وصف الاختراع :
السيارة الشمسية عبارة عن مركبة مزودة بألواح شمسية على سطحها تقوم باستقبال أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية، تمر هذه الطاقة خلال دوائر تحكم وتنظيم للتيار الكهربائي بما يناسب المحرك أو المحركات التي تدير عجلات هذه العربة، مع الاهتمام أثناء تصميم مثل هذه العربة بمراعاة عدة أمور منها خفة الوزن والمتانة والاعتمادية في اختيار المواد المكونة لمثل هذه العربة، وهذه العربة تعتمد على الشمس فقط في إدارة محركها لذلك تسمى السيارة الشمسية.
تصنع الخلايا الشمسي بجمع أو ضم نوعين من أشباه المعادن أحدهما سلبي والآخر إيجابي، حيث أن نصف المعدن الإيجابي يصنع لاحتواء الأيونات السلبية ونصف المعدن السلبي يصنع لاحتواء الأيونات الإيجابية، وهذه الأيونات الإيجابية والسلبية تهيئ البيئة الضرورية لمرور تيار كهربائي يتحرك ضمن الخلية الشمسية، والضوء الصادر من الشمس هو عبارة عن جدول من جزيئات الطاقة الصافية المسماة فوتونات.
تتدفق هذه الطاقة الصافية من الشمس على الخلية الشمسية فتقوم هذه الفوتونات باختراق السيليكون وتضرب ذراته بشكل عشوائي مما يؤدي إلى تأبين ذرات السيليكون حيث يؤدي ذلك إلى إفلات إلكترون خارجي من مداره محولاً طاقته إلى طاقة حركة للإلكترون، وحركة هذه الإلكترونات بطاقتها تسمى بالتيار الكهربائي. وبهذه الطريقة تتحول الطاقة الشمسية بواسطة هذه الخلايا إلى طاقة كهربائية.
تولد الطاقة الكهربائية في كل سيارة حسب حجم السيارة نفسها وحجم المنطقة التي يتعرض لأشعة الشمس، وأيضاً قوة الشمس نفسها، وعلى الرغم من أن أشعة الشمس مجانية، إلا أن إنشاء الخلايا الكهروضوئية مكلفة بشكل كبير، ولكن تكاليف الألواح الشمسية آخذة في الانخفاض بصورة مطردة، لكن على الرغم من أشعة الشمس ليس لها تاريخ صلاحية إلا أن الخلايا الكهروضوئية لها عمر افتراضي يقدر بحوالي 30 عاماً، كما أن الألواح الكهروضوئية تحتاج إلى أن تكون مصممة لتحمل الاهتزازات.
وتحتوي السيارات الشمسية على مقعد واحد، ويجب أن تكون خفيفة الوزن، لكنها تفتقر إلى ميزات السلامة والراحة على العكس من السيارات التقليدية.
سيارات الطاقة الشمسية تجمع بين التكنولوجيا المستخدمة عادة في الصناعات الفضائية الجوية، والطاقة البديلة والسيارات، وتعمل السيارة حسب مقدار الطاقة المدخلة إلى داخل السيارة، ويتم بناء السيارات الشمسية لسباقات السيارات الشمسية، ونظراً لأن الطاقة محدودة فوق سطح السيارات، يتم إضافة عدد من الألواح الكهروضوئية على أجزاء السيارة المكشوفة للشمس.
وهنا نأتي إلى أهم استخدامات الطاقة الشمسية وهي سباقات السيارات العاملة بالطاقة الشمسية وتشير هذه العبارة إلى مجموعة من السيارات تتنافس فيما بينها من خلال طاقة دفع تحرك عجلاتها بقوة وهذه الطاقة هي الطاقة الشمسية والتي تأخذها السيارة من خلال خلايا تنتشر فوق سطحها بحيث تقوم بامتصاص حرارة الشمس وتخزينها على شكل طاقة.
أقيم أول سباق للسيارات الشمسية في مدينة "دي سول" السويسرية عام 1985 وبعدها انتشرت هذه السباقات في عدد من دول العالم في أوروبا وأستراليا وأمريكا، ولكن ما يغلب طابع هذه السباقات بأن منافسيها غالبا ما يكونون من طلاب الجامعات والذين يختبرون تطويراتهم على السيارات من خلال سباقات تنافسية بين الجامعات.
