1. ‫الشمسية‬ ‫للطاقة‬ ‫والكهربائية‬ ‫ية‬‫ر‬‫الحرا‬ ‫التطبيقات‬
THERMAL &ELECTRICAL APPLICATIONS OF SOLAR
ENERGY
(1‫الحراري‬ ‫الشمسي‬ ‫االشعاع‬
(2‫الشمسية‬ ‫للطاقة‬ ‫الحراري‬ ‫االستخدام‬
◄‫الشمسية‬ ‫بالطاقة‬ ‫الماء‬ ‫تسخين‬
◄‫الشمسية‬ ‫بالطاقة‬ ‫التدفئة‬
◄‫المغلقة‬ ‫السباحة‬ ‫ألحواض‬ ‫الشمسي‬ ‫التسخين‬
◄‫الشمسية‬ ‫بالطاقة‬ ‫والتكييف‬ ‫التبريد‬
◄‫الشمسي‬ ‫التجفيف‬
◄‫الشمسي‬ ‫التقطير‬
(3‫األحواض‬‫الشمسية‬‫الملح‬ ‫تركيز‬ ‫في‬ ‫التدرج‬ ‫ذات‬Solar Ponds-Salt
Gradient
(4‫كهرباء‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫تحويل‬:
◄‫الكهرضوئية‬ ‫الخاليا‬ ‫باستخدام‬ ‫كهرباء‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫للطاقة‬ ‫المباشر‬ ‫التحويل‬
◄‫الترموديناميكي‬ ‫التحويل‬

3. 2-1-‫ال‬ ‫حساب‬‫وقت‬:Reckoning of Time
‫ال‬ ‫نستخدم‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫حسابات‬ ‫في‬‫وقت‬‫الظاهري‬ ‫الشمسي‬Apparent Solar Time (AST)‫لتحديد‬
‫الزوا‬ ‫خط‬ ‫عبر‬ ‫الشمس‬ ‫تمر‬ ‫فعندما‬ ‫السماء‬ ‫في‬ ‫للشمس‬ ‫الزاوية‬ ‫الحركة‬ ‫على‬ ‫يعتمد‬ ‫وهو‬ ‫اليوم‬ ‫في‬ ‫الوقت‬‫للمراقب‬ ‫ل‬
‫الساعة‬ ‫يوافق‬ ‫بالضرورة‬ ‫ليس‬ ‫وهذا‬ ‫الشمسية‬ ‫الظهيرة‬ ‫تكون‬12‫للوقت‬‫القياسي‬‫المحلي‬Local Standard
Time(LST)
‫المناسبة‬ ‫التصحيحات‬ ‫نستخدم‬ ‫الظاهري‬ ‫الشمسي‬ ‫الوقت‬ ‫إلى‬ ‫المحلي‬ ‫الوقت‬ ‫من‬ ‫للتحول‬.
2-1-1-‫الوقت‬ ‫معادلة‬:Equation of Time(ET)
‫تختلف‬‫معادلة‬‫الوقت‬‫ألن‬‫طول‬‫اليوم‬‫وهو‬‫الزمن‬‫الالزم‬‫لكي‬‫تنجز‬‫األرض‬‫دورة‬‫حول‬‫محورها‬‫بالنسبة‬‫للش‬‫مس‬
‫خالل‬‫العام‬(‫تقريبا‬24‫ساعة‬)‫ليس‬‫متماثال‬‫وهو‬‫يتغير‬‫بسبب‬‫عدم‬‫تناظر‬‫مدار‬‫األرض‬‫حول‬‫الشمس‬‫وزاوية‬‫م‬‫يل‬
‫مستوي‬‫مدار‬‫األرض‬‫عن‬‫العمودي‬.
‫يمكن‬‫الحصول‬‫على‬‫قيمة‬‫الوقت‬‫ليوم‬‫ما‬(N)‫بشكل‬‫تقريبي‬‫من‬‫المعادالت‬‫التالية‬:

