الفصل 8 في الكتاب الرسمي: الطاقة الضوئيّة
في نهاية هذا الدرس أكون قادرًا على:
- أصنّف الطاقة الشمسيّة ضمن الطاقات المتجدّدة
- أشرح مبدأ عمل سخّان الماء الشمسي واللوح الكهرضوئي والطبّاخ الشمسي
- أذكر مزايا الطاقة الشمسيّة وحدودها
- أحسب طاقة أو مدّة باستعمال E = P × t
أستكشف ثمّ أستنتج
الوضعية
عائلة في صفاقس ركّبت على سطح منزلها:
- سخّان ماء شمسيًّا بلاقط مساحته 2 m² وخزّان 200 L: يصل الماء صيفًا إلى حوالي 60 °C.
- 4 ألواح كهرضوئيّة، استطاعة كلّ منها 300 W.
لاحظت العائلة أنّ فاتورة الغاز والكهرباء نقصت، لكنّ الألواح لا تُنتج شيئًا ليلًا، وتُنتج أقلّ في أيّام الشتاء الغائمة.
ألاحظ
- ما التحويل في سخّان الماء الشمسي؟
الجواب
طاقة ضوئيّة ← طاقة حراريّة تسخّن الماء مباشرة.
- ما الاستطاعة الجمليّة للألواح؟
الجواب
4 × 300 = 1200 W = 1,2 kW.
- ما حدود هذه التجهيزات حسب الوثيقة؟
الجواب
الإنتاج منعدم ليلًا وأقلّ في الطقس الغائم: الطاقة الشمسيّة متقطّعة وتحتاج إلى تخزين أو مصدر مكمّل.
أستنتج
الطاقة الشمسيّة طاقة متجدّدة (لا تنفد على سلّم حياة الإنسان) ونظيفة (لا تُطلق غازات ملوّثة أثناء الاستعمال)، عكس المحروقات (البترول، الغاز الطبيعي، الفحم) التي تنفد وتُطلق CO₂. نستغلّها بطريقتين:
- الطاقة الشمسيّة الحراريّة: سخّان الماء الشمسي، الطبّاخ الشمسي، المجفّف الشمسي، تدفئة البيوت المكيّفة.
- الطاقة الشمسيّة الكهرضوئيّة: الألواح الكهرضوئيّة التي تُنتج الكهرباء للمنازل والضيعات (ضخّ الماء) والإنارة العموميّة.
حدودها: إنتاج متقطّع (الليل، السحب، الفصول)، الحاجة إلى التخزين (بطّاريات)، كلفة التركيب الأوّلية، والمساحة اللازمة.
1. سخّان الماء الشمسي
يتكوّن من لاقط (صندوق مغطّى بالزجاج، داخله صفيحة وأنابيب مطليّة بالأسود يجري فيها الماء) وخزّان معزول حراريًّا. الأسود يمتصّ الضوء ويحوّله إلى حرارة، والزجاج يحبس الحرارة داخل الصندوق (مفعول الدفيئة)، والماء الساخن يصعد إلى الخزّان.
في تونس شجّع برنامج «بروسول» العائلات على تركيب سخّانات الماء الشمسيّة، فانتشرت على أسطح المنازل.
2. مقارنة التجهيزات الشمسيّة
| التجهيز | تحويل الطاقة | الاستعمال |
|---|---|---|
| سخّان الماء الشمسي | ضوئيّة ← حراريّة | ماء ساخن للمنزل |
| الطبّاخ الشمسي (مرآة مقعّرة أو صندوق عاكس) | ضوئيّة ← حراريّة | طهي الطعام بتركيز الضوء |
| المجفّف الشمسي | ضوئيّة ← حراريّة | تجفيف الفواكه والخضر |
| اللوح الكهرضوئي | ضوئيّة ← كهربائيّة | كهرباء المنزل، ضخّ ماء الريّ، الإنارة |
3. المزايا والحدود
| المزايا | الحدود |
|---|---|
| متجدّدة لا تنفد | منعدمة ليلًا |
| نظيفة: لا CO₂ أثناء الاستعمال | تتأثّر بالسحب والفصول |
| مجّانيّة بعد التركيب | كلفة أوّلية مرتفعة |
| مناسبة للمناطق المعزولة | تحتاج إلى تخزين ومساحة |
تتمتّع تونس بحوالي 3000 ساعة شمس في السنة، وهو ما يجعل الطاقة الشمسيّة حلًّا مهمًّا لتقليص استهلاك المحروقات.
