دور الطاقة الشمسية في تحقيق الأحياء ذات الطاقة الصفرية الصافية (1)

المقدمة :

لتوليد الطاقة المتجددة في الموقع أهمية كبيرة لتقليل االعتماد الحضري على الوقود األحفوري، ولذلك فوائد بيئية واقتصادية واجتماعية. ودمج مصادر الطاقة المتجددة في تصميم المناطق الحضرية يعتبر مفتاح للتنمية المستدامة. يُسلط الضوء بشكل خاص على الطاقة الشمسية بسبب التطورات التكنولوجية الحديثة وتخفيض التكاليف. تُظهر الدراسات المختلفة القدرة على تلبية جزء كبير من الطلب على الطاقة الحضرية باستخدام التكنولوجيا الشمسية. باإلضافة إلى ذلك، يظهر الجمع بين التكنولوجيا الشمسية وأنظمة مضخات الحرارة القدرة على تحسين كفاءة الطاقة وتقليل االنبعاثات

مفهوم الأحياء ذات الطاقة الصفرية الصافية :

الأحياء ذات الطاقة الصفرية الصافية هي تجمعات سكنية أو تجارية مصممة لتكون قادرة على توليد الطاقة بنفس الكمية التي تستهلكها على مدار السنة. هذا المفهوم يعتمد على دمج مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية، في التصميم المعماري والهندسي للمنطقة. يهدف هذا النموذج إلى تقليل البصمة الكربونية، وتعزيز الاستدامة، وتحسين جودة الحياة للسكان.

توليد الطاقة الشمسية لتحقيق الأحياء ذات الطاقة الصفرية الصافية :

الألواح الشمسية :

الألواح الشمسية هي التكنولوجيا الأساسية لتوليد الطاقة الشمسية. تتكون من خلايا ضوئية تحول ضوء الشمس إلى كهرباء. هناك نوعان رئيسيان من الألواح الشمسية:

•الألواح الأحادية البلورية: تتميز بكفاءة عالية، وتستخدم السيليكون النقي. تكون أكثر تكلفة، لكنها توفر مساحة أقل لتوليد الطاقة.

•الألواح المتعددة البلورية: أقل كفاءة، ولكنها أكثر تكلفة. تتيح تكوينًا أسهل لأحجام أكبر.

تعتبر الألواح الشمسية خيارًا جذابًا للعديد من الأحياء، نظرًا لسهولة تركيبها على أسطح المباني والمرافق العامة.

أنظمة التتبع الشمسي :

تساعد أنظمة التتبع الشمسي في زيادة كفاءة الألواح الشمسية من خلال توجيهها نحو الشمس طوال اليوم. هذه الأنظمة تتطلب استثمارًا إضافيًا، لكنها تؤدي إلى زيادة إنتاج الطاقة بنسبة تصل إلى 25%.

الطاقة الشمسية الحرارية :

إلى جانب توليد الكهرباء، يمكن استخدام الطاقة الشمسية الحرارية لتسخين المياه أو حتى لتوليد الطاقة عبر تركيز أشعة الشمس. تعتبر هذه التقنيات مفيدة بشكل خاص في المناطق ذات المناخ الحار.

تخزين الطاقة – الطاقة الصفرية :

تعد تقنيات تخزين الطاقة عنصرًا أساسيًا لتحقيق الأحياء ذات الطاقة الصفرية. حيث تتيح تخزين الطاقة الزائدة المنتجة خلال ساعات النهار لاستخدامها خلال الليل أو في الأيام الغائمة. أبرز تقنيات التخزين تشمل:

بطاريات الليثيوم أيون:

شائعة الاستخدام، وتتميز بكفاءة عالية وسرعة في الشحن والتفريغ.

أنظمة التخزين الحراري:

تخزين الحرارة الناتجة عن الطاقة الشمسية لاستخدامها في التدفئة.

التصميم المستدام :

التوجيه المعماري

يتم تصميم الأحياء ذات الطاقة الصفرية بطريقة تتيح استغلال أكبر قدر من ضوء الشمس. يشمل ذلك توجيه المباني بشكل مثالي وزيادة استخدام النوافذ الكبيرة، مما يسمح بدخول الضوء الطبيعي وتقليل الحاجة للإضاءة الاصطناعية.

العزل الحراري

تعزيز العزل الحراري في المباني يقلل من احتياجات التدفئة والتبريد. استخدام مواد عازلة فعالة يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة بشكل كبير.

المناظر الطبيعية

تخطيط المناظر الطبيعية بشكل استراتيجي يمكن أن يقلل من الحرارة المحيطة بالمباني ويقلل من استهلاك الطاقة.

الفوائد البيئية

تقليل انبعاثات الكربون

تساهم الطاقة الشمسية في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، مما يؤدي إلى تقليل انبعاثات غازات الدفيئة. تشير الدراسات إلى أن استخدام الطاقة الشمسية يمكن أن يقلل من انبعاثات الكربون بنسبة تصل إلى 80%.

الحفاظ على الموارد الطبيعية

استخدام الطاقة الشمسية يقلل من استنزاف الموارد الطبيعية مثل النفط والغاز الطبيعي، مما يسهم في الحفاظ على البيئة.

تحسين جودة الهواء

تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية يساهم في تحسين جودة الهواء من خلال تقليل التلوث الناتج عن احتراق الوقود.