4. ‫الوقت‬ ‫لمعادلة‬ ‫البياني‬ ‫التمثيل‬(2-1)‫البياني‬ ‫بالشكل‬ ‫مبين‬
2-1-2-‫الطول‬ ‫خط‬ ‫تصيح‬:Longitude Correction
‫قياسية‬ ‫مرجعية‬ ‫نقطة‬ ‫من‬ ‫الساعة‬ ‫وقت‬ ‫يحسب‬(‫غرينتش‬ ‫خط‬)‫تحتاج‬ ‫األرض‬ ‫أن‬ ‫حيث‬‫لفترة‬
‫واحد‬ ‫طول‬ ‫خط‬ ‫بمقدار‬ ‫لتدور‬ ‫دقائق‬ ‫أربع‬(1o)‫الشمسي‬ ‫الوقت‬ ‫على‬ ‫للحصول‬ ‫وبالتالي‬
‫المعادلة‬ ‫نطبق‬ ‫الظاهري‬:

5. ‫سطح‬ ‫على‬ ‫الوارد‬ ‫الشمسي‬ ‫االشعاع‬ ‫يسقط‬ ‫عندما‬‫أفقي‬‫ثال‬ ‫مكونات‬ ‫إلى‬ ‫سينقسم‬ ‫فإنه‬ ‫ورود‬ ‫بزاوية‬‫ث‬:
‫ونسبته‬ ‫نافذ‬ ‫إشعاع‬‫النفوذية‬ ‫عليها‬ ‫نطلق‬ΤTransmissivity.
‫االنعكاسية‬ ‫عليها‬ ‫نطلق‬ ‫ونسبته‬ ‫منعكس‬ ‫إشعاع‬ρReflectivity.
‫االمتصاصية‬ ‫عليها‬ ‫نطلق‬ ‫ونسبته‬ ‫ممتص‬ ‫إشعاع‬αAbsorptivity‫العالقة‬ ‫النسب‬ ‫مجموع‬ ‫تشكل‬ ‫بحيث‬:

6. ‫الجوي‬ ‫الغالف‬ ‫خارج‬ ‫أفقي‬ ‫سطح‬ ‫على‬ ‫الشمسي‬ ‫االشعاع‬ ‫شدة‬:GOH

7. ‫حيث‬hss‫بالعالقة‬ ‫وتحدد‬ ‫بالدرجات‬ ‫مقدرة‬ ‫الشمس‬ ‫لمغيب‬ ‫الساعية‬ ‫الزاوية‬:
‫بالعالقة‬ ‫يحدد‬ ‫الجوي‬ ‫الغالف‬ ‫خارج‬ ‫أفقي‬ ‫سطح‬ ‫على‬ ‫الكلي‬ ‫الشمسي‬ ‫االشعاع‬:
‫مائل‬ ‫سطح‬ ‫على‬ ‫الكلي‬ ‫الشمسي‬ ‫االشعاع‬Gt‫بالعالقة‬ ‫يحدد‬ ‫الجوي‬ ‫الغالف‬ ‫خارج‬:
‫حيث‬:GBt‫بالعالقة‬ ‫ويعطى‬ ‫مائل‬ ‫سطح‬ ‫على‬ ‫الممتص‬ ‫االشعاع‬:

9. ‫الشمسية‬ ‫اللواقط‬ ‫أنواع‬

24. (3‫الشمسية‬ ‫األحواض‬‫الملح‬ ‫تركيز‬ ‫في‬ ‫التدرج‬ ‫ذات‬Solar Ponds-Salt Gradient