4. حساب مبسّط
4 ألواح من 300 W تعطي 1,2 kW. إذا اشتغلت بهذه الاستطاعة ما يعادل 5 h يوميًّا: E = 1,2 × 5 = 6 kWh في اليوم، أي حوالي 180 kWh في شهر من 30 يومًا.
سلامة: تركيب الألواح وربطها بشبكة المنزل عمل يقوم به فنّي مختصّ؛ لا تلمس الأسلاك ولا تصعد إلى السطح دون مرافقة.
أحلّل وثيقة
حاول الإجابة قبل قراءة التحليل.
ضيعة فلاحيّة في القيروان تشغّل مضخّة ماء بألواح كهرضوئيّة استطاعتها الجمليّة 2 kW، ما يعادل 6 h يوميًّا.
الحلّ خطوة بخطوة
- E = P × t.
- E = 2 kW × 6 h = 12 kWh في اليوم.
- في 30 يومًا: 12 × 30 = 360 kWh.
✓ تُنتج الألواح 12 kWh يوميًّا و360 kWh شهريًّا دون حرق أيّ محروقات.
مصباح إنارة عموميّة استطاعته 40 W، وبطّاريته تخزّن نهارًا 0,48 kWh من لوحه الشمسي.
الحلّ خطوة بخطوة
- 0,48 kWh = 480 Wh.
- t = E ÷ P = 480 ÷ 40.
- t = 12 h.
✓ يمكن للمصباح أن يضيء 12 ساعة ليلًا.
انتبه! أخطاء شائعة
ما يجب أن أحفظه
- الطاقة الشمسيّة متجدّدة ونظيفة.
- الاستغلال الحراري: سخّان الماء، الطبّاخ، المجفّف.
- الاستغلال الكهرضوئي: ألواح تُنتج الكهرباء.
- الحدود: الليل، السحب، الكلفة، التخزين.
- تونس بلد مشمس جدًّا (حوالي 3000 ساعة شمس سنويًّا).
📚 مصطلحات الدرس
مصطلحان من هذا الدرس في القاموس المدرسي: التعريف ومقابله بالفرنسية، ومثال.
اختبر نفسك
4 أسئلة · إصلاح فوري1. الطاقة الشمسيّة طاقة:
2. سخّان الماء الشمسي يحوّل الطاقة الضوئيّة إلى:
3. لماذا تُطلى أنابيب اللاقط بالأسود؟
4. من حدود الطاقة الشمسيّة:
سلسلة تمارين الدرس
كلّ التمارين ←6 تمارين من ثلاثة مستويات، بأسئلة جديدة في كلّ محاولة.
- صحيح أم خطأ؟لم يُنجز
- أكمل بالكلمة المناسبةلم يُنجز
- أختار الإجابة الصحيحةلم يُنجز
- أصنّفلم يُنجز
- وضعية مشكل 1لم يُنجز
- وضعية مشكل 2لم يُنجز
تدرّب على: الطاقة الشمسيّة
صحيح أم خطأ، أكمل، اختر، صنّف، ووضعيات: إصلاح فوري مع التعليل.
فهمت الدرس؟ جرّب بنفسك
6 تمارين · التصحيح فورًا · أعداد جديدة في كلّ محاولة
ابدأ التمارين