وتدخل الجامعات بهذه السباقات لأنها تعطي طلابها الخبرة في صناعة وتحديث في مجال التصميم - شكل السيارة نفسه - والعمل من أجل بيئة أنظف وأجمل كونها طاقة نظيفة.
وتعتبر سباقات كل من "التحدي الشمسيَ العالميَ"، و"التحدي الشمسيَ الأمريكيَ الشماليَ" أكثر السباقات مسافة حيث يمتد سباق التحدي العالمي الذي يقام في أستراليا إلى 3012 كيلو متر أما السباق الأمريكي الشمالي فيمتدد إلى 4,15.5 كيلو متر.
ويمتاز السباق الأول بأنه يعج بالمنافسين من عدة دول يحاول قطع القارة الأسترالية حيث تلتقي فرق من الجامعات والمؤسسات وتتنافس على قطع مسافة 3.021 كيلومتر عبر أستراليا من "داروين" إلي "إديلايد" ويقام مرتين سنويًا، وعندما تم تأسيس هذا السباق في عام 1987، كان متوسط سرعة السيارة الفائزة يبلغ 67 كيلومتر في الساعة، وفي عام 2007، زاد متوسط سرعة السيارة الفائزة إلى 90.87 كيلومتر في الساعة .
أما سباق أمريكا فيقام مره كل سنتين أو ثلاثة، ومعظم المتسابقين من أمريكا وكندا، وتعكس تلك السباقات مدى الاهتمام العالمي بتصميم وتطوير سيارات تعمل بالطاقة الشمسية، وهناك بعض السيارات التي تستخدم ألواح الطاقة الشمسية للحصول على المزيد من الطاقة، لتستخدمها على سبيل المثال لتكييف الهواء والحفاظ على جو معتدل داخل السيارة، مما يقلل من استهلاك الوقود .
تم إنشاء أول قارب يعمل بالطاقة الشمسية في إنجلترا في عام 1975 وفي عام 1995، بدأت قوارب المسافرين التي تحتوي على اللوحات الكهروضوئية في الظهور، والتي تُستخدم الآن بشكل شائع، أما في عام 1996، كان القارب "كينيتشي هوري" هو أول قارب يعمل بالطاقة الشمسية يعبر المحيط الهادي، بينما كان القارب "صن 21 كاتماران"هو أول قارب يعمل بالطاقة الشمسية يعبر المحيط الأطلنطي في شتاء 2006، كما أنه من المخطط الإبحار حول العالم باستخدام قارب يعمل بالطاقة الشمسية في عام 2010.
في عام 1974، تعتبر "صن رايز 2"، وهي طائرة غير مزودة بطاقم عمل بشري، أول طائرة بالطاقة الشمسية تقوم برحلة طيران، وفي عام 1979، تعتبر "سولار رايزر" أول طائرة تقوم بأول رحلة باستخدام الطاقة الشمسية، مع التحكم فيها بشكل كامل ووجود طاقم عمل كامل ووصلت إلى ارتفاع 12 متر.
في عام 1990، قام "إيريك رايموند" بـ 21 رحلة من كاليفورنيا إلى كارولينا الشمالية باستخدام طائرة تعمل بالطاقة الشمسية، بعد ذلك، من التطورات مما أدى إلى ظهور مرة أخرى طائرات غير مزودة بطاقم عمل بشري وتعمل بالطاقة الشمسية؛ حيث تتمثل أول عودة لهذه الطائرات في "باثفايندر" عام 1997.
وعقد قسم القذف الصاروخي في وزارة الدفاع الأمريكية اتفاقية مع شركة "لوكهيد مارتن" لمقاولات التسليح الأمريكية لإنشاء طائرة تصل لارتفاعات عالية لتعزيز نظام الدفاع بالصواريخ الباليستية، وتُعتبر هذه المناطيد المزودة بمحرك أفضل من الطائرات التي تعمل بالطاقة الشمسية نظرًا لأنها لا تحتاج إلى استمرار إمدادها بالطاقة لكي تظل محلقة في الهواء، كما أن مساحة كبيرة من سطحها الخارجي يكون معرضًا بشكل كبير للشمس.
