لدينا بعض الأسباب الوجيهة لكي
نتحول بالكامل إلى الطاقة الشمسية.
إنها أرخص في كثير من الحالات،
وبالتأكيد أكثر استدامة
من محطات الطاقة التقليدية التي نعتمد عليها
والتي تستخدم على سبيل المثال "الفحم"،
والذي سوف ينفذ في النهاية.
لذا، لم لا نستبدل تلك
المحطات التقليدية بالطاقة الشمسية؟
لأنه هناك عامل واحد يجعل
الطاقة الشمسية صعبة التنبؤ بها:
تغطية السحاب.
عندما تتجه أشعة الشمس للأرض،
بعض الأشعة يتم امتصاصها بواسطة الغلاف الجوي،
والبعض ينعكس مرة أخرى إلى الفضاء الخارجي،
لكن باقي الأشعة تخترق وتصل إلى سطح الأرض.
تلك الأشعة التي لا تنحرف
نسميها بالإشعاع المباشر.
وتلك التي تتبعثر بسبب السُحُبْ
نسميها بالإشعاع المنتشر.
وتلك الأشعة التي تنعكس أولاً عن السطح،
مثل أسطح المبنى المجاور،
قبل أن تصل إلى خلايا الطاقة الشمسية
نسميها بالإشعاع المنعكس.
لكن قبل أن ندرس كيف تؤثر السحب
على أشعة الشمس وتوليد الكهرباء،
دعنا أولًا نرى كيف تعمل هذه الخلايا الشمسية.
أولًا: لدينا الأبراج الشمسية.
وتتكون هذه من برج رئيسي
مُحاط بحقل ضخم من المرايا
والتي تتبع مسار الشمس وتعمل على
تركيز الأشعة الشمسية المباشرة فقط، على نقطة وحيدة في البرج،
فيما يشبه مرتادا حريصا للشاطئ.
الحرارة المتولدة من هذه الأشعة
هائلة بحيث أنه يمكن استخدامها لغلي الماء
وإنتاج بخار ماء والذي يحرك توربينات تقليدية،
والتي تولد الكهرباء.
ولكن عندما نقول أنظمة طاقة شمسية،
نتحدث عادة عن الخلايا الكهروضوئية،
أو الألواح الشمسية،
وهي الأنظمة الأكثر استخدامًا
لتوليد الطاقة الشمسية.
في الألواح الشمسية،
تسقط الفوتونات من الأشعة الشمسية على سطح الألواح،
والإلكترونات يتم تحريرها
لينطلق التيار الكهربائي.
يمكن للألواح الشمسية أن تستخدم جميع أنواع الإشعاع،
في حين أن الأبراج الشمسية تستخدم فقط الأشعة الشمسية المباشرة،
وهنا حيث تكون للسحب أهمية
لأنه بالاعتماد على نوعيتها وموقعها
بالنسبة للشمس،
يمكن زيادة أو تقليل
كمية الكهرباء المولدة.
على سبيل المثال: يمكن للقليل من السحب المتراكمة
أمام الشمس أن تقلل من
توليد الكهرباء في الأبراح الشمسية
إلى ما يقرب من الصفر بسبب الاعتماد على الأشعة الشمسية المباشرة.
في الألواح الشمسية، هذه السحب يمكن أن تقلل
الطاقة الخارجة أيضًا،
وإن لم يكن بنفس القدر
لأن الألواح الشمسية يمكن أن تستخدم جميع أنواع الإشعاع.
ومع ذلك، كل هذا يعتمد على تحديد مكان السحب بدقة.
بسبب الانعكاس، أو ظاهرة معينة
تُسمى بتبعثر ماي (Mie).
يمكن في الواقع أن تتركز أشعة الشمس
بواسطة السحب لتحدث زيادة أكثر من 50%
في الإشعاع الشمسي الذي يصل للألواح الشمسية.
وإن لم تتم مراعاة هذه الزيادة،
فقد يتم إتلاف الألواح الشمسية.
لماذا يهم هذا؟
حسناً، قد لا تريد أن ينتهي هذا الدرس
بسبب مرور سحابة فوق الألواح الشمسية أعلى سطح منزلك فقط.
في الأبراج الشمسية، يمكن استخدام خزانات ضخمة من الملح أو الزيت
لتخزين أي حرارة زائدة
واستخدامها عند الحاجة،
لذا، فهذه هي طريقة التعامل مع مشكلة
تذبذب الإشعاع الشمسي الذي يقلل من
الإنتاج الكهربائي.
لكن في حالة الألواح الشمسية،
فلا توجد حاليا وسيلة ما
لتخزين الطاقة الزائدة بتكلفة معقولة.
وهنا يأتي دور "محطات الطاقة التقليدية"
لأنه لكي يتم تفادي أي تقلبات
في محطات الطاقة الشمية هذه،
فإن الكهرباء الزائدة من المصادر التقليدية
يجب أن تكون متاحة دائمًا.
لكن لماذا إذن لا يتم استخدام محطات الطاقة التقليدية هذه
فقط كاحتياطيات.
بدلاً من اعتمادنا كبشر عليها
كمصدر رئيسي للطاقة؟
لأنه من المستحيل على أي موظف
في محطة معتمدة على الفحم أو نووية
أن يتحول لإنتاج
أكثر أو أقل من الكهرباء اعتمادًا
على عدد السحب في السماء.
ببساطة، فإن زمن الاستجابة بطيء جدًا.
وبدلاً من ذلك، لاستيعاب هذه التقلبات،
يتم إنتاج بعض الكهرباء الإضافية من محطات
الطاقة التقليدية باستمرار.
في الأيام التي تكون السماء صافية،
تلك الكهرباء الإضافية قد يتم إهدارها،
لكن عندما تكون السماء ملبدة بالغيوم،
تعوض تلك الكهرباء الإضافية العجز.
هذا ما نعتمد عليه حاليًا
من أجل ثبات الإمدادات من الطاقة.
ولأجل هذا السبب، الكثير من الباحثين
يهتمون بـالتنبؤ بحركة
وتشكيل السحب من خلال صور الأقمار الصناعية
أو الكاميرات الموجهة للسماء
لزيادة الطاقة المولدة من محطات الطاقة الشمسية
وتقليل الطاقة المُهدرة.
لو تمكنا من تحقيق هذا،
قد تستطيع أن تستمتع بهذا الفيديو
مدعومًا فقط بأشعة الشمس،
مهما كانت حالة الطقس،
ولكن إذا كانت الشمس مشرقة،
قد تميل إلى الذهاب في مغامرة خارجًا
وأن تنظر للسحب بشكل مختلف.