تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

شهد العالم في السنوات الأخيرة تزايدًا ملحوظًا في الاهتمام بمواضيع الطاقة المتجددة واستدامتها، ومن بين هذه المواضيع يبرز استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة كبديلٍ فعالٍ وبيئي للوقود التقليدي. تعتبر الطاقة الشمسية من أنظف مصادر الطاقة المتاحة، حيث تعتمد على استخدام أشعة الشمس القوية لتوليد الحرارة، وتدفئة المباني والمياه بطرق مستدامة وبيئية.

يعتبر استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة خطوةً مهمةً نحو تقليل انبعاثات غازات الدفيئة، وتحسين جودة الهواء، كما يساهم في توفير تكاليف الطاقة، وتحقيق الاستدامة البيئية. في هذه السياق، يعدُّ استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة حلاً مبتكراً وفعالاً لتلبية احتياجاتنا الحرارية بشكلٍ مستدامٍ وصديقٍ للبيئة.

مبدأ العمل

تعتمد أنظمة التدفئة العادية أو المركزية في المباني إما على الطاقة الكهربائية مباشرة، أو على الوقود السائل، أو الغازي لتوليد الحرارة، وبالتالي استخدام الحرارة في التدفئة، وفي حال استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة يتمُّ تشغيل الأنظمة الكهربائية للتدفئة مباشرةً من أنفيرترات الطاقة الشمسية مع مراعاة الاستطاعات المطلوبة لنظام التدفئة.

أما في حال أنظمة التدفئة بالمشعات أو التدفئة الأرضية، فيتمّ إضافة أسطوانة ماءٍ موصولةٍ مع نظام التدفئة، ويتمُّ تسخين الماء فيها باستخدام سخانات كهربائية تتغذى من أنفيرترات الطاقة الشمسية، وبالتالي الحصول على الماء الساخن لهذه الأنظمة.

مكونات أنظمة التدفئة باستخدام الطاقة الشمسية

نظام تدفئة المنازل باستخدام ألواح الطاقة الشمسية يتكون من عدة مكونات أساسية تعمل معًا لتوليد الحرارة وتوزيعها في المبنى، ومن هذه المكونات:

1- الألواح الشمسية

تُثبت عادةً على سطح المبنى، وتعمل على تحويل أشعة الشمس إلى طاقةٍ كهربائية.

2- معرجات التيار (الأنفيرترات)

تستخدم لاستقبال التيار المستمر من الألواح، وتحويله إلى تيارٍ متناوبٍ مناسب لتشغيل الأجهزة المنزلية.

3- نظام التخزين

تستخدم أنظمة تخزين كهربائية، كالمدخرات الكهربائية مع أنظمة التدفئة الكهربائية، وتستخدم أسطوانات معزولة لتخزين الماء الساخن مع أنظمة التدفئة بالمشعات أو أنظمة التدفئة الأرضية، وتضمن أنظمة التخزين استقرار عمل نظام التدفئة خلال تقلبات حالة الطقس في النهار، ولكنها لا تستطيع المحافظة على النظام في حالة العمل لفتراتٍ طويلة من غياب الشمس، لذلك من المهمّ عند دراسة استطاعات أجهزة التخزين الأخذ بعين الاعتبار حالة الطقس في المنطقة.

4- نظام توزيع التدفئة

وهو مجموعة التجهيزات التي تقوم بنقل الطاقة الحرارية من نظام توليد الطاقة، وهو النظام الشمسي في حالتنا، ونشر وتوزيع الطاقة الحرارية في أرجاء البناء، وهو نفسه النظام المستخدم في التدفئة بالوقود التقليدي، وتستخدم المضخات والأنابيب المعزولة حرارياً لنقل الطاقة الحرارية.

ويتمُّ التوزيع إما عن طريق المشعات الجدارية المتموضعة في الحيز المراد تدفئته، أو وحدات مناولة الهواء، أو وحدات الملف والمروحة، وفي كليهما يعتمد مبدأ توزيع الحرارة على مبادلات حرارية ماء، هواء، وتتمُّ تدفئة الحيز الهدف بالهواء الساخن أو أنظمة التدفئة الأرضية بأنواعها.

