الفيزياء — الطاقة المتجددة: أنواعها وتحدياتها — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الطاقة المتجددة هي طاقة مستمدة من مصادر طبيعية تتجدد باستمرار. تشمل الطاقة الشمسية والريحية والمائية والكتلة الحيوية والجوفية.

1. الطاقة الشمسية

تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الألواح الكهروضوئية (Photovoltaic). الخلية الشمسية من السيليكون، تنتج توتراً مستمراً. القدرة: 100-400 W لكل لوح. الكفاءة حوالي 15-22%.

2. الطاقة الريحية

توربينات الرياح تحول الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية. القدرة تتناسب مع مكعب سرعة الرياح: P = (1/2).r.A.v^3 (r كثافة الهواء, A مساحة المروحة).

3. الطاقة المائية

السدود الكهرومائية تحول طاقة وضع الماء إلى كهرباء. قدرة محطة كهرومائية: P = r.g.h.Q (h ارتفاع السقوط, Q التدفق).

4. مزايا الطاقة المتجددة

• لا تنضب (عكس الوقود الأحفوري).
• صديقة للبيئة (لا تصدر CO2 أو ملوثات).
• تقليل الاعتماد على النفط والغاز.
• خلق فرص عمل في قطاع الطاقة النظيفة.

5. تحديات الطاقة المتجددة

• عدم الاستمرارية (الشمس لا تسطع ليلاً، الرياح متقطعة).
• الحاجة إلى تخزين الطاقة (بطاريات).
• تكلفة التركيب الأولية العالية.
• الحاجة إلى مساحات كبيرة.

6. مثال بكالوريا

بكالوريا 2021 (شعبة علوم تجريبية): احسب الطاقة المنتجة سنوياً من لوح شمسي قدرته 300 W يعمل 5 ساعات يومياً في المتوسط.

الحل: الطاقة اليومية = 300 W x 5 h = 1500 Wh = 1.5 kWh. الطاقة السنوية = 1.5 x 365 = 547.5 kWh.