ولازال العمل والتطور مستمراً في هذا المضمار حيث تكشف لنا الأيام باستمرار ظهور الجديد والمبتكر من وسائل استغلال تلك الطاقة الهائلة من الشمس المتاحة والمجانية وكبديل حتمي لكل وسائل الطاقة المستنفذة على كوكب الأرض .
تصنع الخلايا الشمسي بجمع أو ضم نوعين من أشباه المعادن أحدهما سلبي والآخر إيجابي، حيث أن نصف المعدن الإيجابي يصنع لاحتواء الأيونات السلبية ونصف المعدن السلبي يصنع لاحتواء الأيونات الإيجابية، وهذه الأيونات الإيجابية والسلبية تهيئ البيئة الضرورية لمرور تيار كهربائي يتحرك ضمن الخلية الشمسية، والضوء الصادر من الشمس هو عبارة عن جدول من جزيئات الطاقة الصافية المسماة فوتونات.
تتدفق هذه الطاقة الصافية من الشمس على الخلية الشمسية فتقوم هذه الفوتونات باختراق السيليكون وتضرب ذراته بشكل عشوائي مما يؤدي إلى تأبين ذرات السيليكون حيث يؤدي ذلك إلى إفلات إلكترون خارجي من مداره محولاً طاقته إلى طاقة حركة للإلكترون، وحركة هذه الإلكترونات بطاقتها تسمى بالتيار الكهربائي. وبهذه الطريقة تتحول الطاقة الشمسية بواسطة هذه الخلايا إلى طاقة كهربائية.
تولد الطاقة الكهربائية في كل سيارة حسب حجم السيارة نفسها وحجم المنطقة التي يتعرض لأشعة الشمس، وأيضاً قوة الشمس نفسها، وعلى الرغم من أن أشعة الشمس مجانية، إلا أن إنشاء الخلايا الكهروضوئية مكلفة بشكل كبير، ولكن تكاليف الألواح الشمسية آخذة في الانخفاض بصورة مطردة، لكن على الرغم من أشعة الشمس ليس لها تاريخ صلاحية إلا أن الخلايا الكهروضوئية لها عمر افتراضي يقدر بحوالي 30 عاماً، كما أن الألواح الكهروضوئية تحتاج إلى أن تكون مصممة لتحمل الاهتزازات.
وتحتوي السيارات الشمسية على مقعد واحد، ويجب أن تكون خفيفة الوزن، لكنها تفتقر إلى ميزات السلامة والراحة على العكس من السيارات التقليدية.
سيارات الطاقة الشمسية تجمع بين التكنولوجيا المستخدمة عادة في الصناعات الفضائية الجوية، والطاقة البديلة والسيارات، وتعمل السيارة حسب مقدار الطاقة المدخلة إلى داخل السيارة، ويتم بناء السيارات الشمسية لسباقات السيارات الشمسية، ونظراً لأن الطاقة محدودة فوق سطح السيارات، يتم إضافة عدد من الألواح الكهروضوئية على أجزاء السيارة المكشوفة للشمس.
وهنا نأتي إلى أهم استخدامات الطاقة الشمسية وهي سباقات السيارات العاملة بالطاقة الشمسية وتشير هذه العبارة إلى مجموعة من السيارات تتنافس فيما بينها من خلال طاقة دفع تحرك عجلاتها بقوة وهذه الطاقة هي الطاقة الشمسية والتي تأخذها السيارة من خلال خلايا تنتشر فوق سطحها بحيث تقوم بامتصاص حرارة الشمس وتخزينها على شكل طاقة.
أقيم أول سباق للسيارات الشمسية في مدينة "دي سول" السويسرية عام 1985 وبعدها انتشرت هذه السباقات في عدد من دول العالم في أوروبا وأستراليا وأمريكا، ولكن ما يغلب طابع هذه السباقات بأن منافسيها غالبا ما يكونون من طلاب الجامعات والذين يختبرون تطويراتهم على السيارات من خلال سباقات تنافسية بين الجامعات.
وتدخل الجامعات بهذه السباقات لأنها تعطي طلابها الخبرة في صناعة وتحديث في مجال التصميم - شكل السيارة نفسه - والعمل من أجل بيئة أنظف وأجمل كونها طاقة نظيفة.
