a-b-d-o
03-05-2009, 12:30
بحت حول الطاقات المتجددة
بسم الله الرحمن الرحيم
الطـاقـة الشمسية
L'énergie solaire
(http://images.google.co.ma/imgres?imgurl=http://www.bezra.com/images/Sun.gif&imgrefurl=http://www.swsws.com/vb/showthread.php%3Ft%3D12007&usg=__FZaOkqTid6REzb-rxgMitnNxRZE=&h=375&w=500&sz=20&hl=fr&start=4&um=1&tbnid=ObzoYsKjz33dAM:&tbnh=98&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3D%25D8%25A7%25D9%2584%25D8%25B7%25D8%2 5A7%25D9%2582%25D8%25A9%2B%25D8%25A7%25D9%2584%25D 8%25B4%25D9%2585%25D8%25B3%25D9%258A%25D8%25A9%26h l%3Dfr%26rlz%3D1T4SKPB_enMA321MA321%26um%3D1)
I- مقدمـة :
تحتاج كل الكائنات الحية من نبات و حيوان و إنسان إلى الطاقة بمختلف أنواعها للمحافظة على بقائها و تطورها . و يستعمل الإنسان أنواع هذه الطاقة في ميادين متعددة مثل :
· وسائــل النقل .
· المجال الصناعي .
· متطلبات الحياة اليومية من طهي و استحمام و تدفئة و سائر الأغراض .
و إذا اعتبرنا معيار الكميات المتوفرة يمكننا مثلا توزيع هذه الطاقات إلى :
× طاقات مستنفذة : البترول و الغاز الطبيعي و الفحم الحجري على الخصوص .
× طاقات متجددة : الطاقة المائية ، الطاقة الشمسية ، الطاقة الهوائية ، الطاقة المائية .
I - تحـويل الطاقات La Transformation des énergies :
قد يستفيد الإنسان من مصادر الطاقة بشكل مباشر ، أو قد يضطر إلى تحويلها كل أنواع أشكال أخرى تكيفا مع متطلباته المتنوعة .
أمثلة :
× تحويل الطاقة : استعمال محركات انفجارية تحول مشتقات البترول إلى طاقة ميكانيكية (وسائل النقل – محطات توليد الطاقة الكهربائية – مضخات للمياه .. ) .
× استعمال مباشر : الاستفادة من الطاقة الشمسية كمصدر للحرارة ( التدفئة ) أو للإنارة .
II - الطاقات المتجـددة Les énergies renouvelables :
هي طاقات على لا ترتبط بمخزن ذو كم محدد في الأرض . لكن استغلال هذا النوع من الطاقات يبقى مستعصيا لسببين أساسيين :
- عدم الاستمرارية : عدم استقرار كمية هذه الطاقة في فترات السنة .
- التوزيع العشوائي : تباين توزيع كميات الطاقات و أنواعها بين مناطق الأرض .
1- الطاقة الهوائية L’énergie éolienne :
رغم كون الرياح مصدر طاقة غير ثابت فإنها استغلت منذ
القدم في الضخ أو تحريك مروحات مطاحن أو تحريك
المراكب الشراعية أو التحليق .
2- الطاقة المائية L'énergie hydraulique :
تحول حركة الماء في السدود إلى طاقة حركية و تتضاعف هذه الحركية مع ارتفاع سرعة السقوط فينتج بذلك عمل ميكانيكي لتشغيل العنفة Turbine التي تدير المولد الكهربائي .
حركة دوران العنفات
حركة دوران المنوب الكهربائي
طاقة وضع الماء
طاقة ميكانيكية
طاقة كهربائية
III – الطاقة الشمسية :
الشمس كرة من الغاز، قطرها 700 000km تقدر حرارتها ب بحوالي15 مليون درجة في المركز و 50000
على سطحها و تصل فقط 30% من الأشعة إلى الأرض. .
حساب الوقت الذي تستغرقه أشعة الشمس للوصول إلى الأرض :
المسافة بين الشمس و الأرض Ü 150 000 000 Km
سرعة الضوء Ü 300 000 Km/s
V = D/ T ===> T = D / V = 150 000 000 / 300 000 = 500 / 60 = 8,33 min
يستفيد الإنسان من الطاقة الشمسية في مجالين مختلفين :
- استعمالات حرارية : تسخين الماء – الفرن الشمسي . ( انظر الوثيقة المرفقة )
- استعمالات كهربائية : عن طريق استعمال الخلايا الكهروضوئية . ( انظر الوثيقة المرفقة )
1- أهم الاستعمالات الحرارية :
· امتصاص الأشعة الشمسية : يتميز اللون الأسود بقدرته على امتصاص الأشعة الشمسية ( الحرارة ) أكثر من الألوان الفاتحة ، من تم أنجز الإنسان بعض المناظم التي تستغل هذه الظاهرة ، و أهمها المجمعات الشمسية التي تمكن من تسخين ماء منزلي .
