✅ الإجابة التفصيلية:
أولاً: مبدأ عمل الألواح الشمسية:
ثانيًا: الإشعاع الشمسي واختلافه الجغرافي:
ثالثًا: تأثير التغير في شدة الإشعاع:
نقص الإنتاج الكهربائي في المناطق القطبية بنسبة تصل إلى 50–70%.
اختلاف درجة حرارة اللوح تؤثر على كفاءة التحويل (تزداد الحرارة = تقل الكفاءة).
انخفاض عدد ساعات الإشعاع الشمسي في الشتاء يقلل المردود السنوي.
رابعًا: تقنيات لتعويض التفاوت:
استخدام ألواح شمسية ثنائية الوجه (Bifacial) تلتقط الضوء المنعكس عن الجليد.
اعتماد أنظمة تعقب شمسي ديناميكية (Solar Trackers) لمواكبة الشمس.
تطوير خلايا تعتمد على الضوء المنتشر وليس المباشر.
التحليل النقدي:
رغم أن المناطق المدارية توفر بيئة مثالية للطاقة الشمسية، إلا أن ظروف الحرارة والرطوبة العالية تؤثر سلبًا على العمر الافتراضي للألواح. بالمقابل، في المناطق القطبية، التحدي هو قلة الإشعاع، لكنه يقابل بظروف تبريد طبيعية تزيد كفاءة التحويل في ظروف محددة.
تجارب وأبحاث:
وكالة الطاقة المتجددة الألمانية (2022): درست أداء الألواح في ألمانيا مقارنة بالإكوادور، وأظهرت أن الاختلاف السنوي في الإنتاج تجاوز 40%.
محطة أبحاث القطب الجنوبي (SPRI): تستخدم ألواح مزدوجة الوجه مثبتة بزاوية 60 درجة لاستغلال الانعكاس الثلجي.
ربط بالحياة اليومية:
يعتمد اختيارك لنظام طاقة شمسية في منزلك أو مزرعتك على موقعك الجغرافي. فلو كنت في منطقة جبلية مرتفعة أو شمالية، يجب التفكير في تقنيات تعويض الإشعاع، كما تفعل المحطات في النرويج وكندا.
المصادر:
German Renewable Energy Agency, 2022.
South Pole Research Institute, PV Optimization Report.
كتاب الفيزياء – الصف الثالث الثانوي – الفصل الخاص بالطاقة والإشعاع وتحويل الطاقة.