يشهد المجتمع الدولي في السنوات العشر الأخيرة توجه حاز منح وتقليل استخدام الوقود الأحفوري  Fossil Fuelوالمتمثل  في المشتقات البترولية والفحم وقابل ذلك بالطبع جهودا حثيثة لاستغلال الطاقات المتجددة  Renewable Energy  في مج التوليد الكهرباء والتدفئة والنقل والأوجه الصناعية الأخرى وذلك لسببين رئيسيين وهما:

• تفاقم مشكلة التلوث البيئي بالانبعاثات الكربونية وما نتج عنها بما يسمى ) الاحتباس الحراري  Global Warming ) حيث أعلنت وكالة الطاقة العالمية IEA في تقريرها الاحصائي السنوي: بلوغ كمية الانبعاثات الغازية الكربونية في الجو   33 G Tonsجيجاطن(  وذلك في العام 2017
• وأما السبب الآخر فيعتبر استراتيجيا واقتصاديا وقد يكون هو الدافع الأساسي نحو تبني استغلال الطاقات المتجددة ويتمثل في توقع انخفاض أو نضوب المخزون النفطي في العالم في الأربعين عام القادمة وذلك فيظل تزايد معدلات الإحتياج العالمي من الوقود ،فما يصبوا إليه علماء واقتصاديوا المجتمع الدولي هو الإستدامة Sustainability  والمحافظة على الإنجازات الحضارية للعالم، ولا شك أن نضوب الطاقة هوتهديد للحضارة التقنية والصناعية المعاصرة.

وتجاوبا مع هذه المعطيات فقد انطلقت عدة مشاريع لتوظيف واستغلال الطاقة المتجددة في القطاعات المختلفة، وأهمها توليد الكهرباء والنقل، وحظيت تلك المشاريع بدعم مباشر وغيرمباشر من قبل الحكومات الغربية وأبرز تلك الدول: ألمانيا، أسبانيا، الولايات المتحدة، الصين، اليابان والهند، حيث بلغ معدل السعة الكهربائية لمجموع الطاقات المتجددة عالميا  GW 2195  جيجاوات، ومع ذلك لا يزال هذا الرقم متواضع ابالنسبة للطموح العالمي، وبالتوازي مع تلك الأحداث فقد حققت الأبحاث بمجال الطاقة المتجددة قفزات نوعية وتطور تقني متسارع مما انعكس إيجابا على صناعتها حيث زادت الكفاءة النوعية لمختلف أنواعها مع تكلفة مالية أفضل ملاءمة، وقد لا تكون الخلايا الشمسية الكهروضوئية مصدر أوافراللطاقة الكهربائية أو ما يطلق عليه Redundant Source وذلك بسبب ارتباط فعاليتها بالشمس والظروف الجوية الأخرى إضافة إلى صعوبة تخزين الطاقة الكهربائية بكميات كبيرة ،إلا أنها في الوقت الحالي توظف بشكل جيد وداعم ممتاز لما يسمى بتخفيف العبيء الكهربائي عند الحمل الأقصى Peak Shaving  ونجحت الخلاي االشمسية الكهروضوئية بامتياز في إمداد المناطق النائية والفقيرة بالطاقة الكهربائية الضرورية من خلال تثبيتها على أسطح المباني Roof-top Systems  أوكشبكات محلية صغيرة بساحات الأحياء Mini grids  في القرى النائية .

إن التوجة العالمي للطاقة البديلة أوالمتجددة والذي نتج عن نداءات تحذيرية من التغيرات المناخية للكرة الأرضية والتي تولد عنها ما يسمى " ظاهرة الاحتباس الحراري " والتي كانت نتيجة لزيادة انبعاثات " غازات البيوت الخضراء"Greenhouse Gasesوبالأخص الأكاسيد الكربونية وأهمهم غاز ثاني أكسيد الكربون، حيث أكدت التقارير العلمية أنه في المائة عام الأخيرة (مابين  1906-2005  )  ارتفعت معدلات حرارة مناخ الأرض ، وأوضحت وكالةIEA في تقاريرها أنقطاع توليدالطاقة يسهم بنحو 30 % من مجموع إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الجو .

هناك توقع بازدياد الطلب العالمي للطاقة خلال العقدين القادمين بنسبة 43 % وبالتبعية فإن الإحتياط العالمي للنفط لن يغطي هذا التزايد بالاحتياج، ونشأ مع كل تلك الظروف مفهوم مستقبل يشامل لكل مناحي الحياة بدأت به معظم الدول الصناعية والمتقدمة وهو الإستدامة Sustainabilityوهوالسبيل الوحيد لبقاء الحضارة البشرية وانقاذ ما وصلت له من إنجازات علمية وصناعية، ولاشك أن الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة أهم أركان ذلك المفهوم.