31. ‫إن‬‫الحوض‬‫الشمسي‬‫يستطيع‬‫تخزين‬‫كمية‬‫كبيرة‬‫من‬‫الحرارة‬‫تحت‬‫درجات‬‫حرارة‬‫معتدلة‬(oC90-30)
‫ويمكن‬‫استعمال‬‫هذه‬‫الحرارة‬‫للتدفئة‬‫المباشرة‬‫حتى‬‫تنخفض‬‫درجة‬‫حرارة‬‫الحوض‬(oC35-30)‫حيث‬‫نتوقف‬
‫عن‬‫سوق‬‫المحلول‬‫إلى‬‫المبادل‬‫الحراري‬‫ويرسل‬‫إلى‬‫مبخر‬‫المضخة‬‫الحرارية‬‫حيث‬‫نستمر‬‫بالتدفئة‬‫ب‬‫المضخة‬
‫الحرارية‬‫حتى‬‫لو‬‫انخفضت‬‫درجة‬‫حرارة‬‫الحوض‬‫إلى‬‫ما‬‫دون‬‫درجة‬‫حرارة‬‫التدفئة‬‫المطلوبة‬،‫كما‬‫يبين‬‫ا‬‫لشكل‬
‫األعلى‬.
‫تسحب‬‫المضخة‬‫الحرارية‬‫الحرارة‬‫من‬‫المحيط‬«‫الهواء‬‫أو‬‫المياه‬‫الجوفية‬‫أو‬‫من‬‫باطن‬‫األرض‬‫بمعامل‬‫أداء‬
‫يتراوح‬‫من‬2‫و‬4‫وتتعلق‬‫قيمة‬‫معامل‬‫األداء‬‫بدرجة‬‫حرارة‬‫المنبع‬،‫الحراري‬‫لهذا‬‫فإن‬‫استعمال‬‫الحوض‬‫الش‬‫مسي‬
‫كمنبع‬‫حراري‬‫يرفع‬‫من‬‫قيمة‬‫معامل‬‫األداء‬‫للمضخة‬‫الحرارية‬

32. ◄‫التجفيف‬‫الشمسي‬:
‫يمكن‬‫استعمال‬‫الطاقة‬‫الحرارية‬‫الناتجة‬‫عن‬
‫المجمعات‬‫الشمسية‬‫في‬‫تجفيف‬‫المنت‬‫جات‬
‫الزراعية‬‫بهدف‬‫تخزينها‬‫ألطول‬‫فترة‬
‫ممكنة‬‫دون‬‫تعرضها‬‫للتلف‬.
‫الشكل‬‫يبين‬‫الدارة‬‫التي‬‫تستخدم‬‫نظا‬‫م‬
‫التجفيف‬‫المستخدم‬.‫يختار‬‫نظام‬‫الت‬‫سخين‬
‫المساعد‬‫بحيث‬‫يؤمن‬‫تحقيق‬‫درجة‬‫الحر‬‫ارة‬
‫المطلوبة‬‫لهواء‬‫التجفيف‬‫وتأمين‬‫الحمل‬
‫الحراري‬‫في‬‫فترة‬‫غياب‬‫االشعاع‬‫الشمس‬‫ي‬

33. ◄‫الت‬‫قطير‬‫الشمسي‬‫للمياه‬:Water Solar
Distillation
‫به‬ ‫الشمسية‬ ‫بالطاقة‬ ‫المياه‬ ‫تقطير‬ ‫يعتبر‬‫دف‬
‫،ال‬ ‫الطرق‬ ‫أقدم‬ ‫من‬ ‫العذبة‬ ‫المياه‬ ‫على‬ ‫الحصول‬‫تي‬
‫تند‬ ‫التي‬ ‫المناطق‬ ‫في‬ ‫خاصة‬ ‫االنسان‬ ‫عرفها‬‫فيها‬ ‫ر‬
‫العذبة‬ ‫المياه‬.
‫أهمي‬ ‫التقطير‬ ‫في‬ ‫الطريقة‬ ‫هذه‬ ‫اكتسبت‬ ‫وقد‬‫ة‬
‫الطاقة‬ ‫أسعار‬ ‫ارتفاع‬ ‫بعد‬ ‫مجددا‬.
‫الم‬ ‫الصندوقي‬ ‫الشمسي‬ ‫المقطر‬ ‫يعتبر‬‫بين‬
‫نظ‬ ‫استعماال‬ ‫المقطرات‬ ‫أكثر‬ ‫من‬ ‫جانبا‬‫را‬
‫تصنيعه‬ ‫وسهولة‬ ‫انشائه‬ ‫لبساطة‬.
‫مقطر‬ ‫أول‬‫بني‬ ‫كبيرة‬ ‫بإنتاجية‬ ‫شمسي‬‫في‬
‫سنة‬ ‫الشيلي‬1872‫وبمساحة‬4450 m2
‫انتاجية‬ ‫وبطاقة‬14762 L /day
‫الشمسي‬ ‫المقطر‬ ‫إنتاجية‬:‫الماء‬ ‫كمية‬ ‫هي‬
‫العذب‬L‫السطح‬ ‫واحدة‬ ‫عن‬ ‫الناتج‬m2
‫اليوم‬ ‫في‬ ‫الشمسي‬ ‫المقطر‬ ‫من‬(
L/m2.Day)