الفوائد الاقتصادية

خفض تكاليف الطاقة

الأحياء ذات الطاقة الصفرية يمكن أن تقلل من تكاليف الطاقة على المدى الطويل. على الرغم من تكلفة التركيب الأولية، إلا أن توفير الطاقة الناتج يؤدي إلى خفض الفواتير.

زيادة قيمة الممتلكات

العقارات المزودة بأنظمة طاقة شمسية غالبًا ما تكون أكثر قيمة، حيث يُنظر إليها على أنها استثمارات ذكية ومستدامة.

فرص العمل

توفير فرص عمل جديدة في مجال تركيب وصيانة أنظمة الطاقة الشمسية يسهم في تعزيز الاقتصاد المحلي.

التحديات

التكلفة الأولية

رغم الفوائد الاقتصادية على المدى الطويل، قد تكون التكلفة الأولية لتركيب أنظمة الطاقة الشمسية باهظة بالنسبة لبعض الأفراد أو المجتمعات.

الاعتماد على الظروف الجوية

إنتاج الطاقة الشمسية يعتمد بشكل كبير على الظروف الجوية. في المناطق ذات المناخ المتغير، قد يكون من الصعب الاعتماد فقط على الطاقة الشمسية.

الحاجة إلى التشريعات

تطوير الأحياء ذات الطاقة الصفرية يتطلب دعمًا حكوميًا وتطوير تشريعات ملائمة تشجع على استخدام الطاقة المتجددة وتوفير الحوافز المالية

أهمية الطاقة الشمسية

1-مصدر متجدد:

الطاقة الشمسية تعتبر مصدرًا لا ينضب من الطاقة، حيث تشرق الشمس يوميًا وتوفر كميات هائلة من الطاقة التي يمكن استغلالها.

2-تقليل انبعاثات الكربون:

باستخدام الطاقة الشمسية، يمكن تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، مما يساهم في تقليل انبعاثات غازات الدفيئة وتحسين جودة الهواء.

3-استقلالية الطاقة:

تساهم الطاقة الشمسية في تحقيق استقلالية الطاقة للمنازل والمجتمعات، حيث يمكن لكل منزل توليد طاقته الخاصة.

4-توفير تكاليف الطاقة:

رغم التكلفة الأولية، يمكن أن تؤدي الطاقة الشمسية إلى خفض فواتير الطاقة بشكل كبير على المدى الطويل.

5-تعزيز التنمية الاقتصادية:

تخلق صناعة الطاقة الشمسية فرص عمل جديدة في مجالات التركيب والصيانة والتصنيع.

مميزات الطاقة الشمسية

1-صديقة للبيئة:

الطاقة الشمسية لا تنتج تلوثًا أو انبعاثات، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للمحافظة على البيئة.

2-انخفاض تكاليف التشغيل:

بعد تركيب الأنظمة، تكون تكاليف الصيانة والتشغيل منخفضة نسبيًا.

3-تعدد الاستخدامات:

يمكن استخدام الطاقة الشمسية في مجالات متعددة، مثل توليد الكهرباء، تسخين المياه، وتوفير الطاقة للسيارات الكهربائية.

4-تقنية متقدمة:

تطور تقنيات الألواح الشمسية وأنظمة التخزين جعلها أكثر كفاءة وأقل تكلفة على مر السنوات.

عيوب الطاقة الشمسية

1-التكلفة الأولية:

تكلفة تركيب الألواح الشمسية قد تكون مرتفعة، مما يشكل عائقًا أمام بعض الأفراد أو المجتمعات.

2-اعتمادها على الطقس:

إنتاج الطاقة يعتمد على توافر ضوء الشمس، مما يعني أن الكفاءة قد تنخفض في الأيام الغائمة أو خلال الشتاء.

3-تخزين الطاقة:

الحاجة إلى أنظمة تخزين فعالة تظل تحديًا، حيث أن البطاريات لا تزال مكلفة وقد تحتاج إلى استبدال على فترات.

4-تأثير المساحة:

تحتاج الألواح الشمسية إلى مساحات كبيرة لتركيبها، مما قد يكون غير متاح في بعض المناطق الحضرية.

5-تأثير البيئة:

عملية تصنيع الألواح الشمسية قد تتطلب مواد كيميائية تؤثر على البيئة، كما أن بعض الأنظمة قد تؤثر على النظام البيئي المحلي.

الخاتمة :

الطاقة الشمسية تمثل حلاً واعدًا لتحقيق الأحياء ذات الطاقة الصفرية الصافية، حيث تساهم في تقليل الانبعاثات الكربونية وتعزيز الاستدامة. من خلال استغلال تقنيات التوليد والتخزين، وتبني التصميم المستدام، يمكن لهذه الأحياء أن تكون نموذجًا يحتذى به في عالم يتجه نحو تحسين جودة الحياة وحماية البيئة. على الرغم من التحديات، فإن الاستثمار في الطاقة الشمسية يمثل خطوة مهمة نحو تحقيق مستقبل أكثر استدامة.

المراجع:

hiss.journals.ekb
erjm.journals.ekb
ar..org
oloom.aspdkw

يمكنك الاطلاع أيضاً علي :

أسس تصميم غرفة الاجتماعات (1) 2023 – Meeting Room
أسس تصميم المطاعم (1) 2023 – Restaurant Design – Fundamentals for the best interior design
أسس تصميم المولات التجارية (أنواع المولات و معايير التصميم التخطيطي) 2023