- أنظر الصورة المرفقة .
· انعكــاس و تركيز الأشعـة الشمسية : تتميز المرايا بقدرتها على عكس و توجيه الأشعة الشمسية ، كما تتميز العدسات بإمكانية تركيز ( تجميع ) الأشعة الشمسية في نقطة محددة تسمى البــــؤرة ، من خاصياتها ارتفاع الحرارة لحد كبير .
مـن هنا استغل الإنسان هذه الظاهرتين عبر عدة أمثلة أهمها : الفـرن الشمسي الذي يركز كم كبير من الأشعة الشمسية في نقطة ذات حرارة هائلة تستغل لطهي الخزف أو صهر بعض المعادن أو تجفيف الخشــب .. ، كما سبق أن استغل العالم أرخميدس ظاهرة انعكاس و تركيز أشعة الشمس في حرق أسطول السفن المعادية ( حضارة اليونان ) .
- أنظر الصور المرفقة .
2- أهم الاستعمالات الكهربائية :
بعض المواد و بفعل تعرضها للأشعة الضوئية ( الشمسية مثلا ) تتحرك فيها الإلكترونات من ذرة لأخرى مما ينتج عنه تيار كهربائي و أهم هذه المواد : السيليسيوم .
· الخلية الكهروضوئية ( Cellule photo-electrique ) مركب كهروبي يتكون من مادة السيليسيوم و يمكن من تحويل الأشعة الضوئية إلى توتر كهربائي و تتغير قيمة هذا التوتر حسب تغير شدة الضوء .
· الألواح الشمسية : هي مجموعة من الخلايا الكهروضوئية المجمعة و الموجهة نحو أشعة الشمس لتحويلها إلى طاقة كهربائية و من استعمالاتها : الكهربة القروية – تزويد الأقمار الاصطناعية بالطاقة – تغذية بعض الأجهزة كالآلات الحاسبة ..
ملاحظة :
عادة تكون الألواح الشمسية مرتبطة بـ :
× بطاريات : لتخزين الطاقة الكهربائية و ضمان استمراريتها حتى في وقت غياب الشمس .
× مـموج ( Onduleur ) : تحويل التيار الكهربائي المستمر إلى تيار متناوب .
× مضوبـط ( Régulateur ) : حماية البطاريات من ارتفاع مفاجئ للطاقة الناتجة .
× ثنبيـل : عدم السماح للتيار الكهربائي بالمرور إلا في اتجاه المستقبلات و تفادي تفريغها في الألواح الشمسية .
á طريقة التركيب : أنظر الكتاب المدرسي .
V I - تطبيقات :
التمرين الأول :
أتمم ملء الجدول التالي :
المميزات
الحل التقني
السلبيات
الإيجابيات
سيارة ذات محرك انفجاري
- طـــــاقة مكلفة .
- حل تقني ملوث للبيئة .
- محرك كثير الاهتزازات و قوي الإصاتة
- مصدر طاقة غير مستمر ( مرتبط بحضور أشعة شمسية ) .
- طاقة مولدة ضعيفة .
سيارة بمحرك شمسي
- طاقة غير محدودة ( ارتباط كمية الطاقة بمتطلبات المستعمل كالسرعة و القوة ) .
- قـــابلية للضبط ( حسب الوقود ) .
- طاقـــــــة مجانية .
- حل تقني غير ملوث للبيئة .
- محرك ذو مستوى إصاتة مقبول .
التمرين الثاني :
- أعط بعض مساوئ و محاسن استعمال الألواح الشمسية .
× المحاسن :
- تزويد المناطق النائية و الوعرة بالطاقة الكهربائية .
- توفير تكاليف خطوط التوصيل من منبع الطاقة الكهربائية إلى المستعملين .
- طاقة مجانية إذا استثنينا تكاليف الشراء و الصيانة .
- طاقة نظيفة لا تلوث البيئة على عكس الطاقة الكهربائية الناتجة عن المحركات .
× المساوئ :
- طاقة ناتجة محدودة جدا من حيث القدرة .
- طاقة غير مضمونة بشكل كاف ( حالة نفاذ البطاريات ) .
- تكاليف الألواح الشمسية و باقي المناظم ، ليست في متناول الجميع .