الطاقةالشمسية: عبارة عن إشعاع اتكهرومغناطيسية طيفية ذات قدرة ترددية، وتعتبرمصدرا للطاقة الحرارية بالإشعاع ، والطاقة الشمسية تتألف من إشعاعات مرئية وغيرمرئية، وتعتبر من أهم مصادر الطاقة المستدامة Sustainable  وأفضلها وذلك لغزارة القدرة الواصلة لسطح الكرة الأرضية والتي يبلغ معدلها Petawatt 89 أي ما يعادل Terawatt 89000 وهي كمية ضخمة بالمقارنة بالإحتياج الكهربائي العالمي

وبشكل عام يتم توظيف الطاقة الشمسية بمجالين رئيسيين:

• الطاقة الشمسية الكهروضوئيةPhotovoltaic Solar Energy : وهي الطاقة الكهربائية المتولدة في بعض أنواع اشباه الموصلات Semiconductors ناتجة من استثارة الإلكترون اتفيذرات العناصرالشائبةبهابواسطةطاقةالاشعاع  الطيفي Irradiance
• الطاقةالشمسيةالحراريةSolar Thermal Energy : وهي طاقة حرارية يتم تجميعها من الشمس وتركيزها  Concentration بواسطة الإنعكاس Reflection أو ألواح مجمعة Solar Collectors حيث تنقل الحرارة بعد ذلك بواسطة  موائع للاستفادة منها في عمليات ميكانيكية لتوليد الطاقة الكهربائية أو لمجرد الحصول على حرارة تسخين للمياه

توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية من أهم مصادر الطاقة المتجددة و التي لا تسبب أي تلوث بيئي، إن استخدام الطاقة الشمسية ليس بالأمر الجديد، حيث أنها تستخدم منذ عقود لتسخين المياه، و لكن في الوقت الحاضر توصل العلماء لأجهزة يمكن أن تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء.

 توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية إن خلايا الطاقة الشمسية التي تقوم بإنتاج الكهرباء تتشابه لحد كبير مع تلك الخلايا التي تسخن المياء من حيث الشكل الخارجي، إلا أن محتويات كل منها يختلف تماما عن الأخر.

محتويات الخلايا تحتوي خلايا الطاقة الشمسية على أشرطة من السيليكون منها ما هو مشحون بشحنة سالبة و منها بشحنة موجبة. يتم ترتيب هذه الأشرطة بحيث تتقابل الشحنات السالبة مع الموجبة. كما يتم حمايتها بطبقة رقيقة من الزجاج. يخرج من كل خلية كابل كهرباء من أجل نقل التيارات المولدة لتجميعها في نقطة و احدة من أجل الاستهلاك.

طريقة عمل الخلاياعندما تسقط أشعة الشمس على الخلايا فإن جزيئات الضوء و التي تدعى فوتونات تقوم بتحرير الالكترونات من مادة السيليكون. بعد أن يتم تحرير الالكترونات، تنجذب السالبة منها بشكل تلقائي لأحد أشرطة السيليكون، إن هذه العملية تودي إلى فرق جهد داخل الخلايا. من خلال إيجاد فرق الجهد يمكن إنتاج تيار كهربائي عن طريق شبكة من الأسلاك. تقود هذه الشبكة التيار إلى الكابل و من ثم للمجمع. إن وصول التيار للمجمع يعني إما القدرة على استهلاك الكهرباء بشكل مباشر أو تخزينها في مدخرات من أجل استهلاكها لاحقا.

معلومات أخرى حول استخدام خلايا الطاقة الشمسية كما هو معروف فإن هذه الخلايا تعتمد بشكل رئيسي على ضوء الشمس و لا يمكنها أن تعمل من دونه. لذلك عند تثبيت هذه الخلايا يجب تجنب وضعها في أي منطقة يمكن أن يغطيها الظل. إن أفضل مكان لتثبيت خلايا الطاقة الشمسية هي أسطح المباني أو التلال أو السهول المفتوحة. الجدير بالذكر أن هذه الخلايا يجب أن تكون موجهة بإتجاه الجنوب و بزاوية 45 درجة تقريبا، و ذلك للحصول على أكبر قدر من ضوء الشمس. إن الفترة ما بين الساعة 9 صباحا و الساعة 3 مساء هي فترة الذروة لإنتاج الطاقة الكهربائية من خلال الخلايا الشمسية.

يتم توليد الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية بطريقتين :

الطاقة الضوئية: المستخدمة منذ 30 عاماً، والتي تعتمد على وجود خلايا كهروضوئية مكونة من طبقات رقيقة من السيليكون ومواد أخرى، وهي أشباه موصلات مربعة الشكل، وعندما تصلها أشعة الشمس تبدأ التفاعلات الكيميائية داخل الخلية بإطلاق إلكترون يولد تياراً كهربائياً يمكنه أن يمد بناءاً كاملاً بالطاقة.

الطاقة الحرارية: وهي التقنية التقليدية التي تستخدم فيها عاكسات تركز أشعة الشمس لتكوين البخار لتشغيل المولدات الكهربائية، ومن الجدير بالذكر أنه تنتشر في الأسواق تقنيتان تعتمدان على الطاقة الحرارية، وهما كالآتي: استغلال حرارة أشعة الشمس لتسخين غاز الهيليوم أو غاز الهيدروجين أو الصوديوم السائل لتكوين غاز مضغوط أو بخار لتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء. توجيه مرايا تعكس أشعة الشمس إلى برج كبير بداخله سوائل، تتحول إلى بخار يدفع التوربينات وبالتالي توليد الكهرباء.