استخدامات الطاقة الشمسية: التقطير الشمسي

تلق طريقة التقطير بأشعة الشمس اهتماما كبيراً ، لأنها أرخص الطرق ، إذ لاتكلف شيئا من الوقود ، فالشمس في بلادنا - والحمد لله- مشرقة معظم أشهر السنة ، والسماء صافية ، ماعدا أياما معدودات تحتجب فيها الشمس وراء السحب والغيوم. إن الساعات التي تظهر فيها الشمس وترسل أشعتها على الأراضي العربية تبلغ في المتوسط إحدى عشرة ساعة في اليوم تقريبا .

ولقد إتجه الإنسان منذ أقدم العصور إلى الاستعانة بالتبخير الشمسي للحصول على ملح الطعام،كما إستعمل العدسات والمرايا المركزة لتقطير مياه البحر المالحة في الأماكن المنعزلة على شواطىء البحار. وكان «هاردنج» أول من أقام جهازا للتقطير بالطاقة الشمسية في عام ١٨٧٢ للحصول على كمية من الماء العذب تكفي حاجات المثات من العمال الذين كانوا يستخرجون النترات في « ساليناس» بشيلي . فكان يحصل على ثلاثة وعشرين طنا من الماء العذب فى اليوم الواحد من جهازه الذى يشغل نحوا من أربعة آلاف وثمانمائة متر مربع ٠

والجهاز الذي يمثل أبسط أنواع التقطير الشمسي هو أحواض صنعت من الطوب الأحمر المغلف من الخارج بالأسمنت ، وموضوعة على الأرض . وتغطى هذه الأحواض ألواح من الزجاج مثبتة جيداً . وتميل بانحدار نحو خزان لحفظ المياه العذبة . وفي الجوانب الداخلية لإطار تثبيت الألواح قنوات تسير فيها المياه بعد تكثيفها . وقد طلى قاع الحوض من الداخل باللون الأسود لإمتصاص أكبر كمية من الحرارة لتسخين مابه من ماء . وللزجاج هنا فائدة مزدوجة ، فأشعة الشمس تخترق الزجاج نحو الداخل ولا سبيل لها للخروج ثانية وبذلك ترتفع درجة الحرارة في الحوض والذي تغطى قاعه طبقة ضحلة من الماء تتراوح بين الأربعة سنتيمترات في جهاز هاردنج ، وعشرة ستتيمترات أو أكثر في الأجهزة الحديثة . أما الوجه الخارجي للزجاج الملامس للهواء فدرجة حرارته أقل منها في داخل الحوض، فيصطدم بخار الماء بالوجه الداخلي للزجاج ويتكف متخداً القنوات التي على جاني الغطاء الزجاجي مسارا له حتى أحواض الإختزان . ويوضح الشكل (١) قطاع في مقطر شمسي حتى تتبين فكرة عمله .

وتعتبرالعالمة الأمريكية (مارياتلكس) من أشهر الباحثين في ميدان الطاقة الشمسية وتصميم الآلات لإستغلالها , وكان من أوائل الأجهزة التي أعدتها جهازا شييها بمقطر « هاردنج» . بعد أن أدخلت عليه بعض التحسينات . ويتكون من عشرة مقطرات متوالية موضوعة بعضها فوق بعض . الأول منها يمتص الحرارة من أشعة الشمس فيتبخر جزء من الماء ويتكثف ، ويمد الطبقة التي تحته بالحرارة ، وهذه بدورها تبخر جزءا آخر من الماء ٠ فتنتقل حرارته إلى الجهاز الثالث ، وهكذا حتى الجهاز العاشر. وتمتاز هذه الطريقة بأنها لا تحتاج- بعد فترة وحيزة - إلا لكمية ضئيلة من حرارة الشمس تكفي لتشغيل الجهاز الذي يستمر في العمل ليلا دون أية طاقة حرارية جديدة .

وصممت «مارياتلكس» جهارا آخر يعكس الأشعة الشمسية من مرايا مصنوعة من الألومنيوم اللامع تحيط بالحوض من جهاته الأربع نتيح جمع الإشعاعات الشمسية خلال ساعات الغبار كلها.

وقد كشفت الأبجاث المستمرة والمتطورة عن لدائن ثبت أنها تبز الزجاج في مواصفاته الحرارية وأنها أقل منه ثمئا وأكثر مقاومة للتغيرات الجوية وقد أصبح في الإمكان إنشاء محطات تقطير شمسية كاملة من اللدائن والألواح الشفافة التي تمتص الأشعة ويطلق عليها إسم «التيفلون» . أما الأحواض فقد صنعت من المطاط الصناعي . وصنعت الطبقة السوداء التي تغطي قاع الحوض من الألياف الصناعية لتزيد من عملية إمتصاص الأشعة وسرعة التبخير.

وعمية إمتصاص الأشعة بواسطة قاع الأحواض المغطى باللون القاتم قد تؤثرعليه الأملاح المترسبة . ولذلك تزال عنها الأملاح أولا بأول . ويعاد طلاؤها في فترات متقاربة كما يمكن أن تضاف إلى الماء صبغات كيماوية - مثل أخضر النافتول - لترفع إمتصاص أشعة الشمس إلى مائة في المائة تقريبا .