بسم الله الرحمن الرحيم
الطـاقـة الشمسية
L'énergie solaire
(http://images.google.co.ma/imgres?imgurl=http://www.bezra.com/images/Sun.gif&imgrefurl=http://www.swsws.com/vb/showthread.php%3Ft%3D12007&usg=__FZaOkqTid6REzb-rxgMitnNxRZE=&h=375&w=500&sz=20&hl=fr&start=4&um=1&tbnid=ObzoYsKjz33dAM:&tbnh=98&tbnw=130&prev=/images%3Fq%3D%25D8%25A7%25D9%2584%25D8%25B7%25D8%2 5A7%25D9%2582%25D8%25A9%2B%25D8%25A7%25D9%2584%25D 8%25B4%25D9%2585%25D8%25B3%25D9%258A%25D8%25A9%26h l%3Dfr%26rlz%3D1T4SKPB_enMA321MA321%26um%3D1)
I- مقدمـة :
تحتاج كل الكائنات الحية من نبات و حيوان و إنسان إلى الطاقة بمختلف أنواعها للمحافظة على بقائها و تطورها . و يستعمل الإنسان أنواع هذه الطاقة في ميادين متعددة مثل :
· وسائــل النقل .
· المجال الصناعي .
· متطلبات الحياة اليومية من طهي و استحمام و تدفئة و سائر الأغراض .
و إذا اعتبرنا معيار الكميات المتوفرة يمكننا مثلا توزيع هذه الطاقات إلى :
× طاقات مستنفذة : البترول و الغاز الطبيعي و الفحم الحجري على الخصوص .
× طاقات متجددة : الطاقة المائية ، الطاقة الشمسية ، الطاقة الهوائية ، الطاقة المائية .
I - تحـويل الطاقات La Transformation des énergies :
قد يستفيد الإنسان من مصادر الطاقة بشكل مباشر ، أو قد يضطر إلى تحويلها كل أنواع أشكال أخرى تكيفا مع متطلباته المتنوعة .
أمثلة :
× تحويل الطاقة : استعمال محركات انفجارية تحول مشتقات البترول إلى طاقة ميكانيكية (وسائل النقل – محطات توليد الطاقة الكهربائية – مضخات للمياه .. ) .
× استعمال مباشر : الاستفادة من الطاقة الشمسية كمصدر للحرارة ( التدفئة ) أو للإنارة .
II - الطاقات المتجـددة Les énergies renouvelables :
هي طاقات على لا ترتبط بمخزن ذو كم محدد في الأرض . لكن استغلال هذا النوع من الطاقات يبقى مستعصيا لسببين أساسيين :
- عدم الاستمرارية : عدم استقرار كمية هذه الطاقة في فترات السنة .
- التوزيع العشوائي : تباين توزيع كميات الطاقات و أنواعها بين مناطق الأرض .
1- الطاقة الهوائية L’énergie éolienne :
رغم كون الرياح مصدر طاقة غير ثابت فإنها استغلت منذ
القدم في الضخ أو تحريك مروحات مطاحن أو تحريك
المراكب الشراعية أو التحليق .
2- الطاقة المائية L'énergie hydraulique :
تحول حركة الماء في السدود إلى طاقة حركية و تتضاعف هذه الحركية مع ارتفاع سرعة السقوط فينتج بذلك عمل ميكانيكي لتشغيل العنفة Turbine التي تدير المولد الكهربائي .
حركة دوران العنفات
حركة دوران المنوب الكهربائي
طاقة وضع الماء
طاقة ميكانيكية
طاقة كهربائية
III – الطاقة الشمسية :
الشمس كرة من الغاز، قطرها 700 000km تقدر حرارتها ب بحوالي15 مليون درجة في المركز و 50000
على سطحها و تصل فقط 30% من الأشعة إلى الأرض. .
حساب الوقت الذي تستغرقه أشعة الشمس للوصول إلى الأرض :
المسافة بين الشمس و الأرض Ü 150 000 000 Km
سرعة الضوء Ü 300 000 Km/s
V = D/ T ===> T = D / V = 150 000 000 / 300 000 = 500 / 60 = 8,33 min
يستفيد الإنسان من الطاقة الشمسية في مجالين مختلفين :
- استعمالات حرارية : تسخين الماء – الفرن الشمسي . ( انظر الوثيقة المرفقة )
- استعمالات كهربائية : عن طريق استعمال الخلايا الكهروضوئية . ( انظر الوثيقة المرفقة )
1- أهم الاستعمالات الحرارية :
· امتصاص الأشعة الشمسية : يتميز اللون الأسود بقدرته على امتصاص الأشعة الشمسية ( الحرارة ) أكثر من الألوان الفاتحة ، من تم أنجز الإنسان بعض المناظم التي تستغل هذه الظاهرة ، و أهمها المجمعات الشمسية التي تمكن من تسخين ماء منزلي .