34. ‫الشمسي‬ ‫المقطر‬ ‫انتاجية‬ ‫لحساب‬ ‫التالي‬ ‫القانون‬ ‫استخدام‬ ‫يمكن‬:
Pd = 0.0393 * Ht
1.4

36. ◄‫التجفيف‬‫الشمسي‬:
‫ف‬ ‫تخزينها‬ ‫بهدف‬ ‫الزراعية‬ ‫المنتجات‬ ‫لتجفيف‬ ‫الشمسية‬ ‫الحرارية‬ ‫الطاقة‬ ‫تستعمل‬‫دون‬ ‫طويلة‬ ‫ترة‬
‫للتلف‬ ‫تعرضها‬.
‫تقوم‬‫المروحة‬‫بإرسال‬‫الهواء‬‫عبر‬
‫المجمع‬‫الشمسي‬‫الهوائي‬‫فيسخن‬‫و‬‫من‬
‫ثم‬‫يمرر‬‫عبر‬‫عمود‬‫التجفيف‬‫في‬‫سحب‬
‫الرطوبة‬‫وقبل‬‫إطالق‬‫الهواء‬‫الرطب‬
‫للوسط‬‫الخارجي‬‫يمرر‬‫عبر‬‫مبادل‬
‫حراري‬‫بهدف‬‫رفع‬‫درجة‬‫حرارة‬
‫الهواء‬‫الجديد‬.
‫يصمم‬‫سخان‬‫الهواء‬‫المساعد‬‫لتأمين‬
‫درجة‬‫الحرارة‬‫المطلوبة‬‫للتجفيف‬
‫وتأمين‬‫الحمل‬‫الحراري‬‫في‬‫فترة‬
‫غياب‬‫الشمس‬

37. ‫الشمس‬ ‫األحواض‬ ‫باستخدام‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬‫ية‬

40. (4‫كهرباء‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫تحويل‬:
◄‫الكهرضوئية‬ ‫الخاليا‬ ‫باستخدام‬ ‫كهرباء‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫للطاقة‬ ‫المباشر‬ ‫التحويل‬
◄‫الترموديناميكي‬ ‫التحويل‬
◄‫الخاليا‬ ‫باستخدام‬ ‫كهرباء‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫للطاقة‬ ‫المباشر‬ ‫التحويل‬‫الكهرضوئ‬‫ية‬

48. .4‫كهرباء‬ ‫إلى‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫تحويل‬:

