنة مع احتياطيات الوقود الأحفوري المحدودة على النطاق الزمني البشري ، فإن الإشعاع الشمسي هو مورد متجدد على نطاق غير عادي. كما لاحظت وكالة الطاقة الدولية في تقرير عام 2011 ، "الطاقة الشمسية هي أكبر مصدر للطاقة على وجه الأرض - وهي لا تنضب." كمية الطاقة الشمسية التي تتلقاها الأرض في عام يتجاوز الطاقة التي تم الحصول عليها من النفط والغاز الطبيعي والفحم والمصادر النووية في تاريخ البشرية. الكمية التي يتلقاها الكوكب في ساعة أكبر من إجمالي استهلاك الطاقة السنوي على مستوى العالم. نظرًا لأن منشآت الطاقة الشمسية يمكن أن تنتشر على نطاق واسع ، ولأنها تتكون من العديد من الأجهزة المنفصلة ، فهي محمية بشكل أفضل ضد الاضطرابات أحداث مثل العواصف ، التي يمكن أن تقطع الطاقة عن عدد كبير من السكان عن طريق إتلاف مولد واحد أو محطة محول في كهرباء مركزية شبكة. ونظرًا لأن العديد من تقنيات الطاقة الشمسية تستخدم مياهًا أقل من الوقود الأحفوري أو محطات الطاقة النووية ، فقد تكون أيضًا أكثر مرونة في مواجهة الجفاف.

الطاقة الشمسية هي وحدات معيارية للغاية - تتكون من العديد من التركيبات الفردية التي يمكن ربطها معًا - ويمكن أن تكون كذلك تم تنفيذها على عدة مستويات ، من التوليد الموزع من خلال الألواح الشمسية على الأسطح إلى محطة حرارية على نطاق المرافق اعتبارًا من عام 2014 ، أصبحت محطة توليد الطاقة الحرارية على نطاق واسع في كاليفورنيا ، نظام توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية Ivanpah ، أكبر محطة طاقة مركزة في العالم. لديها قدرة قصوى - لا ينبغي الخلط بينها وبين أرقام التوليد الفعلية - تبلغ 393 ميغاواط ، أو ما يكفي من الكهرباء لخدمة 94400 أسرة في الولايات المتحدة. بمجرد التثبيت ، تميل تكنولوجيا الطاقة الشمسية أيضًا إلى أن تكون منخفضة الصيانة. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تعمل تركيبات الطاقة الشمسية المحلية بشكل جيد في المناطق الريفية أو النامية حيث تكون طاقة الشبكة غير متوفرة أو غير موثوقة أو باهظة الثمن.

عادةً ما تتطلب تقنية الطاقة الشمسية النشطة ، مثل مولدات Ivanpah ، استثمارًا أوليًا كبيرًا ، لكن تكاليف التشغيل منخفضة والوقود - الضوء والحرارة من الشمس - مجاني. من خلال التحسينات التكنولوجية ، وتوسيع الأسواق والإعانات والحوافز الحكومية ، انخفضت تكاليف تكنولوجيا الطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة. في عام 2014 ، أشارت وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن تكلفة الألواح الكهروضوئية قد انخفضت أسعارها بنسبة 50 في المائة خلال السنوات الثلاث السابقة. مقارنة بتقلبات الأسعار المتقلبة النموذجية للوقود الأحفوري - الناجمة عن التوترات السياسية والصراعات وغيرها. العوامل الإقليمية - توفر الطاقة الشمسية إمكانية تحقيق تكاليف طاقة أكثر استقرارًا ، مما يفيد المستهلكين وكذلك المرافق. علاوة على ذلك ، المنازل أو الشركات في المواقع النائية التي تواجه مصاريف باهظة للحصول على الطاقة منها قد تكون الشبكة المركزية قادرة على توفير المال عن طريق الخروج من الشبكة باستخدام الطاقة الشمسية الصغيرة المنشآت.

تعتبر الطاقة المتجددة بشكل عام أكثر كثافة في العمالة من قطاع الوقود الأحفوري ، وبالتالي فهي قادرة على دعم المزيد من الوظائف لكل وحدة طاقة منتجة. وفقًا للتعداد الوطني لوظائف الطاقة الشمسية لعام 2013 التابع لمؤسسة الطاقة الشمسية ، عمل أكثر من 142000 شخص في صناعة الطاقة الشمسية بالولايات المتحدة في عام 2013 - بزيادة قدرها 20 بالمائة تقريبًا عن عام 2011. اقترح تحليل اتحاد العلماء المهتمين لعام 2009 أن الولايات المتحدة ستولد ما لا يقل عن 25 في المائة من الكهرباء من مصادر متجددة بحلول عام 2025 ، يمكن أن ينتج عن الجهد أكثر من ثلاثة أضعاف عدد الوظائف الجديدة التي سيتم إنشاؤها من خلال الاعتماد على الوقود الأحفوري وحده للمكافئ إنتاج.

بالإضافة إلى انبعاث غازات الدفيئة ، يمكن أن يؤدي احتراق الوقود الأحفوري إلى تلويث الهواء والماء ، مما يؤثر سلبًا على صحة الإنسان على المستويين المحلي والإقليمي. يقيس اتحاد العلماء المهتمين التداعيات الاقتصادية لمثل هذه المشاكل الصحية في الولايات المتحدة بما يتراوح بين 361.7 و 886.5 مليار دولار. على النقيض من ذلك ، فإن الطاقة الشمسية غير ملوثة. يمكن للتكنولوجيا أيضًا أن تقلل من التلوث الضوضائي المرتبط بتوليد الطاقة ؛ التركيبات الشمسية الكهروضوئية صامتة بشكل أساسي. تعتبر آمنة للبشر للعمل ومن غير المحتمل أن تنتج كميات خطيرة من الإشعاع. يمكن أيضًا استخدام الطاقة الشمسية لمعالجة أو تنقية مياه الشرب ، وهي فائدة كبيرة للصحة العامة في العالم النامي.

بالمقارنة مع مصادر الطاقة المحتملة الأخرى ، فإن ضوء الشمس هو مورد متاح عالميًا ، على الرغم من أنه بالطبع يختلف جغرافيًا وموسميًا من حيث الكمية والشدة. يمكن أن يؤدي الاستفادة من مثل هذا الإمداد بالطاقة المحلية الإنتاجية المحتملة إلى تقليل اعتماد الدولة على مصادر الطاقة الأجنبية. علاوة على ذلك ، مثلما يتم حماية نظام الطاقة الموزعة بشكل أفضل من الكوارث الطبيعية ، فهو أيضًا أقل عرضة للهجمات الإرهابية من شبكة الطاقة المركزية.