وتعتبر سباقات كل من "التحدي الشمسيَ العالميَ"، و"التحدي الشمسيَ الأمريكيَ الشماليَ" أكثر السباقات مسافة حيث يمتد سباق التحدي العالمي الذي يقام في أستراليا إلى 3012 كيلو متر أما السباق الأمريكي الشمالي فيمتدد إلى 4,15.5 كيلو متر.
ويمتاز السباق الأول بأنه يعج بالمنافسين من عدة دول يحاول قطع القارة الأسترالية حيث تلتقي فرق من الجامعات والمؤسسات وتتنافس على قطع مسافة 3.021 كيلومتر عبر أستراليا من "داروين" إلي "إديلايد" ويقام مرتين سنويًا، وعندما تم تأسيس هذا السباق في عام 1987، كان متوسط سرعة السيارة الفائزة يبلغ 67 كيلومتر في الساعة، وفي عام 2007، زاد متوسط سرعة السيارة الفائزة إلى 90.87 كيلومتر في الساعة .
أما سباق أمريكا فيقام مره كل سنتين أو ثلاثة، ومعظم المتسابقين من أمريكا وكندا، وتعكس تلك السباقات مدى الاهتمام العالمي بتصميم وتطوير سيارات تعمل بالطاقة الشمسية، وهناك بعض السيارات التي تستخدم ألواح الطاقة الشمسية للحصول على المزيد من الطاقة، لتستخدمها على سبيل المثال لتكييف الهواء والحفاظ على جو معتدل داخل السيارة، مما يقلل من استهلاك الوقود .
تم إنشاء أول قارب يعمل بالطاقة الشمسية في إنجلترا في عام 1975 وفي عام 1995، بدأت قوارب المسافرين التي تحتوي على اللوحات الكهروضوئية في الظهور، والتي تُستخدم الآن بشكل شائع، أما في عام 1996، كان القارب "كينيتشي هوري" هو أول قارب يعمل بالطاقة الشمسية يعبر المحيط الهادي، بينما كان القارب "صن 21 كاتماران"هو أول قارب يعمل بالطاقة الشمسية يعبر المحيط الأطلنطي في شتاء 2006، كما أنه من المخطط الإبحار حول العالم باستخدام قارب يعمل بالطاقة الشمسية في عام 2010.
في عام 1974، تعتبر "صن رايز 2"، وهي طائرة غير مزودة بطاقم عمل بشري، أول طائرة بالطاقة الشمسية تقوم برحلة طيران، وفي عام 1979، تعتبر "سولار رايزر" أول طائرة تقوم بأول رحلة باستخدام الطاقة الشمسية، مع التحكم فيها بشكل كامل ووجود طاقم عمل كامل ووصلت إلى ارتفاع 12 متر.
في عام 1990، قام "إيريك رايموند" بـ 21 رحلة من كاليفورنيا إلى كارولينا الشمالية باستخدام طائرة تعمل بالطاقة الشمسية، بعد ذلك، من التطورات مما أدى إلى ظهور مرة أخرى طائرات غير مزودة بطاقم عمل بشري وتعمل بالطاقة الشمسية؛ حيث تتمثل أول عودة لهذه الطائرات في "باثفايندر" عام 1997.
وعقد قسم القذف الصاروخي في وزارة الدفاع الأمريكية اتفاقية مع شركة "لوكهيد مارتن" لمقاولات التسليح الأمريكية لإنشاء طائرة تصل لارتفاعات عالية لتعزيز نظام الدفاع بالصواريخ الباليستية، وتُعتبر هذه المناطيد المزودة بمحرك أفضل من الطائرات التي تعمل بالطاقة الشمسية نظرًا لأنها لا تحتاج إلى استمرار إمدادها بالطاقة لكي تظل محلقة في الهواء، كما أن مساحة كبيرة من سطحها الخارجي يكون معرضًا بشكل كبير للشمس.
ولازال العمل والتطور مستمراً في هذا المضمار حيث تكشف لنا الأيام باستمرار ظهور الجديد والمبتكر من وسائل استغلال تلك الطاقة الهائلة من الشمس المتاحة والمجانية وكبديل حتمي لكل وسائل الطاقة المستنفذة على كوكب الأرض .
الفترة الزمنية :
1985 حتى الآن
إرسال تعليق Blogger Facebook