70. ◄‫الترموديناميكي‬ ‫التحويل‬
‫من‬ ‫الشمسية‬ ‫المحطة‬ ‫في‬ ‫الترموديناميكي‬ ‫التحويل‬ ‫نظام‬ ‫يتألف‬:
‫تتاب‬ ‫العاكسة‬ ‫المرايا‬ ‫من‬ ‫مجموعات‬ ‫وهو‬ ‫المرايا‬ ‫حقل‬ ‫ويسمى‬ ‫المباشرة‬ ‫الشمسية‬ ‫األشعة‬ ‫التقاط‬ ‫نظام‬‫حركة‬ ‫ع‬
‫الالقط‬ ‫المجمع‬ ‫إلى‬ ‫األشعة‬ ‫وتعكس‬ ‫الشمس‬.
‫للحرارة‬ ‫الناقل‬ ‫للوسيط‬ ‫تنتقل‬ ‫حرارية‬ ‫طاقة‬ ‫إلى‬ ‫وتحويلها‬ ‫الشمسية‬ ‫األشعة‬ ‫استقبال‬ ‫نظام‬.‫ا‬ ‫هذا‬‫هو‬ ‫لنظام‬
‫يتل‬ ‫وعال‬ ‫خاص‬ ‫برج‬ ‫أعلى‬ ‫في‬ ‫مركب‬ ‫القط‬ ‫مجمع‬‫األشعة‬ ‫قى‬‫و‬ ‫إلى‬ ‫منه‬ ‫الحرارة‬ ‫وتنتقل‬ ‫إليه‬ ‫الموجهة‬‫سيط‬
‫الترموديناميكية‬ ‫الدارة‬ ‫في‬ ‫مباشرة‬ ‫العمل‬ ‫وسيط‬ ‫إلى‬ ‫أو‬ ‫للحرارة‬ ‫ناقل‬(‫الهواء‬ ‫أو‬ ‫البخار‬)
‫الحراري‬ ‫الخزان‬ ‫إلى‬ ‫للحرارة‬ ‫الناقل‬ ‫الوسيط‬ ‫تدوير‬ ‫مضخات‬
‫العمل‬ ‫لوسيط‬ ‫الحرارية‬ ‫والمبادالت‬ ‫الحراري‬ ‫الخزان‬ ‫بين‬ ‫للحرارة‬ ‫الناقل‬ ‫الوسيط‬ ‫تدوير‬ ‫مضخات‬
‫والمكثف‬ ‫والمنوبة‬ ‫العنفية‬ ‫الحرارية‬ ‫اآللة‬ ‫مجموعة‬
‫المكثف‬ ‫تبرد‬ ‫نظام‬:، ‫المكثف‬ ‫تبريد‬ ‫ماء‬ ‫سوق‬ ‫مضخات‬ ، ‫التبريد‬ ‫برج‬(‫النو‬ ‫من‬ ‫المكثف‬ ‫يكون‬‫المبرد‬ ‫ع‬
‫المياه‬ ‫توفر‬ ‫عدم‬ ‫عند‬ ‫بالهواء‬)
‫والقيادة‬ ‫التحكم‬ ‫نظام‬

71. ‫توليد‬ ‫محطة‬ ‫دارة‬ ‫يبين‬ ‫التالي‬ ‫الشكل‬‫كهرشمسية‬‫الصودي‬ ‫وتستخدم‬ ‫برجي‬ ‫مستقبل‬ ‫ذات‬ ‫مركزية‬‫المنصهر‬ ‫وم‬
‫العنف‬ ‫في‬ ‫عمل‬ ‫كوسيط‬ ‫الماء‬ ‫وبخار‬ ‫الحراري‬ ‫الخزان‬ ‫إلى‬ ‫البرج‬ ‫على‬ ‫المركب‬ ‫المجمع‬ ‫من‬ ‫الحرارة‬ ‫لنقل‬‫ة‬
‫المكثف‬ ‫ماء‬ ‫تبريد‬ ‫إلعادة‬ ‫هوائي‬ ‫تبرد‬ ‫برج‬ ‫وتستخدم‬ ‫البخارية‬

72. ‫ش‬ ‫على‬ ‫وذلك‬ ‫البخارية‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫محطات‬ ‫في‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫لالستفادة‬ ‫حلول‬ ‫عدة‬ ‫اقترحت‬ ‫لقد‬‫محطات‬ ‫كل‬
‫التأسيسية‬ ‫كلفتها‬ ‫ارتفاع‬ ‫بسبب‬ ‫عملية‬ ‫غير‬ ‫الحلول‬ ‫هذه‬ ‫أن‬ ‫االقتصادية‬ ‫الدراسات‬ ‫وبينت‬ ، ‫مختلطة‬‫يمكن‬ ‫الذي‬ ‫والوفر‬
‫اقتصاديا‬ ‫مبرر‬ ‫غير‬ ‫الوقود‬ ‫استهالك‬ ‫في‬ ‫عليه‬ ‫نحصل‬ ‫أن‬.
‫الكهربا‬ ‫الطاقة‬ ‫توليد‬ ‫محطات‬ ‫إلنشاء‬ ‫المعتمدة‬ ‫هي‬ ‫البرجي‬ ‫المركزي‬ ‫المستقبل‬ ‫ذات‬ ‫المحطات‬ ‫تبقى‬ ‫لهذا‬‫الشمسية‬ ‫ئية‬