- أنظر الصورة المرفقة .
· انعكــاس و تركيز الأشعـة الشمسية : تتميز المرايا بقدرتها على عكس و توجيه الأشعة الشمسية ، كما تتميز العدسات بإمكانية تركيز ( تجميع ) الأشعة الشمسية في نقطة محددة تسمى البــــؤرة ، من خاصياتها ارتفاع الحرارة لحد كبير .
مـن هنا استغل الإنسان هذه الظاهرتين عبر عدة أمثلة أهمها : الفـرن الشمسي الذي يركز كم كبير من الأشعة الشمسية في نقطة ذات حرارة هائلة تستغل لطهي الخزف أو صهر بعض المعادن أو تجفيف الخشــب .. ، كما سبق أن استغل العالم أرخميدس ظاهرة انعكاس و تركيز أشعة الشمس في حرق أسطول السفن المعادية ( حضارة اليونان ) .
- أنظر الصور المرفقة .
2- أهم الاستعمالات الكهربائية :
بعض المواد و بفعل تعرضها للأشعة الضوئية ( الشمسية مثلا ) تتحرك فيها الإلكترونات من ذرة لأخرى مما ينتج عنه تيار كهربائي و أهم هذه المواد : السيليسيوم .
· الخلية الكهروضوئية ( Cellule photo-electrique ) مركب كهروبي يتكون من مادة السيليسيوم و يمكن من تحويل الأشعة الضوئية إلى توتر كهربائي و تتغير قيمة هذا التوتر حسب تغير شدة الضوء .
· الألواح الشمسية : هي مجموعة من الخلايا الكهروضوئية المجمعة و الموجهة نحو أشعة الشمس لتحويلها إلى طاقة كهربائية و من استعمالاتها : الكهربة القروية – تزويد الأقمار الاصطناعية بالطاقة – تغذية بعض الأجهزة كالآلات الحاسبة ..
ملاحظة :
عادة تكون الألواح الشمسية مرتبطة بـ :
× بطاريات : لتخزين الطاقة الكهربائية و ضمان استمراريتها حتى في وقت غياب الشمس .
× مـموج ( Onduleur ) : تحويل التيار الكهربائي المستمر إلى تيار متناوب .
× مضوبـط ( Régulateur ) : حماية البطاريات من ارتفاع مفاجئ للطاقة الناتجة .
× ثنبيـل : عدم السماح للتيار الكهربائي بالمرور إلا في اتجاه المستقبلات و تفادي تفريغها في الألواح الشمسية .
á طريقة التركيب : أنظر الكتاب المدرسي .
V I - تطبيقات :
التمرين الأول :
أتمم ملء الجدول التالي :
المميزات
الحل التقني
السلبيات
الإيجابيات
سيارة ذات محرك انفجاري
- طـــــاقة مكلفة .
- حل تقني ملوث للبيئة .
- محرك كثير الاهتزازات و قوي الإصاتة
- مصدر طاقة غير مستمر ( مرتبط بحضور أشعة شمسية ) .
- طاقة مولدة ضعيفة .
سيارة بمحرك شمسي
- طاقة غير محدودة ( ارتباط كمية الطاقة بمتطلبات المستعمل كالسرعة و القوة ) .
- قـــابلية للضبط ( حسب الوقود ) .
- طاقـــــــة مجانية .
- حل تقني غير ملوث للبيئة .
- محرك ذو مستوى إصاتة مقبول .
التمرين الثاني :
- أعط بعض مساوئ و محاسن استعمال الألواح الشمسية .
× المحاسن :
- تزويد المناطق النائية و الوعرة بالطاقة الكهربائية .
- توفير تكاليف خطوط التوصيل من منبع الطاقة الكهربائية إلى المستعملين .
- طاقة مجانية إذا استثنينا تكاليف الشراء و الصيانة .
- طاقة نظيفة لا تلوث البيئة على عكس الطاقة الكهربائية الناتجة عن المحركات .
× المساوئ :
- طاقة ناتجة محدودة جدا من حيث القدرة .
- طاقة غير مضمونة بشكل كاف ( حالة نفاذ البطاريات ) .
- تكاليف الألواح الشمسية و باقي المناظم ، ليست في متناول الجميع .