5- نظام التحكم

يستخدم لإدارة نظام التدفئة حسب حالة الطقس، والاستطاعة المولدة من النظام الشمسي، والاستطاعة المطلوبة لنظام التدفئة والتخزين في وقت الذروة لإعادة استخدامه لاحقاً. باستخدام هذه المكونات بشكلٍ متكامل، يمكن لنظام تدفئة المنازل باستخدام ألواح الطاقة الشمسية تحقيق تدفئةٍ فعالةٍ وبيئية للمبنى.

مزايا استخدام الطاقة الشمسية في تدفئة المنازل

استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة يتضمن العديد من المزايا التي تجعلها خيارًا مثاليًا للتدفئة البيئية والاقتصادية، ومن أهمها:

1- السلامة البيئية

تعتبر الطاقة الشمسية مصدرًا نظيفًا ومتجددًا، حيث لا تنتج انبعاثات ضارة أو غازاتٍ دفيئة أثناء عملية توليد الحرارة، مما يساهم في الحفاظ على البيئة، وتقليل تأثيرات تغير المناخ.

2- توفير التكاليف

باستخدام الطاقة الشمسية في التدفئة، يتمُّ تقليل تكاليف استهلاك الطاقة والوقود التقليدي، مما يساهم في توفير النفقات الشهرية على الطاقة، وتقليل الفواتير.

3- الاستقلالية الطاقية

من خلال توليد الحرارة باستخدام الطاقة الشمسية، يمكن للأفراد والمباني أن يصبحوا أكثر استقلاليةً فيما يتعلق بتوفير الطاقة، وبالتالي تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.

4- زيادة قيمة العقار

يمكن أن يزيد تثبيت أنظمة تدفئة الطاقة الشمسية من قيمة العقار، حيث يعتبر الاهتمام بالطاقة النظيفة والاستدامة عاملًا جذابًا للمستثمرين والمشترين.

5- تقليل الاعتماد على الطاقة الخارجية

باستخدام الطاقة الشمسية في التدفئة، يمكن تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الخارجية والموردين الخارجيين، مما يسهم في تعزيز الاستقلالية الطاقية، والأمن الطاقي.

6- الربط الهجين

من الميزات المفيدة والعملية في الأنظمة الحديثة للتدفئة باستخدام الطاقة الشمسية، هو قدرة منظومة الطاقة الشمسية على الاعتماد الجزئي على مصدر طاقة المدينة، حيث يقوم نظام الطاقة الشمسية باستجرار النقص في حال وجود الغيوم من مصدر موصول بكهرباء المدينة، وبالتالي الحفاظ على نظام التدفئة في حالة عمل، وبوجود هذه الميزة يتمُّ المحافظة على ضمان استمرار عمل النظام واستقراره.

عيوب استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة

على الرغم من العديد من المزايا التي تقدمها استخدام الطاقة الشمسية في التدفئة، إلا أن هناك بعض العيوب والتحديات التي قد تواجهنا في هذا السياق ومنها:

1- الاعتماد على حالة الطقس

يعتمد أداء أنظمة تدفئة الطاقة الشمسية على توافر أشعة الشمس وظروف الطقس المحلية، حيث يكون الأداء غير مستقر في الأيام الغائمة أو الأيام ذات الإشعاع الشمسي المنخفض، وقد نجد مناطق لا يمكن الاستفادة فيها أبداً من أنظمة التدفئة بالطاقة الشمسية، وذلك لندرة ظهور قرص الشمس فيها شتاءً.

2- التكلفة الأولية

إن تكلفة أنظمة التدفئة بالطاقة الشمسية مرتفعة، مما قد يكون عائقًا للبعض في الاستثمار في هذه التقنية.

3- المساحة المطلوبة

تتطلب أنظمة التدفئة بالطاقة الشمسية مساحةً كبيرةً من أجل تثبيت الألواح الشمسية على سطح المبنى، وهذا قد يكون تحديًا في بعض الحالات.

4- الصيانة والتنظيف

يتطلب الحفاظ على أنظمة تدفئة الطاقة الشمسية صيانةً دوريةً وتنظيفاً لضمان أدائها الأمثل، مما قد يتطلب جهدًا ووقتًا إضافيين. ^[1]