73. ‫لغا‬ ‫انشئ‬ ‫بعضها‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫لتوليد‬ ‫برجية‬ ‫استقبال‬ ‫نظم‬ ‫عدة‬ ‫تركيب‬ ‫تم‬ ‫الماضية‬ ‫السنوات‬ ‫في‬‫واآلخر‬ ‫تجريبية‬ ‫يات‬
‫في‬ ‫االستطاعات‬ ‫تراوحت‬ ‫وقد‬ ، ‫فيها‬ ‫المولدة‬ ‫الطاقة‬ ‫كلفة‬ ‫وتعيين‬ ‫المحطات‬ ‫لهذه‬ ‫االقتصادية‬ ‫الجدوى‬ ‫لحساب‬‫عدة‬ ‫بين‬ ‫ما‬ ‫ها‬
‫الـ‬ ‫من‬ ‫مئات‬kW‫عشر‬ ‫و‬‫ون‬MW‫أهمها‬ ‫نذكر‬:
‫مشروع‬Themes‫باستطاعة‬ ‫فرنسا‬ ‫جنوب‬ ‫ويقع‬ ‫الفرنسي‬2 MW‫على‬ ‫ويحتوي‬200‫هليوستات‬
‫بمساحة‬54 m2‫بارتفاع‬ ‫برجي‬ ‫مستقبل‬ ‫إلى‬ ‫الشمسي‬ ‫االشعاع‬ ‫تعكس‬ ‫منها‬ ‫لكل‬100 m‫الملح‬ ‫ويستخدم‬
‫الحرارة‬ ‫لنقل‬ ‫المنصهر‬
‫مشروع‬Eurolios‫باستطاعة‬ ‫صقلية‬ ‫جزيرة‬ ‫في‬ ‫ويقع‬ ‫اإليطالي‬1 MW‫على‬ ‫يحتوي‬182‫هليوستات‬
‫بمساحة‬52 m2‫بمساحة‬ ‫اآلخر‬ ‫والبعض‬ ‫بعضها‬ ‫من‬ ‫لكل‬32 m2‫البرج‬ ‫ارتفاع‬55 m‫بخار‬ ‫وتستخدم‬
‫عمل‬ ‫ووسيط‬ ‫للحرارة‬ ‫ناقل‬ ‫كوسيط‬ ‫الماء‬.
‫باست‬ ‫الشمسية‬ ‫الطاقة‬ ‫من‬ ‫الكهربائية‬ ‫الطاقة‬ ‫لتوليد‬ ‫مشروع‬ ‫أكبر‬ ‫وهو‬ ‫األمريكي‬ ‫الشمسي‬ ‫المشروع‬‫طاعة‬10
MW‫من‬ ‫يتكون‬ ‫كاليفورنيا‬ ‫في‬ ‫ويقع‬1818‫بمساحة‬ ‫هليوستات‬39.2 m2‫فيها‬ ‫البرج‬ ‫وارتفاع‬ ‫منها‬ ‫لكل‬80
m‫البخارية‬ ‫للعنفة‬ ‫عمل‬ ‫ووسيط‬ ‫للحرارة‬ ‫ناقل‬ ‫كوسيط‬ ‫أيضا‬ ‫البخار‬ ‫المحطة‬ ‫تستخدم‬ ،
‫مشروع‬Almeria‫باستطاعة‬ ‫تجريبية‬ ‫محطة‬ ‫وهو‬ ‫إسبانيا‬ ‫في‬500 kW‫بدرجة‬ ‫المنصهر‬ ‫الصوديوم‬ ‫تستخدم‬
‫حرارة‬530 oC‫البخارية‬ ‫العنفة‬ ‫في‬ ‫عمل‬ ‫كوسيط‬ ‫والبخار‬ ‫للحرارة‬ ‫ناقل‬ ‫كوسيط‬