Full transcript
0:00المترجم: ahmed turk المدقّق: Abd Al-Rahman Al-Azhurry
0:08الأرض تعترض الكثير من الطاقة الشمسية
0:11137 ألف تيرا وات
0:14ما يعادل عشرة أضعاف ما يستخدمه سكان الأرض
0:19اذاً، هل من المحتمل أنه يومًا ما
0:20سيعتمد العالم كليًا على الطاقة الشمسية ؟
0:24للإجابة على ذلك السؤال
0:25نحتاج أولاً لدراسة كيف تقوم الألواح الشمسية
0:28بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
0:31الألواح الشمسية مصنوعة من وحدات أصغر تدعى الخلايا الشمسية.
0:36وأكثر الخلايا الشمسية شيوعًا تصنع من السيليكون
0:39وهو شبه موصل ويأتي في المرتبة الثانية من حيث الوفرة في الأرض.
0:43في الخلية الشمسية،
0:44يتم حشو السيليكون البلوري بين طبقات موصلة.
0:48كل ذرة سيليكون متصلة بالذرات المجاورة عن طريق 4 روابط قوية
0:53مما يحفظ الإلكترونات في مكانها فيمنع التيار من السريان.
0:58وهنا يكمن المفتاح:
0:59تستخدم خلية السيليكون الشمسية طبقتين مختلفتين من السيليكون
1:03نوع-n والذي يحتوي على إلكترونات إضافية
1:07ونوع-p والذي يحتوي على فراغات إضافية للإلكترونات تدعي الفجوات.
1:12وفي نقطة التقاء نوعي السيلكون،
1:14تستطيع الإلكترونات التجول عبر نقطة الالتقاء (p\n)
1:17تاركة شحنة موجبة في أحد الجوانب
1:19ومنشأةً لشحنة سالبة في الجانب الآخر.
1:23تستطيع النظر إلى الضوء على أنه تدفق من الجسيمات المتناهية في الصغر
1:26تدعى الفوتونات
1:28بعد إطلاقها من الشمس.
1:30عندما تضرب إحدى هذه الفوتونات خلية السيليكون بطاقة كافية
1:34تستطيع تحرير إلكترون من رابطته مخلفةً فجوة
1:38الإلكترون ذو الشحنة السالبة وموقع الفجوة ذات الشحنة الموجبة
1:43اصبحا الآن طليقان ليتحركا بحرية.
1:45ولكن بسبب المجال الكهربائي عند نقطة الالتقاء (p\n)
1:48بإمكانهما الذهاب باتجاه واحد فقط.
1:51الإلكترون يتم سحبه إلى اتجاه الـ n
1:53بينما الفجوة يتم سحبها إلى اتجاه الـ p.
1:56الإلكترونات المتحركة يتم جمعها بواسطة أصابع معدنية رقيقة عند قمة الخلية.
2:01ومن هناك، تسير خلال دائرة خارجية
2:04لتقوم بعمل شغل كهربائي
2:06كتشغيل مصباح كهربائي
2:07وذلك قبل العودة من خلال صفيحة الألمينيوم الموصلة في الخلف.
2:11تضع كل خلية سيليكون نصف جهد كهربائي
2:15ولكن بالإمكان نظمهم في وحدات للحصول على طاقة أكبر.
2:1812 خلية ضوئية تكفي لشحن هاتف خلوي
2:22في حين يستلزم عدة وحدات لتشغيل بيت بأكمله.
2:26الإلكترونات هي الأجزاء الوحيدة المتحركة في الخلية الشمسية
2:29وجميعها ترجع إلى المكان الذي أتت منه.
2:31ليس هنالك ما يتم نفاذه أو استهلاكه
2:33لذلك تستطيع الخلايا الشمسية أن تدوم لعقود من الزمن.
2:37وبالتالي، ما الذي يمنعنا من أن نصبح معتمدين كلياً على الطاقة الشمسية؟
2:42هنالك عوامل سياسية مؤثرة
2:44ناهيك عن المصالح التجارية التي تضغط لاستمرار الوضع الراهن.
2:48لكن دعنا نركز الآن على التحديات المادية والسوقية
2:53وأكثر هذه التحديات وضوحاً
2:54هو أن الطاقة الشمسية لا تتوزع بصورة متساوية عبر الكوكب.
2:58بعض المناطق مشمسة أكثر من غيرها.
3:01بالإضافة لكونها متقلبة.
3:02فقط القليل من الطاقة الشمسية يتوفر في الأيام الغائمة أوأثناء الليل.
3:07لذلك الاعتماد الكلي سوف يتطلب طرق فعالة
3:10للحصول على الكهرباء من المناطق المشمسة إلى الغائمة،
3:14وتخزين فعال للطاقة.
3:17كذلك فإن كفاءة الخلية في حد ذاتها تشكل تحدٍّ أيضاً.
3:20إذا تم انعكاس ضوء الشمس بدلاً من امتصاصه
3:23أو إذا تم وقوع الإلكترونات المطرودة داخل فجوة قبل عبورها خلال الدائرة
3:28فإن طاقة هذا الفوتون تضيع.
3:30الخلية الشمسية الأكثر كفاءة حتى الآن
3:33تحول فقط 46% من ضوء الشمس المتوفر إلى كهرباء
3:38ومعظم الأنطمة التجارية الحالية تتراوح كفاءتها بين 15-20%.
3:43على الرغم من هذه القيود
3:45في الحقيقة، سيكون بالإمكان
3:47إمداد العالم كله بالطاقة بواسطة تكنولوجيا الخلايا الشمسية الحالية.
3:50سنحتاج للتمويل لبناء البنية التحتية
3:52ومساحة كبيرة.
3:54التقديرات تحددها بعشرات إلى مئات الآلاف من الأميال المربعة،
3:59والتي تبدو كمساحة كبيرة جداً،
4:00ولكن الصحراء الكبرى فقط مساحتها أكثر من 3 مليون ميل مربع.
4:06وفي هذه الأثناء، فإن الخلايا الشمسية تتحسن وتقل في التكلفة
4:09وتنافس الكهرباء من الشبكات التقليدية.
4:11وبعض الابتكارات مثل مزارع الخلايا الشمسية الطافية
4:14يمكنها تغيير المشهد بالكامل.
4:16بوضع التجارب الفكرية جانبًا،
4:18هناك حقيقة أنه يوجد أكثر من مليار شخص
4:21لا يتوفر لهم مصدر معتمد للطاقة الكهربائية،
4:24خصوصاً في الدول النامية،
4:26والتي يتوافر في العديد منها جو مشمس.
4:28ولذلك فإنه في تلك الأماكن،
4:30الطاقة الشمسية أرخص بكثير وأكثر أماناً من البدائل المتوفرة،
4:34مثل الكيروسين.
4:36على الجانب الآخر، فإنه لفنلندا أو لسياتل
4:38فإن الطاقة الشمسية تعتبر بعيدة المنال قليلاً حتى الآن.